三轴磁强计及其非对准误差校正算法

针对非对准误差条件下的三轴磁强计校正问题,提出一种误差校正算法,基于椭球拟合原理,利用约束范数求解得到磁强计误差校正参数.在此基础上引入四元数对非对准误差矩阵进行参数化,并基于点积不变原理利用约束梯度下降法进行参数求解.该算法只依赖传感器本身测量值,能够估计出非对准误差参数,且对非对准误差尺度不做限制.仿真和实测数据实验结果证明了算法的正确性与有效性.本算法不仅能够用于加速度传感器与磁强计之间的非对准误差校正,也可用于阵列多传感器之间的误差校正,具有一定应用参考价值.     

基于智能手机MARG传感器的行人导航算法

对于手持式移动设备的定位导航需求,特别是在室内无法接收到GPS信号的恶劣环境,提出了一种基于智能手机上的磁力计,陀螺仪和加速度计（magnetic,angular rate and gravity, MARG）传感器的行人导航算法,该算法在行人航迹推算的基础上,利用数字低通滤波器滤波后的加速度计三轴模值数据,对行人步态进行检测,采用经验模型对行人步长进行估计,并结合扩展卡尔曼滤波器,采用自适应的方式实时调整测量噪声协方差矩阵,将MARG传感器融合数据用于最佳航向角估算。在智能手机平台上进行测试验证,实验结果表明,在无磁或有磁干扰环境下,所提出的行人导航算法均可保证准确、可靠、持续的位置信息。     

基于GRM的在线校准研究

计算机化自适应测验的题库面临建设成本高且更新、扩充技术较复杂等问题.在线校准技术,可以将新题和旧题置于同一参数量尺上,降低了题库扩充成本.已有若干关于两级评分下新题的在线校准研究,但多级记分项目的在线校准却鲜见报道.该文先由拓展的夹逼平均法求取难度初值,并用多序列相关系数法求取区分度初值,再采用多步EM算法估计项目参数.Monte Carlo模拟结果表明:新题项目参数的估计值返真性较好,且参数的估计精度随着作答次数的小幅度增加而保持着逐渐提高的趋势.     

非线性容错滤波在基于磁强计自主导航中的应用

地磁场矢量是卫星的位置函数,利用三轴磁强计的测量信息可实现近地卫星的自主导航.当测量值存在野值时,滤波收敛变慢甚至发散.采用基于残差正交性质的EKF容错滤波方法,实现了野值的即时修正和故障诊断,使滤波器具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法行之有效.     

基于行人间交互意图检测的服务机器人导航

针对人与机器人共存环境中的机器人导航问题,提出一种基于行人间交互意图检测的服务机器人导航方法.首先,融合RGBD(红-绿-蓝-深度)信息和激光信息获取准确的行人运动轨迹,从行人轨迹中提取交互意图特征,基于贝叶斯理论检测出行人间是否存在交互意图;然后,将存在交互意图的行人之间区域设置为交互区域;最后,在地图中的交互区域设置临时障碍物,使机器人路径规划避开交互区域.实验结果证明了所提方法的有效性.     

基于UKF的ILS/GLS/INS组合导航融合方法

针对进近着陆过程中,仪表着陆系统(ILS)会受到空域以及外界环境的影响而产生导航偏差,影响进近着陆时导航的精度,而现在正在引进GLS着陆系统。本文提出一种将ILS和GLS分别与SINS相组合,利用改进的联邦无迹卡尔曼滤波,将其输出的位置之差作为量测值,再根据线性最小方差准则,提出了按照最优系数加权的方法融合局部导航数据,从而得到全局最优估值。相比于传统的联邦滤波算法,能有效的降低测量噪声,减小飞机降落时与标准航道的偏角误差,从而提高进近着陆引导的水平精度。     

