基于组合载波相位的飞行器姿态确定

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题,提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法,利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果,应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解,进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明,该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度,解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示,偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.     

基于 MEMS 辅助的单基线北斗融合测姿算法

载体的姿态信息是导航的重要参数,随着北斗卫星导航系统（Beidou navigation satellite system,BDS）和微机电系统（micro-electro-mechanical systems,MEMS）惯性传感器的发展与完善,高精度、低成本、自主化的融合测姿技术具有广阔的应用前景,因此,提出MEMS辅助单基线北斗融合测姿算法。根据MEMS惯性传感器解算出的姿态信息确定基线向量的搜索范围,从而辅助模糊度函数法（ambiguity function method,AFM）减小整周模糊度搜索空间,提高整周模糊度快速求解的成功率和计算效率。将BDS输出的姿态角信息作为观测信息,对MEMS陀螺仪解算出的姿态信息进行实时校正,实现BDS和MEMS传感器二者的数据融合算法。通过实测数据仿真验证,该算法能够解决信号失锁带来的整周模糊度求解困难的问题,并且测姿系统能在遮挡和动态等复杂环境下提供高质量姿态测量结果。     

小型昆虫整体玻片制作技术改良

在小型昆虫玻片制片过程中,由于体小翅软、易于折叠,传统的玻片制作方法难以获得理想的标本。通过增加预封技术,便于整姿并能在最后封片之前使虫姿固定,避免了以往封片时由于虫体移动造成封片效果不理想,从而获得高质量的整体玻片标本,同时又节省制片步骤。该试验以蓟马和蚜虫为材料,采用此改良技术,获得了理想的玻片标本。该方法对于同类小型封片标本的制作,有一定的参考意义。     

基于动力学模型预测控制的Stewart型轮足腿控制方法

为了提高轮足机器人Stewart型轮足腿在不同位姿条件下的精度和动态特性,提出将模型预测控制（model predictive control,MPC）应用于轮足腿的位姿跟踪.首先对Stewart平台进行受力分析,利用牛顿-欧拉方程建立动力学模型的状态空间表达式,建立MPC预测模型和优化目标函数;然后通过Adams和Matlab联合仿真对MPC控制器进行参数整定,检验其对未建模摩擦力的鲁棒性;最后通过对比实验验证MPC控制器在负载位姿变化条件下可以获得优于PI控制器的姿态跟踪精度和动态特性.      

大型飞机机身壁板装配位姿调整系统的运动规划

为了解决大型飞机机身壁板数字化装配中的调姿与对接问题,设计了一种面向大型飞机机身部装的数字化柔性工装试验样机,提出了一种基于精密三坐标定位器四点支撑的大型飞机机身壁板的装配位姿调整方法.该方法不仅适合于调姿路径不确定的情况,而且还将装配位姿调整过程分解为位置与姿态2个调整阶段,从而降低了多轴协调控制的难度.由于装配件的位移、速度、加速度轨迹的理论计算与物理实验结果均是光滑连续的,而且满足各边界约束条件,因此该调姿系统及其运动规划方法可满足机身壁板装配调姿的精度、效率和稳定性要求,为装配件调姿运动的高效精确控制奠定了基础.     

基于流形优化法的相机位姿估计

为了减小正交迭代法用于跟踪相机位姿的累积误差,提出基于流形优化方法的估计相机位姿新颖算法.算法利用共线性误差模型将位姿估计转化为流形上实值函数最小化问题,然后运用微分几何的结论进行目标优化.优化过程包括搜索更新向量和收缩映射:在流形仿射切空间内对目标函数进行泰勒展开以搜索函数的零切向量场;用收缩映射将偏离流形的点重新映...     

利用零空间约束的GPS双差整周模糊度动态求解

针对非专用全球定位系统(GPS)导航型接收机,利用零空间约束动态求解GPS初始整周模糊度.对单个历元的双差载波相位观测方程进行零空间变换,避免了实时变化的三维位置参数求解;用精度衰减因子(XDOP)准则选取3个独立的双差整周模糊度,并根据GPS干涉仪测姿原理以基线长度来确定整周模糊度的搜索区间,通过基线长度约束进一步使搜索范围大大降低,模糊度最终采用多种检验方法联合确认.用Garmin25导航型单频接收机构成单基线,求解整周模糊度后在2-D平面上求解航向角,与航向参考对照后表明,采用该方法可在多个历元动态解算出整周模糊度,此时计算航姿精度可达到1°.     

