仿人形机器人两眼的运动模型和控制方法研究

以人的视觉生理学和解剖学的研究成果为基础，对人类两眼的协调运动、辐辏运动、前庭动眼反射、视机性反射和滑动性眼球运动等视觉机能进行研究，以简化人类复杂的视觉神经网络及其反馈控制系统，并建立起仿人形机器人两眼的运动模型和控制方法。仿真实验结果表明提出的仿人形机器人两眼的运动模型和控制方法是有效的。     

基于眼动指标和熵权-TOPSIS空战控制能力评估

为了更加科学、精准地评估指挥控制人员的空战控制能力，采用眼动追踪技术，基于眼动、时间、准确率等指标建立了量化评估模型，并利用熵权-逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)法对空战控制能力进行了综合评估。该模型以眼动指标作为重要评估依据，将客观赋权的熵权法与多属性决策TOPSIS法相结合，解决了传统评估方式受主观影响较大的问题，并结合实例分析验证了其有效性和可行性，为今后指挥控制人员的训练评估提供了合理的手段。     

基于视线追踪的人机交互仿真系统的研制与应用

基于自主设计并实现的视线追踪方案,提出一套新的有广泛应用前景的人机交互方法,并构建了一个仿真原型系统。首先,利用机器视觉技术实现了非穿戴式的实时视线追踪,并采用带头动补偿的视线方向计算模型体系,使得视线追踪能适应操作者头部在一定范围内的活动。面向交互,根据眼动心理学的相关理论提出了基于眼动状态的有意眼动命令识别方法。实际测评结果表明,这样既提高了眼动命令输入的有效性,同时也减少了实时眼动输入给操作者带来的困扰,使人机交互的过程更加自然、和谐。     

主动悬架硬件在回路仿真研究(英文)

为了快速有效地验证主动悬架的控制算法,提出了一种主动悬架硬件在回路实时仿真平台。在Matlab/Simulink中建立了主动悬架的动力学模型、作动器模型,以S3CEEBO芯片为中央处理器,设计了主动悬架实际控制器,在此基础上搭建了该硬件在回路实时仿真平台。针对某款汽车运用不同的控制算法进行了仿真实验。结果表明,该硬件在回路仿真平台可以对主动悬架的各种控制算法的执行效果进行验证。     

一种基于眼球结构的视线映射几何模型设计

为解决视线追踪系统中视线方向计算精度受用户头动的影响,在立体视觉的基础上设计了一种基于眼球结构的视线映射几何模型。在眼球模型结构基础上,利用普尔钦斑与光源位置计算得到了角膜曲率中心,通过它与瞳孔中心的连线求得眼球光轴,并利用光轴和视轴之间的夹角计算得到了真实的视线方向—视轴。研制了一种双摄像机环形红外光源,通过交替照射用户脸部,可在任意一个摄像机得到"亮瞳"和"暗瞳"的相邻两帧图像。将这两帧图像做差得到瞳孔位置,采用椭圆拟合方式求得瞳孔中心,加之在"暗瞳"图像上得到的普尔钦斑中心,为模型的计算提供了参数,实验结果证明该模型能解决头动对视线计算精度的影响。     

同轴双输出脉冲发生机构运动特性与仿真分析

为了减小同轴式全铰链双输出脉冲发生机构输出角速度的脉动值,在系统分析曲柄摇杆机构运动特性及其两种装配模式运动规律的基础上,讨论了等价四杆机构(即五杆回路)的基本运动特性和规律.最后利用仿真模型分析了e和d的值对整个运动规律的影响及最佳匹配值,使系统的脉动值降至10.2%,为该脉冲发生机构的尺寸综合与优化奠定了基础.     

新型6-(P-2P-S)并联机器人逆动力学仿真分析

针对一种新型6-(P-2P-S)并联机器人,介绍了该并联机器人初始正交位姿部分运动解耦的结构特点,推导出广义速度和系统内各刚体运动速度的运动学传递关系.应用拉格朗日方法分别对运动平台、连杆和驱动杆进行动力学计算,建立了该并联机器人的动力学模型.该并联机器人动力学模型是一个多变量、变参数的非线性系统,完整编写了该动力学模型的仿真程序,进行了逆动力学仿真实例分析,研究了驱动力变化规律,验证了该机构部分运动解耦的结构特点,进而为该并联机器人的控制策略研究提供参考.     

适用于非合作照射源的无源雷达运动目标成像方法

针对运动目标的无源雷达成像,给出一种采用分布式接收孔径的成像方法。首先建立运动目标的回波信号模型,该模型无需任何发射源先验信息。而后基于分布式孔径接收到的回波数据稀少,以目标位置和速度为未知量采用广义似然比检验的方法进行成像,完成成像区域内运动目标的成像和速度估计。最后以WiMAX信号作为机会照射源进行仿真分析,结果表明所用方法能够有效实现无源雷达动目标成像。     

随机有限集推理动目标轨迹的相干累积检测法

长时间相干累积技术在提高雷达对动目标探测能力方面发挥着重要的作用。但是，由目标机动导致的距离和/或多普勒频率徙动将会大大降低相干累积的性能。为解决上述问题，提出一种随机有限集推理动目标运动轨迹的相干累积检测法。首先，通过频率轴反转变换，提取出描述目标运动特性的信号。然后，利用该信号时频变换后的结果构成测量随机有限集，并以状态空间模型描述各目标的运动，在贝叶斯滤波的框架下实现目标运动轨迹的推理。最后，基于推理的轨迹设计出二维匹配滤波器，来补偿未知的距离和/或多普勒频率徙动。理论分析和数值仿真实验结果均表明，该方法可有效处理具有复杂甚至未知运动形式的机动目标。     