基于EMD-小波随机消噪模型的GPS/INS组合导航

为提高GPS/INS组合导航精度,提出了EMD-小波INS随机误差削弱模型.首先分析了GPS/INS组合系统的误差特点,给出组合导航的基本原理.基于EMD的多尺度结构,结合小波分解理论,提出基于EMD-小波的GPS/INS组合导航技术路线.采集新南威尔士大学校园内的实测数据,分别选用1s与2s的GPS采样信息和100 Hz的INS数据,进行融合试验.用随机模型消噪前后的INS数据计算导航解,并与GPS测量的位置进行比较,分析误差分布情况.结果表明,滤波后的INS自主导航解要优于滤波前.当GPS更新周期为1 s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高9.07％,13.89％,35.14％,残差最大值分别减小2.62％,19.54％,31.23％.当GPS更新周期为2s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高17.82％,23.46％,22.48％,残差最大值分别减小14.34％,28.85％,17.48％.     

一种基于改进自适应卡尔曼滤波的GNSS/INS组合导航算法

在全球卫星导航系统/惯性导航系统(global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS)组合系统中,状态模型误差和异常扰动的影响严重降低了标准卡尔曼滤波的性能,而基于预测残差自适应的卡尔曼滤波随计算次数的增加滤波效果降低,且使用统一的自适应因子调节不可靠。针对上述问题,提出一种改进算法,利用预测残差建立的统计量调节位置向量和速度向量,避免了其他参数对滤波的平衡作用;通过预测残差的概率密度建立马氏距离进行假设检验,在模型正常时使用标准卡尔曼滤波,模型异常时使用改进滤波算法;采用实测车载数据对标准卡尔曼滤波、单因子自适应滤波和本文的滤波方法进行评估,实验结果表明:改进的自适应卡尔曼滤波的滤波算法效果良好,证明了所提算法的有效性。     

基于GPS/INS组合导航的改进自适应渐消卡尔曼滤波算法

基于GPS/SINS组合导航系统的模型不准确或者量测噪声多变所产生的滤波发散问题,研究了自适应渐消卡尔曼滤波对于滤波发散的抑制作用,文章提出一种利用新息协方差估计值和量测值实时自适应计算渐消因子的方法,用它调节卡尔曼滤波方程中预测误差协方差阵和增益矩阵,调整历史新息和当前新息的权重达到抑制滤波发散的目的。该算法能有效减少严格收敛判据推导渐消因子的计算量和限制条件,有效利用了当前新息值。仿真验证表明,提出的算法能有效抑制滤波发散,并且比常规卡尔曼滤波效果更佳。     

基于置信度加权的INS／BD／GPS组合导航信息融合

针对联邦卡尔曼滤波算法存在的不足,将标准卡尔曼滤波方法和置信度加权方法相结合,应用于组合导航系统.该方法利用了自适应神经网络模糊推理技术非线性、快速实时、自适应学习的优点,将滤波器的输出数据进行置信度判别,得到各个子系统加权值,最后进行加权融合得到全局输出.仿真结果表明:基于ANFIS神经网络置信度加权的组合导航信息融合技术在一定程度上抑制了数据的发散,提高了导航精度.     

一种改进的行人导航算法研究

目前大多行人导航系统的研究都以手持手机、绑在腰间等单一姿态为前提,并未考虑行人使用手机过程中同时存在接电话、放在上衣口袋等多种姿态的情况.分析了行人使用手机的4种常见姿态,基于行人航迹推算(pedestrian dead reckoning,PDR)算法设计了一种改进的行人导航算法.利用神经网络(back propagation,BP)模型对手机姿态进行智能识别,设计了一种新的步态检测算法来对多姿态下的步态进行有效检测,并将行人行走过程分为单一姿态与姿态切换过程,对2个过程的航向进行了修正.软件测试结果表明,多姿态下实现系统定位精度在20‰以内,达标率在85％以上,应用于导航系统能够提供准确、可靠、持续的位置信息.     

GPS/INS超紧组合导航滤波器的优化设计

在极高动态条件下,GPS （global positioning system）接收机即使采用基带信号预处理技术,也无法精确地估计载波频率.而各通道的跟踪误差会通过传统导航滤波器相互耦合,并最终导致GPS/INS （inertial navigation system）超紧组合系统的崩溃.为解决这一问题,对伪距率跟踪误差建模,并将其扩充为导航滤波器状态量.但此时扩维导航滤波器维数过高,因此又通过星间单差和两阶段Kalman滤波对该滤波器进行了降维处理,从而在不损失导航精度的前提下,大幅降低了系统的计算复杂度.最后,以某次火箭弹试射时所遥测的惯性器件输出值为基础,通过半实物仿真验证了新型导航滤波器的有效性.      

