基于VxWorks的水下机器人嵌入式导航系统的研究

构建了基于VxWorks嵌入式操作系统的智能水下机器人组合导航系统,详细阐述了水下机器人导航系统软、硬件体系结构.硬件采用基于PC104总线的多板卡嵌入式系统,导航系统核心处理器采用Intel公司的PIIX-4芯片处理器以及VxWorks实时嵌入式操作系统.文中还详细阐述了导航系统软件信息流程、数据处理及基于强跟踪卡尔曼滤波的船位推算算法.最后通过自主目标搜索、长距离航行试验等海试验证了该导航系统的可行性与可靠性.     

基于改进强跟踪滤波器的微小型水下机器人船位推算

针对微小型水下机器人低速航行时的水下导航问题,提出一种基于改进强跟踪滤波器的船位推算方法.引入Sage-Husa量测噪声估计器以及自适应调节因子,通过改善渐消因子的大小,使得微小型水下机器人在机动性能较低情况下仍能加强滤波器的跟踪能力,提高滤波精度.以SY-1载体为研究对象进行的仿真试验验证了该方法的可行性和有效性.     

陆地车辆导航系统滤波技术的研究

给出一种基于航位推算的陆地车辆导航系统的硬件结构,设计了一种实用卡尔曼滤波器.通过实际车载试验,说明滤波器有效地减小了导航系统的随机干扰,提高了系统的导航定位精度.     

ECDIS船位的选择及基于卡尔曼滤波标绘的研究

为了保证船舶航行操纵中使用电子海图显示与信息系统(ECDIS)时,能更精确地标绘出本船与它船构成的危险程度.首先分析了航海雷达和卫星定位导航数据的原理和作用,然后再根据雷达、北斗和GPS卫星导航数据,在操纵船舶避碰时能恰当地选用更高精度的设备.船舶是根据未来船位进行预估危险然后采取行动避碰,卡尔曼滤波方式可预估出未来时刻的船位,通过Matlab仿真得出卡尔曼预估的船位基本上与实际船位误差符合航海要求,因此可用卡尔曼滤波方式进行预判两船是否存在危险.     

船位随机误差几何图形

通过分析比较船位落在等面积下各种船位误差图形内的概率，得出了等概率条件下各种船位误差图形面积的大小，从而给航海人员在用误差图形表示船位精度时以明确的概念。     

混合工作日历下资金受限工程项目工期最短化任务指派方法

针对一类混合工作日历下资金受限工程项目工期最短化任务指派问题,提出了一种基于遗传算法的优化方法。对混合工作日历下资金受限工程项目工期最短化任务指派问题进行了描述,并设计了遗传算法对问题进行求解。提出了基于承包商工作日历的时间推算机制,设计了时间推算函数作为混合工作日历下工程项目工期推算的基础;算法采用"基于承包商号的整数编码方式"对个体进行编码和"拒绝策略"产生初始可行种群,使用"交叉算子改进策略"和"两点交叉方式"进行交叉以保证交叉后子个体可行,采用"拒绝策略"和"单点变异方式"进行变异以保证变异后子个体可行,解码过程中基于"关键路径法"和"正向推算函数FC"推算项目工期。通过案例分析验证了所提方法的有效性。     

基于惯性传感器与WiFi的室内行人轨迹推算

为了实现室内无GPS情况下行人的运动轨迹推算,设计了一种基于智能手机惯性元件和WiFi的室内行人轨迹推算算法.该算法基于粒子滤波,利用手机加速度计和陀螺仪进行步态检测和每步旋转角度推算,并使用了一种基于WiFi强度变化趋势的WiFi地标策略.实验结果显示,使用该算法优化后的行人轨迹收敛,接近真实的运动轨迹.在仅使用惯性传感器和WiFi的情况下,可以有效地控制陀螺仪误差积累,完成固定手机姿态的行人轨迹推算.     

基于监视数据修正的航空器飞行轨迹推算模型

飞行轨迹推算是空中交通流量管理的一个重要研究内容。在传统飞行轨迹推算方法基础上,针对航空器飞行路径的不确定性,构造了基于监视数据动态修正的航空器飞行轨迹推算模型。该模型综合航空器飞行性能和飞行计划、实时监视信息对航空器飞行轨迹、姿态进行推算。利用真实飞行轨迹进行验证,结果表明:本文模型推算的位置、高度信息更接近实际轨迹,并且符合实际飞行原则和空域使用规则,具有一定的参考价值和实用性。     

基于曲面插值的既有网壳结构节点位置推算方法

利用网壳结构的整体受力以及平面内刚度较大的特点,提出基于曲面插值的未测节点位置推算方法.通过对节点偏差的统计分析来判断结构的变形程度;基于回归分析理论,采用回归方程推算节点位置的水平坐标;基于数值计算理论,由已测量节点插值计算网壳曲面,进而推算出未测节点位置的竖向坐标;同时,采用实际网壳结构对基于曲面插值的未测节点位置推算方法进行验证.结果表明,基于曲面插值的未测节点位置推算方法比传统方法的计算结果更符合实际.     

基于出入口明细表的高速公路OD矩阵推算

基于我国高速公路统计数据的特点,提出了一种准确性高、方便实用的高速公路出入口OD矩阵推算与检验的方法.实例验证了其准确性和可行性,为实际项目中交通数据分析处理提供了一种较为简单易行的高速公路出入口OD矩阵推算方法.     

