检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2023年第11期44卷 310-319页

作者：左震黄泓赫孙备吴鹏国防科技大学智能科学学院长沙410073

水下目标高精度定位是无人艇开展海底测绘、航道清理、沉船打捞等任务的重要前提。然而,现有的基线式定位方法无法对未知水域内的目标进行精确定位。实际任务中,无人艇往往需要搭载侧扫声呐并辅以其他手段来确定水下目标的准确位置。针... 详细信息

水下目标高精度定位是无人艇开展海底测绘、航道清理、沉船打捞等任务的重要前提。然而,现有的基线式定位方法无法对未知水域内的目标进行精确定位。实际任务中,无人艇往往需要搭载侧扫声呐并辅以其他手段来确定水下目标的准确位置。针对无人艇水下目标定位难题,首先对侧扫声呐水下目标定位过程进行建模,然后分析姿态误差对水下目标定位造成的影响,利用姿态矫正矩阵消除姿态误差,最后利用离散卡尔曼滤波算法对多点测量数据进行最优估计,得到水下目标的精确位置。仿真实验和无人艇集成实验结果表明,该定位方法能够有效的减小测量过程中的误差,平均定位精度达到0.334 m。

关键词：水下目标定位离散卡尔曼滤波侧扫声呐无人艇

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基于气压式触觉的欠驱动手抓取分类方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第11期49卷 41-46页

作者：丛明缪跃李泳耀刘冬大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

使用一种气压式触觉阵列传感器拾取触觉特征信息,手掌和指尖触觉阵列点的灵敏度和最大重复性误差分别为13.73,10.85 kPa/N和3.54%,2.73%.依靠欠驱动手组建了触觉特征数据集,通过离散卡尔曼滤波方法对气压式触觉传感信息进行降噪处理,结... 详细信息

使用一种气压式触觉阵列传感器拾取触觉特征信息,手掌和指尖触觉阵列点的灵敏度和最大重复性误差分别为13.73,10.85 kPa/N和3.54%,2.73%.依靠欠驱动手组建了触觉特征数据集,通过离散卡尔曼滤波方法对气压式触觉传感信息进行降噪处理,结合随机森林分类方法对生活物品进行分类.实验结果表明:气压式触觉传感器灵敏度高且重复度误差小,能够有效感知抓取分类过程中的触觉信息变化,依靠欠驱动手避免了抓取时速度碰撞对分类结果产生的影响,组建数据集时无须复杂的抓取控制方式,结合离散卡尔曼滤波的随机森林分类方法能够有效地完成对物体的识别分类,识别准确率达93.2%.

关键词：分类识别气压式触觉传感器欠驱动手离散卡尔曼滤波随机森林分类器

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大型固定翼无人机自动着舰控制技术研究

大型固定翼无人机自动着舰控制技术研究

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作者：彭争南京航空航天大学

学位级别：硕士

无人机由于其突出的机动和续航性能,正成为舰载机发展的一个重要趋势。本文以大型固定翼无人机为研究对象,针对着舰过程存在的着舰区域狭小、模型的强非线性耦合及参数摄动、舰尾流扰动和舰船甲板运动等问题,进行了着舰控制方法的相关... 详细信息

无人机由于其突出的机动和续航性能,正成为舰载机发展的一个重要趋势。本文以大型固定翼无人机为研究对象,针对着舰过程存在的着舰区域狭小、模型的强非线性耦合及参数摄动、舰尾流扰动和舰船甲板运动等问题,进行了着舰控制方法的相关研究。主要内容包括:(1)建立了风扰下的无人机动力学模型和运动学模型,并分析了其下滑性能。建立了舰船运动模型和风扰模型。(2)根据风扰下的无人机内回路动力学模型,采用非线性动态逆方法设计了内回路控制律,采用自适应方法对未知参数和干扰进行了估计,基于Lyapunov方法证明了系统稳定性和参数有界性。以航迹迎角作为内回路控制变量的方案,相比于传统迎角方案更能有效抑制风扰对无人机航迹的影响。(3)根据风扰下的无人机角运动学模型,基于动态逆方法设计了航迹角回路控制律,实现了对航迹角的精确跟踪。充分考虑无人机着舰的需求,设计了参数化的着舰相对轨迹线,并根据机舰相对运动学模型,基于动态逆方法设计了相对轨迹跟踪控制律,实现了高精度的相对轨迹跟踪。(4)针对甲板运动引起的着舰误差问题,基于离散卡尔曼滤波方法对高度偏移进行了预估,在末端引导段对相对高度控制器的相位滞后进行了补偿。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了着舰仿真验证,仿真结果表明,本文提出的着舰控制方法能够有效抑制无人机的参数摄动和风扰动,并能快速跟踪因甲板运动引起的高度偏移,在复杂环境下实现了高精度的着舰。

