基于迭代学习控制算法的下肢外骨骼机器人跟随特性研究

目前下肢外骨骼机器人存在的运动控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹时存在误差,从而导致人机系统随动性能差。因此,本文提出迭代学习控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹。首先,结合人体下肢结构分析,建立下肢外骨骼机器人动力学模型;其次,基于迭代学习控制算法建立下肢外骨骼机器人随动控制模型;最后,利用Matlab软件设计指数变增益闭环D型运动控制系统,分析收敛速度与谱半径的关系,追踪得到人体下肢髋关节和膝关节期望轨迹。仿真结果表明该算法能够有效提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪精度,提升人机系统随动性能。     

基于鲁棒H∞滤波的多站角度测量机动目标被动跟踪

建立了机动目标的多站被动红外搜索与跟踪（infrared search and tracking, IRST）系统的当前统计模型,基于该模型提出了机动目标跟踪的鲁棒H∞融合滤波算法。该算法将H∞滤波算法和集中融合跟踪算法相结合,对多站IRST测得的目标角度信息进行融合,可解决被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,以实现对目标较高精度的定位和跟踪。以三个观测站进行跟踪为例,对一个高机动目标进行了仿真研究,仿真结果表明,该滤波算法比扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）算法有更高的跟踪性能,是IRST系统中一种有效的跟踪算法。     

基于阵列虚拟平移的快速解相干幂代算法

为了解决相干信源的测向与跟踪问题,提出了一种基于阵列虚拟平移的快速解相干幂迭代算法。算法把阵列虚拟平移和幂迭代方法相结合,对数据协方差矩阵进行了重构,在不损失阵列孔径的情况下较好地实现了解相干处理,使直线阵可估计的相干信源数目达到了M-1个。避免了特征值分解和一维谱峰搜索,算法的收敛速度快,运算量小,算法同样适用于均匀圆阵。通过仿真实验,验证了算法的有效性。     

基于改进容积卡尔曼滤波的纯方位目标跟踪

为处理纯方位跟踪的非线性问题,提出了距离参数化均方根容积卡尔曼滤波,在消除距离信息不可测对跟踪影响的同时弱化了计算机有限字长截断效应所引入的误差。在假设目标的初始距离信息用多个参数化模型表示的基础上,对每个模型独立进行均方根容积卡尔曼滤波,并依据贝叶斯准则计算各滤波结果对应的概率,将概率和对应结果的加权融合作为最终滤波结果。实验仿真表明,该滤波虽略微提升了计算复杂度,但获得了更好的滤波精度和鲁棒性。     

基于节点通信度的信息加权一致性滤波

协同目标跟踪是无人机集群等多传感器网络的典型应用。在分布式传感器网络目标跟踪过程中,目标状态估计的一致性直接影响到跟踪有效性。针对目标跟踪过程中网络节点之间一致性迭代次数受限的问题,提出了一种基于节点通信度的信息加权一致性滤波算法,设计了用节点通信度来充分衡量传感器节点在网络中的通信拓扑状况,并构建了非对称一致性权值的选取机制,可在复杂拓扑结构网络中实现快速一致性跟踪。典型目标跟踪场景仿真验证表明,所提算法相比经典的信息加权一致性滤波算法,目标跟踪的不一致程度降低了20%以上,有效提升了分布式跟踪的一致性速度。     

Moving object detection in framework of compressive sampling

Compressive sensing is a revolutionary idea proposed recently to achieve much lower sampling rate for signals. In the image application with limited resources the camera data can be stored and processed in compressed form. An algorithm for moving object and region detection in video using a compressive sampling is developed. The algorithm estimates motion information of the moving object and regions in the video from the compressive measurements of the current image and background scene. The algorithm does not perform inverse compressive operation to obtain the actual pixels of the current image nor the estimated background. This leads to a computationally efficient method and a system compared with the existing motion estimation methods. The experimental results show that the sampling rate can reduce to 25% without sacrificing performance.     

Novel matched filtering method and its application

The method of using a narrowband filter to realize matched filtering is derived. A novel method of using spectrum sampling to realize matched filtering is presented, and the method can conquer the disadvantages that the narrowband filter cannot adopt the adaptive scheduling of phased array radars and realize matched filtering for several waveforms. A novel error extraction method is proposed, which uses a time division multipath method to realize the intermediate frequency extraction. This method can save lots of space for vehicle-born radar systems, reduce the influence of amplitude and phase distortion caused by devices, and enhance the system reliability. Simulation results show that the spectrum sampling method is applicable, and the implementation of frequency spectrum sampling is elaborated.     

基于奇异值分解与重采样的图像缩放

针对传统方法的缺点,本文提出了一种新的图像缩放算法.经典插值缩放方法忽略了图像纹理之间的突变特性,因而导致高频信息的退化.同时在进行高倍数图像放大的时候,使用该方法容易造成马赛克现象的出现.基于小波变换的图像缩放方法只能够进行原始图像偶数倍的放大,且放大效果并不一定理想.本文提出的图像放大算法,联合使用奇异值分解和重采样操作,对图像进行放大处理,不但可以克服边缘模糊化以及马赛克现象的产生,同时可以进行任意倍数的图像放大.大量实验结果表明,较传统方法而言,本文方法不仅具有良好的视觉效果,同时峰值信噪比以及灰度绝对偏差等客观评价标准也达到一定的性能指标.     

基于模板匹配与线性预测的目标跟踪算法

为解决复杂场景中目标遮挡、算法鲁棒性差的问题, 提出基于模板匹配与线性预测的算法。该算法分为模板匹配和线性预测两部分。场景中无遮挡物时, 执行模板匹配算法, 获取目标跟踪信息; 否则, 通过预测算法估计目标的状态, 进而实现目标跟踪。实验结果表明, 在目标有遮挡干扰的情况下, 采用该算法能稳定、准确地实现目标跟踪, 与传统的模板匹配算法相比具有较强的鲁棒性。     

深空探测采样容器爆炸焊接工艺实验研究

针对深空探测采样容器爆炸焊接密封工艺,将圆柱形容器爆炸焊接简化为平板爆炸焊接,设计了几种密封工艺方案,进行了爆炸焊接实验,结合爆炸复合件强度拉伸试验和金相结果,确定了最佳工艺方案.研究结果表明,条型炸药作用下能得到相对应的条形焊接区域,且能很好地实现焊接-切割一次成型;确定的焊接工艺能实现严实密封.