基于神经网络的航位推算导航

针对航位推算法中陀螺仪对方向测量存在较大噪声,进而导致航位推算误差较大的问题,提出一种基于神经网络的航位推算方法.该方法利用神经网络考察加速度测量值与方向测量值之间的时变关系,从而在不使用陀螺仪的情况下,通过该时变关系使用加速度值计算方向值,进而完成水下自主航行器(AUV)的航位推算导航.结果表明,该算法能在仅使用加速度计的情况下完成航位推算导航,因此可避免近海面由陀螺仪噪声导致的航位推算误差问题.仿真实验证明了该算法准确率较高.     

基于EKF的DR/激光测距组合导航算法研究

航位推算（Dead Reckoning,DR）是一种常用的导航定位技术,其推算过程是一个累加过程,传感器的误差随时间的延长而积累,为此,将航位推算与激光测距组合起来用于智能车辆导航,确保系统在任何时候都能为运动智能车辆提供较为准确的导航信息。扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）为一种非线性滤波器,是智能车辆组合导航系统中一种有效的数据融合方法。本文将EKF方法用于智能车辆组合导航的状态估计,仿真实验结果表明,EKF滤波能够有效地提高智能车辆的导航精度。     

一种基于相关性分析的地图匹配方法

为了改善机动车导航地图匹配的精度,提出了一种新的基于递推轨迹与候选路径相关性分析的地图匹配方法.为了获得最佳匹配路径,分别计算递推轨迹曲线和候选路径曲线的切向量角,并沿曲线分段计算切向量角的一阶差分,剔除机动车递推轨迹曲线与候选路径曲线间的相对转角,将二维曲线相关问题降为一维曲线的相关问题.基于差分切向量角序列,计算递推轨迹曲线与不同候选路径曲线的相关系数,获得最佳匹配路径,定义具有最大相关系数的路径段为最佳匹配段.实例说明,新的地图匹配的方法对相似候选路径具有正确的分辨能力,对递推数据的随机误差有较强的鲁棒性.     

基于动作识别和步幅估计的步行者航位推算

针对步行者的运动特点,采用和传统航位推算不同的思路,提出低成本步行者航位推算方案.通过分析安装在步行者身体上的加速度计输出采样,采用支持向量机识别步行者运动状态,并采用滑动窗长度可变的峰值捕获算法测算实时步频.为提高峰值捕获正确率,使用Daubechies 4作为基函数的小波滤波器对加速度计的原始输出进行平滑.通过实验拟合出步幅与步频的关系模型,并以此估算步行者实时步幅作为步行者实时移动距离,再结合电磁罗盘的航向角输出,完成步行者航位推算.经实地实验验证,该方案具有较好的定位效果.     

基于GPS与超宽带的室内外无缝定位改进算法

结合GPS、惯性导航技术以及超宽带(UWB)技术,提出基于定位信号数量和信号强度的定位方法切换策略.根据切换策略,将伪距测量、Chan-Taylor协同算法以及行人航迹推算算法进行松散组合,得到优化后的定位算法.通过实验验证了切换策略的可行性,优化了室内外交界区域的定位轨迹,为室内外无缝定位技术提供了思路.     

新的非线性滤波算法在GPS/DR组合导航中的应用

为解决传统粒子滤波算法中样本贫化的问题,提出一种新的粒子滤波算法.在重要性采样过程中,利用最新测量值,结合UKF滤波来产生粒子滤波中的建议分布;同时在再采样过程中,用高斯混合模型表示后验状态密度,引入最大期望(Expectation Maximization,EM)算法来获得该后验状态密度的参数,从新的参数分布中进行采样得到样本粒子,取代传统的再采样过程.把新算法应用到车辆组合导航系统中,仿真结果表明新算法的有效性.     

辅助室内定位的关键人体姿态识别

基于步行者航位推算的室内定位方法中位移的计算一定程度上依赖于人体姿态的正确识别。原地踏步和走路是其中主要的关键姿态,两者的加速度信号相似,传统方法很难进行高精度的区分,导致航位推算的步长计算错误。基于惯性传感器进行室内场景中八种人体姿态识别研究,根据运动强度的不同采用分层分类法。首先将原地踏步和走路归为一类,通过时域特征结合支持向量机(SVM)进行姿态分类;然后利用加速度的时域和小波特征以及磁场特征,结合Ada Boost方法进行二分类。关键姿态的识别准确率超过96%,对包含复杂运动姿态的步行者室内定位起到更佳的辅助作用。     

一种基于航迹推算与RSSI相结合的移动传感器网络节点定位方法

航迹推算不需要外部传感器信息,并具有定位精度高的优点,因此广泛应用在移动机器人的定位领域,但在移动无线传感器网络节点定位中,航迹推算难以避免误差的累积,且需要设定初始坐标。本文提出了一种基于航迹推算与RSSI相结合的移动传感器网络节点定位方法,该方法将二者的优缺点互补,具有不需要信标节点、计算量小、对硬件要求低等特点,且可以解决误差累积的问题。本文利用Matlab进行了仿真,仿真结果表明该方法明显地提高了定位精度,可以有效地应用在移动无线传感器网络中。     

基于EKF的无人潜航器航位推算算法

为了解决传感器的安装角偏离误差以及量测误差导致的无人潜航器(AUV)在水下自主航行时不能满足长时间导航定位的要求,对航位推算算法进行了研究.针对AUV在高纬度、长时间航行中曲率半径的变化,采用地球参考椭球体作为地球几何形状的数学描述;针对数据滤波实时性的要求,基于扩展卡尔曼滤波(EKF)对卫星导航系统(GPS)数据进行滤波,并利用AUV湖试数据对传感器的安装偏离误差进行了校正.对提出的导航算法进行了试验验证,结果表明AUV的自主导航定位精度为0.75%,满足设计要求,并优于改进前的航位推算算法.