关键词：固定翼无人机着舰风扰下模型非线性动态逆自适应控制离散卡尔曼滤波

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基于多目标优化的SINS试验设计方法研究

基于多目标优化的SINS试验设计方法研究

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作者：叶权春哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

捷联惯导系统(SINS)是目前非常普遍的导航系统,其导航的精度受很多因素影响。其中,惯性敏感元件(加速度计和陀螺仪)的精度是影响SINS精度主要因素。为了提高惯性敏感元件精度,通常会对其建立误差模型,并对其误差系数进行标定试验,其误... 详细信息

捷联惯导系统(SINS)是目前非常普遍的导航系统,其导航的精度受很多因素影响。其中,惯性敏感元件(加速度计和陀螺仪)的精度是影响SINS精度主要因素。为了提高惯性敏感元件精度,通常会对其建立误差模型,并对其误差系数进行标定试验,其误差系数的的辨识精度极大地影响着惯性敏感元件的精度。误差模型的误差系数包含静态误差系数和动态误差系数,但是动态误差系数相比静态误差系数而言,更难对其进行准确标定而对导航精度的影响又不可忽略。因此,设计一个好的试验方案,可以提高误差系数的精度进而提高SINS精度。本文针对SINS的惯性敏感元件在双轴测试转台的动态误差系数标定试验,提出一种基于改进的归档式多目标模拟退火算法(IAMOSA)的最优试验设计方法。本文建立了在双轴转台标定试验下SINS的加速度计和陀螺仪的误差模型,根据动力学方程建立了包含9个加速度计动态误差系数和9个陀螺仪动态误差系数的连续线性时变系统模型方程。离散化该连续系统模型后,根据参数标定的最优估计理论确定使用离散卡尔曼滤波用于试验的误差系数估计。分析了卡尔曼滤波的估计性能,针对提高误差系数估计精度和提高试验效率两个方面提出两个试验设计的优化目标,将SINS的试验设计优化问题转化成一个多目标优化问题。本文对多目标优化算法进行了研究和分析,对现有的归档式多目标模拟退火算法(AMOSA)进行了改进得到改进算法IAMOSA,以提高算法的收敛性和分布性。通过增加一个大容量的新归档集,对聚类算法删除的非支配解进行保存,在算法结束时,与算法所得到的解集进行合并再使用快速非支配排序算法得到最终的解集,此举能够提高解的分布性;改进了AMOSA的聚类算法,增加一个极点集对极点进行识别和保护,以降低算法出现前沿丢失的概率,提高前沿的覆盖率,进而提高算法的收敛性和分布性。使用ZTD系列测试函数对算法进行仿真,证明了IAMOSA算法的改进一定程度上提高了算法收敛性和分布性。本文最后使用IAMOSA算法的对带约束的试验设计优化问题进行了求解,验证了其求解的有效性。分析了惯性敏感元件的各项动态误差系数的估计误差,验证了IAMOSA算法在求解试验设计优化问题上,既能有效提升误差系数的辨识精度,也能为决策人员提供多种具有不同辨识精度试验方案。

关键词：捷联惯导系统标定试验多目标优化多目标模拟退火算法离散卡尔曼滤波动态误差模型

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基于像素匹配和卡尔曼滤波的运动估计在浮选泡沫流速特征提取上的应用

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有色金属（选矿部分） 2017年第4期 80-83页

作者：李阳杨文旺武涛郭家豪北京矿冶研究总院北京市高效节能矿冶技术装备工程技术研究中心北京100160

为了解决传统特征匹配算法难以准确提取浮选泡沫流速特征的问题,本文提出一种基于像素匹配和卡尔曼滤波相结合的算法。该算法首先综合考虑前后两帧图像上面像素点的流动,在基于理想情况下的灰度值不变、梯度时空不变以及运动连续性假设... 详细信息

为了解决传统特征匹配算法难以准确提取浮选泡沫流速特征的问题,本文提出一种基于像素匹配和卡尔曼滤波相结合的算法。该算法首先综合考虑前后两帧图像上面像素点的流动,在基于理想情况下的灰度值不变、梯度时空不变以及运动连续性假设,提出使用欧拉-拉格朗日方程与计算数学最小化约束能量方程,得到的结果作为卡尔曼预测的观测值参与测量更新,从而在状态更新中得到最优的泡沫流速特征向量。实验结果表明,该算法计算准确,平稳性高,实时性好,可以很好地作为浮选机优化控制的原始参数。

关键词：浮选泡沫图像运动估计像素匹配离散卡尔曼滤波

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卡尔曼滤波算法在船用雷达运动目标跟踪滤波器中的应用

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舰船科学技术 2016年第2X期38卷 103-105页