基于航向约束的无人艇位姿保持制导策略

针对欠驱动无人艇位姿保持控制中无法同时兼顾位置和首向角约束的问题,提出了基于航向约束的位姿保持制导策略.首先建立了以无人艇期望位姿为原点的固定坐标系,并将坐标系划分为3个区域:可到达区域A、B和不可到达区域C.在可到达区域内无人艇可依靠前向运动和转首运动回到期望位姿,避免因无法直接产生侧向运动导致首向角变化过大的问题.其次在不同的区域执行不同的制导策略,在制导过程中严格约束无人艇期望航向.最后由制导策略生成的期望速度和期望航向,经由控制器生成执行量,无人艇快速回到期望位姿.基于航向约束的位姿保持制导策略将航向约束由内环控制纳入外环制导,无人艇在不同区域执行不同的制导策略,生成的位姿期望与内环控制相结合,实现了无人艇的位姿保持.外环制导和内环控制约束相结合以兼顾无人艇欠驱动特性,同时简化了控制器设计.仿真实验证明了该制导策略的可行性和有效性.     

3自由度移动机器人的模糊跟踪控制器设计

在平面目标跟踪过程中，将移动机器人跟踪的目标期望位姿分解为4种位置和方位组合，在分析总结了具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人运动特性的基础上，根据自动驾驶控制的专家经验知识，针对4种位姿的要求设计了4个子模糊跟踪控制器，这样大大简化了模糊逻辑推理过程，并减少了计算时间，实现了位置和方位的独立跟踪控制，同时满足了跟踪目标的位姿要求．最后，利用仿真实验验证了算法的可行性和有效性．     

基于运动过程还原法的液压支架巡检机器人位姿检测

液压支架的位姿、直线度及其工作状态是评价综采工作面工程质量的重要指标,是保证无人工作面能够自动连续推进的关键。提出了用运动过程还原法来描述液压支架的6个自由度位姿,即3个位置自由度(u,v,w)和3个姿态自由度(θ,φ,ψ).基于该方法,设计了利用巡检机器人对液压支架位姿和直线度进行检测的模型,并重点对支架位姿检测过程中巡检机器人位姿的检测进行了研究。确定了激光发射装置及激光接收装置的结构及尺寸;分析了激光装置的结构模型,建立了装置坐标系,并根据激光接收装置上3个激光点的6个坐标值,推导出机器人6个自由度位姿的逆运动解算公式,实现了机器人位姿的运动过程还原;通过正运动解算和虚拟装置运动模拟两种方法验证了逆运动解算的正确性,为后续的液压支架位姿及直线度的检测研究奠定了基础。     

虾夷扇贝定向检测方法研究

吊耳法养殖虾夷扇贝需要在钻孔前将扇贝按同一姿势排成一列.机械定向方法易使扇贝受到振动、碰撞和边缘磨损.造成病贝、死贝.为此提出了一种新的方法,利用机器视觉识别扇贝耳部朝向.通过摄像头获取扇贝图像,采用计算机对输入图像进行预处理、图像分割,提取扇贝特征参数.通过轮廓提取、改进的随机Hough变换检测背缘线,进一步根据背缘与形心的相对位置,确定扇贝耳部朝向.试验表明,该方法检测速度快,正确率高,能够满足虾夷扇贝定向要求.摄像头与扇贝不接触.可以避免机械振动、碰撞对扇贝的损伤.     

基于水文要素变化特征的浑河干流生态需水量计算

将浑河干流划分为4个区域进行生态需水量计算.根据浑河干流特点,将其生态需水分为河流基本生态需水、河流稀释自净需水、输沙需水和蒸发需水.根据浑河水文要素变化特征确定各类生态需水量的计算方法,并对各类生态需水进行类型整合.计算结果表明:北口前站全年的生态需水量为0.55×108 m3,抚顺站为9.59×108 m3,沈阳站为6.93×108 m3,邢家窝棚站为10.55×108 m3,并给出了逐月变化,以利于浑河干流水资源优化配置.结合浑河干流水文要素变化特征,对其生态需水量特征进行了分析,并提出相应建议.     

水幕参数对地下水封石油洞库的涌水量影响分析

设置人工水幕可对洞库形成水封作用,防止储油外泄.而人工水幕的设置势必影响水封洞库的涌水量,过大的涌水还会增加洞库的运营成本.依托在建的某处水封石油洞库工程,建立数值模型,研究人工水幕设计参数及地下水位变化对洞库涌水量的影响规律.结果表明,人工水幕各设计参数的变化对涌水量有不同程度的影响,地下水位的变化对洞库涌水量的影响也很显著.     

