GPS/SST/SINS组合导航系统研究

提出了卫星/捷联星光/捷联惯导组合导航系统的方案和组合结构,采用改进的集中滤波对多传感器信息进行数据融合和导航状态的最优估计.该组合导航系统将捷联星光跟踪仪的姿态信息、高动态GPS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波,全面提高导航的姿态、速度和位置精度.同时该组合导航系统以弹道导弹为应用对象,设计并实现了基于弹道导弹的GPS/SST/SINS组合导航系统实时仿真平台,仿真结果表明该组合导航系统能提高导弹的导航精度,滤波算法稳定可靠.     

SINS/北斗/星敏感器组合导航系统研究

将北斗卫星导航系统和星敏感器共同运用到组合导航中,以无反馈模式的联邦滤波器为基础,构建了SINS/北斗/星敏感器组合导航系统.根据北斗和星敏感器的特点,分析了系统产生量测延时和异步的原因,并对系统的量测延时和异步问题提出了解决方案.仿真表明,该组合导航系统具有较高的精度和容错性能.为北斗定位系统在国防上的应用提供了一条新思路.     

组合导航直接滤波模型中的高斯粒子滤波

利用高斯粒子滤波技术和直接滤波模型实现了SINS/GPS组合导航系统的数据融合. 首先对高斯粒子滤波进行改进,选取合适的重要性函数并简化滤波流程,然后直接采用惯导参数和GPS伪距等变量建立组合导航直接滤波非线性模型. 讨论了SINS/GPS 组合导航系统中的高斯粒子滤波的具体实现方法. 实验结果表明,该滤波方法能较好地满足组合导航的精度要求. 和其他滤波方法相比,高斯粒子滤波对系统和噪声模型要求比较宽松,因此在直接滤波中有一定的优势.     

视觉导航有穷自动机在自然语言状态中的应用

室内移动机器人自主导航是一系列自然语言状态与动作转换结果,有效地控制和描述机器人状态和动作转换是自主导航过程的关键。本文首先利用视觉传感器获取障碍物YUV色彩空间信息,采用区域增长法识别障碍物连通域,将机器人状态以及控制指令转化为抽象的形式符号并建立状态转移函数,进而建立基于视觉导航机器人有穷自动机模型。实验结果表明,该方法能平滑、准确地完成自然语言状态下的机器人自主导航过程,具有较高的实时性和鲁棒性。     

地磁导航在水下运载体导航中的应用研究

本文通过对地磁导航研究现状及应用的分析,提出了地磁/惯性组合导航在水下运载体应用需解决的关键技术的一些方法。     

一种基于图像处理的自主控制水下机器人

本文所述水下机器人涉及水下机器人技术领域,特别是一种基于图像处理的自主控制水下机器人。水下自动机器人是一种非常适合于水下搜索、调查、识别和打捞作业的既经济又安全的工具。由于水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,因此提供一种操作简单、结构精巧、机械手灵活的水下机器人已成为急需解决的问题。     

基于模糊认知图的变电站巡检机器人的行为规划研究

提出了一种基于模糊认知图的移动机器人行为规划方法。针对变电站设备巡检机器人智能化的高级应用问题,提出了一种分层式混合复杂系统机器人任务规划的逻辑结构,介绍了任务分解和任务规划的工作原理。以巡检作业过程中的相关事件为概念节点,给出节点之间的连接权值,建立任务行为规划的模糊认知图模型,实现了任务分解和生成行为动作逻辑序列。同时,结合机器人导航定位等传感器实时信息,自动调整机器人巡检实时动作序列。该方法不需要复杂的计算和大量的训练,实验验证了其可行性和有效性。     

基于DME/DME误差椭圆的ANP算法

PBN运行能否确保飞行安全,很大程度上取决于导航系统的实际导航性能(ANP)是否满足所需导航性能(RNP)要求。目前,综合考虑机载设备、导航精度和更新降级等问题,我国民航目前主要使用基于DME/DME位置更新的区域导航程序。本文提出一种基于DME/DME系统误差椭圆的DME/DME的ANP计算方法,并给出双DME系统下的ANP仿真分析,为航路设计和DME/DME布站规划提供了基础。     