作者：赵明冬王继红郑州科技学院电气工程学院河南郑州450064

首先介绍离散卡尔曼滤波的系统模型并进行理论分析,在观测噪声矢量是白噪声的情况下设计船用雷达运动目标跟踪滤波器,然后模拟实际海面跟踪目标来获得发送端数据进行滤波器的性能仿真。实验结果表明,当观测噪声协方差矩阵和实际的噪声... 详细信息

首先介绍离散卡尔曼滤波的系统模型并进行理论分析,在观测噪声矢量是白噪声的情况下设计船用雷达运动目标跟踪滤波器,然后模拟实际海面跟踪目标来获得发送端数据进行滤波器的性能仿真。实验结果表明,当观测噪声协方差矩阵和实际的噪声协方差矩阵相近时,卡尔曼滤波器具有滤波精准度高、收敛速度适中及稳定性强等优点。

关键词：离散卡尔曼滤波目标跟踪噪声协方差矩阵

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重型液力传动车辆质量与道路坡度识别

重型液力传动车辆质量与道路坡度识别

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作者：罗培培北京理工大学

学位级别：硕士

本文首先搭建了液力传动车辆的纵向动力学与纵向运动学模型，在理论模型的基础上分别使用递归最小二乘法（包括普通最小二乘法与带遗忘因子的最小二乘法）与离散卡尔曼滤波对车辆行驶的坡道角以及车辆质量进行估算。利用Carsim与Maltab/... 详细信息

本文首先搭建了液力传动车辆的纵向动力学与纵向运动学模型，在理论模型的基础上分别使用递归最小二乘法（包括普通最小二乘法与带遗忘因子的最小二乘法）与离散卡尔曼滤波对车辆行驶的坡道角以及车辆质量进行估算。利用Carsim与Maltab/Simulink联合搭建的仿真平台验证两种算法。通过比较两种算法分别在坡度恒定的长直坡道与坡度时变坡道这两种工况下的估算结果，验证算法的准确性与实时性。随后，分析了卡尔曼滤波器参数设置对估算结果的影响，确定了能保证估算结果实时性与准确性的滤波器参数。为了解决卡尔曼滤波算法在下位机的实现问题，对该算法过程进行深入分析后做出了相应简化。利用Carsim/Simulink仿真平台仿真了不同工况下简化卡尔曼滤波算法的估算效果，并与未经过简化的算法做出对比，验证简化后的算法可行性。考虑到硬件计算能力的限制，选用基于运动学的简化卡尔曼滤波算法作为坡道估算的理论基础。在车辆上加装合适的加速度传感器，将加速度信号与车速信号相融合，实现了下位机对车辆行驶的实时坡道角度与车辆质量的估算。探究了加速度传感器与变速箱电控单元的通讯接口，选用比模拟/数字采集抗干扰能力更强的通讯方式保证数据传输的准确可靠。最后，基于多种实车平台进行了实车试验。静态标定实车上惯性导航仪的坡度输出与加速度传感器计算坡度之间误差。将实车试验得出的算法估算结果与惯性导航仪的数据做出比对，验证了基于运动学的简化卡尔曼滤波与加速度传感器结合的方法能够对车辆行驶过程中的实时坡度做出准确估算。

关键词：坡度与质量识别离散卡尔曼滤波 Carsim/Simulin联合仿真加速度传感器

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AUV路径规划中的目标估计与跟踪技术研究

AUV路径规划中的目标估计与跟踪技术研究

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作者：付艳伟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在工程应用、国防建设等方面的重要性不断提升,使得相关技术发展成为各国争先研究的热点问题,其中路径规划技术是AUV自主顺利完成任务的保证和前提条件。要进行路径规划研究,首要工... 详细信息

自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在工程应用、国防建设等方面的重要性不断提升,使得相关技术发展成为各国争先研究的热点问题,其中路径规划技术是AUV自主顺利完成任务的保证和前提条件。要进行路径规划研究,首要工作是对水下目标的运动状态做出有效估计和实时跟踪,由此可见,如何实现水下环境中目标跟踪具有重要研究意义。本文就目标运动的坐标系的选取、运动状态建模、目标估计与跟踪算法问题进行深入研究,重点分析了非线性滤波方法在目标跟踪中应用。具体内容如下:选取描述相对运动最为实用的空间直角坐标系和球坐标系,对水下目标的运动状态进行建模时,给出了不同坐标系在三维空间中目标运动的位置、速度及加速度信息的表达方式,通过对表达式的推导得到两个坐标系内的运动观测量之间的相互转换公式。接着对目标运动进行建模,提出基于线性系统和非线性系统的目标运动建模,分析给出了不同模型的状态方程和适用范围。利用做匀加速的目标运动模型对离散卡尔曼滤波在目标跟踪中的表现进行检验。为此,研究了离散型卡尔曼滤波算法的内容、实现步骤,给出算法误差的分析方法——方差误差法,对滤波发散的现象引入衰退记忆法进行发散扼制,通过仿真实验实现滤波算法对目标运动的跟踪,并对实验结果进行了分析。根据非线性系统目标跟踪的需求,选取三种非线性卡尔曼滤波研究:利用非线性函数的一阶泰勒展式近似化线性函数法的扩展卡尔曼滤波(EKF)、采用确定采样点结合不敏变换(UT)的近似思想的不敏卡尔曼滤波(UKF)和利用三阶球面-相径容积规则来对非线性系统的后验均值、协方差和互协方差进行近似的容积卡尔曼滤波(CKF)。对不同滤波算法的原理和和实现过程展开了深入学习,在此基础上分析算法性能。最后将算法应用到三维空间目标跟踪仿真实验中,对不同算法的跟踪性能进行了分析。得出在三种非线性目标跟踪算法中,跟踪效果最优的是CKF,精度相对最低的是EKF,UKF居中,但对仿真采用的机动不强的非线性目标运动,三种算法跟踪都能实现对目标的有效跟踪。