应用存水率和水驱指数标准曲线预测油田的配注量

存水率和水驱指数是综合评价注水开发效果的两项重要指标．从存水率和水驱指数的定义出发,结合水驱特征曲线,给出了存水率和水驱指数表达式．并以小型断块油田为例,指出当油田实际存水率和水驱指数的点落在标准曲线上和附近时,开发效果向实际规划的目标方向发展,油田目前的配注合理;如果实际存水率点落在标准曲线的下方,说明指标偏低,开发效果较差．同时还讨论了如何利用水驱指数标准曲线预测注水开发油田的配注量．     

胶州湾北岸不同水体水化学及氢氧同位素特征研究

研究不同水体的形成和运移过程,有助于合理开发利用水资源,对地表水与地下水污染协同防治和生态环境保护具有重要意义。以胶州湾北岸地区浅层地下水、河水及海水为研究对象,通过采集水化学和氢氧稳定同位素样品进行测试分析,综合运用统计学和Piper三线图,分析不同水体的水化学特征和影响因素,并结合氢氧稳定同位素特征研究其补给来源和转化关系。结果表明：研究区基岩裂隙水整体以淡水为主,部分点位受海水入侵影响,呈微咸水特征;第四系孔隙水整体为咸水且化学组分较稳定;河水水化学组分变化程度较大,呈微咸水-咸水特征。研究区地表水体间存在相互转化关系,祥茂河河水的主要来源为大气降水;洪江河、墨水河河水为大气降水与海水的混合水,且墨水河受海水混合影响程度大于洪江河;胶州湾海水为河水和标准海水的混合水。研究区地下水和地表水之间存在相互转化,基岩裂隙水来源除大气降水外,还与第四系孔隙水存在密切的水力联系,受海水入侵的影响;第四系孔隙水来源为大气降水与海水的混合水,径流过程中接受地表水体或基岩裂隙水的补给并经历不同程度的蒸发作用。     

小城镇给水系统模式及水源的几点看法

中国小城镇给水建设存在大量问题,以水源短缺和建设模式无序为甚.在明确小城镇常规水源选择方法的基础上,建议小城镇积极开发特色水资源和非传统水资源作为给水水源或第二水源,分地区提出岩溶水开发、雨水集蓄和污水回用.同时对小城镇给水系统类别进行划分,探讨了区域给水系统和独立给水系统各自的特点、适用范围以及需注意的问题.提倡小城镇因地制宜地进行给水水源和给水系统模式的选择与组合,优先考虑区域供水,并以经济发展水平为主要因素对3类小城镇提出区域供水发展策略.为建设合理、经济、高效、稳定的小城镇给水系统提供支持.     

浅水船舶兴波阻力特性的理论分析

运用经典的线性兴波理论对浅水船舶兴波阻力特性进行了研究.针对浅水柯钦函数与深水柯钦函数之间存在的不相容性,通过引入深度影响因子来描述水深对浅水波阻的影响,重新定义了浅水柯钦函数,得到浅水线性波阻的一个新的表达式.借助量级分析和近似处理,导出了简化浅水柯钦函数和相应的浅水线性波阻公式.在上述工作的基础上,对浅水波阻特性进行了分析和讨论,合理地解释了若干实际现象.     

鸡公山隧道水文地质勘察分析及涌水量预测

鸡公山隧道为京广铁路信阳至陈家河段改造工程的控制性工程.根据该隧道的水文地质勘察资料,分析评价了其地质构造、地表水的发育、地下水的发育、地表水及地下水的补给等水文地质特征,并采用径流模数法预测了隧道的正常涌水量和最大涌水量.预测结果表明,隧道的正常涌水量和最大涌水量分别为860m3/d和1283m3/d,由此确定了隧道全线属贫富水区段、构造带段属弱富水区段,进而提出了隧道的施工建议.     

重庆南温泉背斜地下热水系统的探讨

为了科学开发和保护地下热水资源环境的可持续发展,对南温泉背斜及邻近地区地下热水的水化学和水动力特征进行系统研究,结果表明：南温泉地下热水起源于大气降水,补给区在与南温泉背斜为一个统一的地下热水系统的褶皱构造的铜锣峡背斜北端大巴山地区,地下热水由北往南流,南温泉背斜两翼、南北端的地下热水均有水力联系,整个南温泉背斜地下热水为一个统一的地下热水系统．背斜各地下热水开发点,应统一规划热水的开采量,避免由于各自为政过量开采地下热水,从而导致地下热水资源生态环境遭到不可逆转的破坏．此研究为科学开发和保护地下热水资源环境可持续发展提供理论依据．     

开封市水环境问题研究

随着社会经济的快速发展，开封市水资源短缺、水体污染等水环境问题日益突出．其根本原因是人口增长过快、发展理念出现偏差、法律意识淡薄、清洁生产水平低下、水价偏离水环境价值等．基于上述原因，开封市水环境改善和调控对策为：建立健全水资源保护的法律法规体系，提高废水处理能力，增加治污投资，正确评估、量化水环境价值，健全水收费制度，并建立开封市水环境与水资源数据库和动态监控系统，对区域内水环境质量、水资源数量及其时空分布变化进行检测和控制，为推动地区经济和社会可持续发展提供依据．