自主导览互动机器人的设计

为增强公共场馆的讲解的趣味性、互动性,节省人力成本,提升场馆服务水平,增强场馆品牌影响力,设计研发了一款火箭样式可变形自主导览互动讲解机器人。机器人使用STM32系列微控制器进行数据处理与系统控制,采用标准ModBus通信协议,提高了系统通信的可靠性,机器人基于自动导航运输车(AGV)磁导航和射频识别(RFID)技术实现自主定位导航,应用多种无线通信技术,解决机器人与场馆设备的通信控制问题,实现讲解过程中机器人与场馆设备的联动。该导览机器人可实现引导参访者沿着固定路线参访,进行解说以及简单对话,并自主调度控制现场设备等功能。实践应用表明,所设计的自主导览互动机器人具有操作简单、智能化水平高、运行可靠等特点,具有一定的扩展应用价值和意义。     

考虑SAR图像导航量测特性的SAR/INS组合导航非线性滤波

SAR/INS组合导航系统中,当SAR量测输出时间间隔较长时,惯性导航得不到及时修正,系统将具有较强的非线性特性,导致常规卡尔曼滤波算法的精度受到影响甚至滤波发散. 为了提高组合导航的精度,该文结合惯性导航系统的非线性模型,设计基于无迹卡尔曼滤波(UKF)解决非等间隔量测修正的SAR/INS组合导航非线性滤波算法,并通过协方差分析对比研究常规卡尔曼滤波和该文算法的性能. 仿真结果验证了该文算法具有更高的精度.     

应用联邦自适应UKF的卫星多传感器数据融合

在卫星自主导航系统中,一方面,系统状态模型存在难以准确建模的问题,要求信息融合算法具有一定的自适应性;另一方面,系统的量测模型通常具有较强的非线性,又要求信息融合算法在强非线性下保持较高的精度和鲁棒性. 针对以上两个问题,本文提出了基于星敏感器、红外地平仪、磁强计、雷达高度计、紫外敏感器的多信息联邦自适应UKF组合导航方案,该方案将多个导航传感器提供的信息在联邦滤波器里融合,并采用自适应UKF算法构建联邦滤波器的子滤波器. 采用这种方案,可有效组织并充分利用导航传感器提供的导航信息,并且系统模型具有一定的自适应性. 数字仿真结果表明,与传统的联邦卡尔曼滤波方法相比,该方法更适合于非线性较强、系统模型参数不准确的场合,有效提高了导航精度.     

基于EtherCAT总线的ROV控制系统设计

有缆水下机器人(ROV)在水下打捞、故障排除、海洋石油勘探与开发、矿物资源开采以及军事等方面均有着广泛的应用前景。水下机器人运动控制的核心是嵌入式计算机系统,它需具有实现运动控制算法、数据采集、与外设进行通信等功能。随着水下机器人的不断发展,对其性能以及灵活性、扩展性等提出了更高的要求,而这主要体现在控制核心的运算能力以及通讯速率等方面。本文利用德国Beckhoff公司的EtherCAT总线以及嵌入式控制器,结合自主研发的软件应用程序,提出一套高运算能力与高通信吞吐速率的设计方案,并实验成功。     

组合曲线/曲面等距研究的现状

等距技术在数控加工、计算机辅助设计、机器人技术等领域应用广泛.对平面组合曲线、3D组合曲面/曲线以及组合曲面等距研究的现状进行综述.通过综述指出了研究中存在的问题,并提出了解决问题的对策。     