基于支持向量机分类决策的行人导航零速修正方法

为了减小行人导航过程中的误差,提出基于支持向量机分类决策的零速反馈修正方法。根据行人足部运动特点,构建行人足部运动模型,利用支持向量机决策方法对足部运动样本数据进行训练和提取数据特征,建立超平面方程。通过超平面函数对行人足部运动数据进行分类和决策,辨别区分静止段和运动段。在零速静止段,对惯性导航解算的速度、角速度和方向进行修正,利用扩展卡尔曼滤波递推方法进行方向、速度和位置误差跟踪。进行了行人按既定路径的行走跟踪实验,结果表明,设计的行人导航系统能够使行人行走轨迹与设定路径完全吻合,多次测试数据最大误差小于2.5%,平均误差为1.94%。因此,基于支持向量机分类决策的行人导航零速修正方法能够准确地对行人轨迹进行跟踪和定位。     

基于图像变换的递归式行人错检校验算法

针对现有HOG特征行人检测器容易受到复杂背景环境的干扰而降低检测效率的问题,提出一种基于图像的递归式行人错检校验算法。在保持行人检测器原有结构不变的基础上,对行人检测器的检测结果进行图像变换,变换结果作为新的输入图像,将原有检测器构成一个递归式错检校验处理结构。采用尺寸归一化、均衡和锐化图像变换方法,对行人检测器检测结果不断迭代校验,以达到降低错检率的目的。同时引入模糊决策判决终止条件,实现合理的迭代退出。经INRIA数据集和实测图片的仿真分析表明,该方法能够有效去除行人检测器输出的错误检测结果,正确检测率在原有基础上提高7.6%,在复杂背景条件下仍有效。     

基于足尺ALF车辙试验的车辙等效轴载换算

为了确定沥青路面的车辙等效轴载换算系数,对3种路面结构进行了足尺ALF (Accelerated Load Facility)加速加载车辙试验,并进行理论分析.根据车辙等效原则建立了轴载换算系数的方法;以3种路面结构在3种工况下的车辙数据为基础,得出车辙深度与轴载作用次数的关系,进而求解不同结构的车辙等效系数和车辙等效轴载换算系数.研究结果表明:3种路面结构的车辙等效轴载换算系数分别为4.56、4.90和2.71;改性沥青混合料比基质沥青混合料具有更小的轴载换算系数,说明其具有更低的轴载敏感性;推荐改性沥青混合料的车辙等效轴载换算系数为2.7,基质沥青混合料的为4.9.     

单曲轴六足直立式机器人的设计

根据三角形步态原理,以铜线为制作原料,采取单电机、单曲轴驱动和曲柄摇杆机构为传动系统的方法,设计开发了一种六足直立式步行机器人.该机器人的中间步行腿直接与曲柄铰接,由曲柄带动中间步行腿进行上下、前后摆动;后腿通过连杆与曲柄连接,同侧前腿通过连杆与后腿连接,实现前腿和后腿的前后摆动.机构设计巧妙、控制简单.行走试验表明,本机器人可以实现行走功能,是可以应用于娱乐、玩具领域的娱乐机器人.     

基于微差测量法的精密旋转线圈磁强计

介绍了采用微差法进行测量的双线圈磁强计．证明了在用双旋转线圈感应测量直流恒定磁场时,采用微差法对被测磁感应强度进行测量,能利用本身测量准确度并不高的测量仪器,获得高的测量准确度．     

基于微差测量法的精密旋转线圈磁强计

介绍了采用微差法进行测量的双线圈强计,证明了在用双旋转线圈感应测量直流恒定磁场时,采用微差法对被测磁感应强度进行了测量,能利用本身测量准确度并不高的测量仪器,获得高的测量准确度。