基于VR运动模拟器的体感模拟算法的研究

针对VR(Virtual Reality)运动模拟器使用的经典体感模拟控制算法存在相位延迟、虚假暗示的缺点导致虚实运动一致性不够,引发VR晕动症的问题,提出了一种改进体感模拟算法。改进体感模拟算法在经典模拟算法的基础上加入了前庭感知系统,对算法的输出误差进行反馈,采用模糊控制算法对输入加速度和角速度进行修正和预测,并且对虚拟现实中地形的起伏变化进行模拟。在MATLAB/Simulink中对改进体感模拟算法进行建模仿真,仿真结果表明改进体感模拟算法降低了相位延迟和虚假暗示,提高了虚实运动的一致性。     

自主交会对接中运动参数的测量

探讨了基于双目测量系统实现自主交会对接中运动参数的一种测量方法。通过对系统数学模型的误差分析,确定标志点的检测精度是影响测量误差的主要因素。将系统中的标识点配置为圆形,利用最小二乘准则精确地估计标志像点的圆参数,以提高运动参数的测量精度。仿真实验中圆参数的估计可以达到亚像素的检测精度,验证了算法的有效性。     

9自由度会聚双目立体视觉的虚拟飞行导航

提出了具有9自由度的会聚双目立体视觉模型用于虚拟场景的成像变换，导出了用虚拟场景点的世界坐标和会聚双目立体视觉模型的9自由度变量表示的左、右双目虚拟摄像机的成像公式，求出了9自由度会聚双目立体视觉模型的左、右双目成像的视差与场景点深度信息的关系及相应的计算公式，并将建立的会聚双目立体视觉模型用于CGF飞行武器的导航和躲避障碍物算法。     

基于图像特征的双目测距系统的研究

针对双目视觉测距中测量误差大、图像信息单一、实时性差等问题,提出一种基于ORB(oriented fast and rotated brief)特征的双目测距方法。对视频帧进行中值滤波处理,提取图像ORB特征,通过实验选出匹配效果最好的汉明距离。对筛选后的匹配点进行RANSAC(random sample consensus)模型估计,去除误匹配,分析视差和真实距离的模型关系,构建最优的测距模型并在实验平台上进行验证。结果表明:所提方法比其他双目测距方法具有测距精确、运行速度快、鲁棒性强的优势,能够实时显示图中特征的距离信息。     

区域导航进近阶段导航台选择模型与仿真

导航台自动选择是区域导航重要组成部分,根据进近阶段VOR／DME和DME／DME区域导航要求设计了VOR／DME无线电导航台自动选择算法,引入了DME纽对有效导航距离,同时加入了合理的导航台切换准则。利用在MALAB Simulink下建立的VOR／DME导航台选择及区域导航仿真模型,采用广州白云机场以及北京首都机场的区域导航进近航路进行了仿真实验。实验表明该算法能选择有效的导航台,在及时切换为更好的导航台同时能避免导航台切换过于频繁。     

基于Agent的CGF决策行为建模研究

阐述了ACGF决策行为建模的一般特点，提出了一种基于马尔可夫过程的分层决策行为模型，构造了该模型基于黑板通信的多Agent结构，并给出其形式化描述和决策过程的伪码说明。分析了决策行为模型中Sub-Agent（SA）的结构和功能特点，指出SA是反应式Agent与逻辑型Agent相结合的混合模型，能够根据环境要求产生反应方案和充分方案。实例验证该模型能够较好地模拟舰艇ACGF的决策行为。     

基于自适应和模糊控制的新型XY平台同步控制研究

高性能XY平台普遍应用于集成电路(IC)制造和封装设备中.为获得较高加速度,提出了一种单边双直线电机冗余驱动的新型XY定位平台.冗余驱动系统在高速和高加速运动时均存在同步运动精度问题.针对X轴向双直线电机的同步驱动控制,建立了冗余驱动数学模型,并基于模型参考自适应控制和自适应模糊控制算法,设计了运动控制器,确保了同步运动精度.仿真结果表明,在较高加速度运动时,系统具有良好的静态、动态性能和较高的同步运动精度.     

基于运动生物力学的三维人体运动模型

针对三维虚拟仿真中人体模型标准定义不统一的问题,从运动生物力学的角度出发,提出了层次化建立人体运动模型的方法。首先将人体运动中的关节进行了分类,然后描述了一种通用的人体模型并定义了其数据结构。对手、足、脊柱等具有特殊运动特性的器官进行了单独分析和定义。这一人体模型表示方法在具有生物力学特性的人体运动表示中有较好的通用性。     

基于并联机构动力学模型的标记成像波门预测

在基于双目视觉的并联机构位姿测量系统中,为了简化图像处理、提高位姿测量的实时性,提出一种标记成像波门预测方法。基于机构动力学模型和Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法实现并联机构位姿预测,并利用误差理论建立标记中心像点与并联机构位姿之间误差传递模型,进而实现标记成像波门预测。最后,通过仿真试验验证了标记成像波门预测的可行性。     

具有艏前波观测量的大型舰船姿态运动预报

讨论了应用舰前波观测量和舰船运动姿态观测数据，对大型船舶运动姿态进行建模预报的方法。提出了运动预报的ARMA模型和艏前波预报AR模型。给出了艏前波幅预报算法及舰船运动姿态预报算法。并对舰船从摇运动进行了仿真。仿真计算表明，该方法可达到满意的预报精度。最后，将该方法与通常的只依据舰船姿态观测量进行预报的AR方法进行了比较。