基于投影奖励机制的多机器人协同编队与避障

要：针对多机器人协同编队任务中过度中心化、系统鲁棒性低、编队稳定性较差等问题,提出了基于投影奖励机制的多机器人协同编队与避障（projected reward for multi-robot formation and obstacle avoidance, PRMFO）模型,实现了多机器人基于统一状态表征方法的去中心化决策过程。设计了一种多机器人统一状态表征方法,实现了机器人与外界环境交互信息处理的一致性;基于统一状态表征设计了基于投影的奖励机制,从距离和方向两个维度将奖励过程矢量化,丰富机器人的决策依据;为了解决多机器人系统中过度中心化问题,设置了自主决策层,融合统一状态表征与投影奖励机制的软演员评论家（soft actor-critic, SAC）算法,实现了多机器人协同编队与避障任务。在机器人操作系统（robot operating system,ROS）环境下进行仿真实验,实验数据表明PRMFO模型在单机器人平均回报值、成功率以及时间等指标上分别提高42%、8%、9%,基于PRMFO模型的多机器人编队误差控制在0～0.06范围内,实现了较高精度的多机器人编队。     

星座双频测距测速自主定位与守时

传统星座自主导航主要以星间相对测距为主. 该技术定位精度有限,同时缺乏有效的手段克服星座的整体旋转. 该文在测距模型的基础上,将测速信息、传播延时和时钟误差纳入模型中,分析了电离层对测距的影响,推导了星间测距位置与时间的解耦模型. 提出利用GPS辅助测量来固定星座的位置基准和时间基准. 通过Matlab仿真实验表明：测速信息的引入能够进一步提高卫星的位置估计精度,同时GPS辅助测量可有效克服星座的整体旋转.     

机器视觉辅助的无人机空中加油相对导航

为准确获取无人机空中加油对接阶段的相对位姿信息,提出了一种机器视觉辅助的INS/GPS/MV 组合导航方案,研究了机器视觉图像的特征点提取与匹配算法. 引入相对惯导误差,建立了全局滤波器的增广状态方程,并根据杆臂矢量推导了GPS和机器视觉量测方程. 设计了基于联邦滤波器结构的全局多速率扩展卡尔曼滤波算法,以融合多速率传感器信息,并与标准EKF算法进行对比. 仿真结果表明,所提出的算法能有效融合惯导、GPS和机器视觉的测量信息,使导航参数的精度和输出带宽均满足导航系统的设计要求,有利于改善无人机的飞行品质,放宽对飞控系统的性能要求.     

机器人辅助微创外科手术系统的研究现状及关键技术分析

机器人辅助微创外科手术技术是近年来医疗机器人领域的研究热点之一, 阐述机器人辅助微创外科手术技术在国内外的研究现状,在分析微创外科手术过程后,提出微创外科手术机器人系统的设计方案,并就机器人系统安全与故障诊断、主从遥控、虚拟现实和图像导航等关键技术进行深入分析。     

四足机器人步态规划

介绍了两种多足机器人步态规划的方法,包括基于仿生学理论以及基于动态控制原理的规划方法。利用四足机器人步态参数中的有荷系数,详细分析四足机器人的三种基本步态,即行走步态、对角小跑步态、同侧快跑步态,推导出了四足机器人直线平动步态规划的方法。基于四足机器人步态规划发展的现状,提出了自由步态规划方法及其算法实现的可能性。     

GPS车载导航定位服务系统的实现

阐述了GPS导航定位服务系统的基本组成模块、工作原理。对导航服务中存在的问题提出了解决的途径，并介绍了伪距差分技术和地图匹配方法。     

浅谈8031单片机在轨迹控制中的应用及优化

本系统采用8031单片机实现对循迹机器人小车的轨迹控制和小车车轮转速的显示。系统组成结构由8031单片机、信号检测(光电传感器和测速发电机)、接口电路(A/D转换接口、8155并行I/O接口、D/A转换接口、8279键盘显示器接口以及驱动接口)、执行机构(即电机)组成。硬件设计方面,在扩展片外程序存储器构成最小应用系统的基础上,外接设备8279、8155、AD571、AD7520以及传感检测器、测速发电机、驱动电路、执行机构,构成一个控制系统。