关键词：运动建模目标跟踪离散卡尔曼滤波非线性卡尔曼滤波

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GPS动态定位后处理软件研究

GPS动态定位后处理软件研究

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作者：禹信西南交通大学

学位级别：硕士

实时动态定位(RTK)是GPS重要的应用研究领域之一,通过建立参考站与流动站间的无线通信链路获取运动目标的实时位置。但对于没有实时性要求的应用,可将采集到的数据带回室内进行后处理,即动态后处理。同时,精密星历的使用及更完善的误差... 详细信息

实时动态定位(RTK)是GPS重要的应用研究领域之一,通过建立参考站与流动站间的无线通信链路获取运动目标的实时位置。但对于没有实时性要求的应用,可将采集到的数据带回室内进行后处理,即动态后处理。同时,精密星历的使用及更完善的误差模型修正也使得动态定位后处理在定位精度方面更具优势。Track是目前动态定位后处理的常用解算模块,它运行在UNIX或LINUX操作系统上,安装复杂且不具备可视化界面。鉴于这些需求与不足,本文通过研读Track源代码,在掌握单历元动态定位理论的基础上针对Windwos操作系统开发了一套界面友好的动态定位后处理原型程序,并使用实测数据对其进行试验,分析了原型程序的模糊度解算能力和定位精度,讨论了不同基线长度与定位精度的关系、不同观测时长与定位精度的关系。本程序的核心是整周模糊度解算和单历元卡尔曼滤波定位,包括以下功能模块：文件读取模块；参数设置模块；模糊度解算模块；卡尔曼滤波模块；其他辅助功能模块(文档输出、坐标系转换、时间系统转换、时序图显示、数据库查询等)。本文通过八组实测IGS或四川CORS网观测1HZ数据展开试验。前四组数据具有相同观测时长(1小时),基线长度分别为5km、42kmm、123kmm、235km,用于分析程序的整周模糊度解算能力和不同基线长度的定位精度；后四组数据的测站相同、起始时间相同,观测时长分别为15分钟、30分钟、45分钟、60分钟,用于分析观测时长与定位精度的关系。试验方法为提取Track模块和本程序解算各组数据的整周模糊度和坐标结果,比较两程序解算的坐标均值和标准差,并将均值与测站理论坐标作比较。试验结论如下：本程序的整周模糊度解与Track计算结果基本吻合,部分模糊度存在1-2周差异。Track处理1HZ数据,短基线的定位精度可达毫米级；中短基线水平精度可达毫米,高程精度为1-2厘米；中长基线的水平定位精度在1-2厘米,高程精度在2-3厘米；长基线的定位精度可达厘米级。本文开发的原型程序基本实现了动态定位后处理功能,短基线的定位精度可达1-2厘米；中短基线定位精度为2-3厘米；中长基线定位精度为厘米级别；长基线的定位精度在分米级。平面精度优于高程精度,基线越短解算精度越高。观测时间过短时后处理定位精度难以保证,30分钟以上初始观测时长且新加入卫星观测15分钟以上时,后处理可达厘米级定位精度；观测时间满足需要后,延长观测时间并不能提高定位精度。

关键词：动态定位后处理离散卡尔曼滤波模糊度解算 Track

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多敏感器联邦SSUKF融合姿态确定算法

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中国空间科学技术 2009年第6期29卷 21-27,80页

作者：范春石张高飞孙剑孟子阳尤政清华大学精密仪器与机械学系北京100084 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

针对四元数姿态估计问题,提出了一种分布式非线性滤波融合结构。通过引入基于超球面分布采样点变换(SSUT)技术的无迹卡尔曼滤波算法(SSUKF),以较低的计算量实现了高数据更新率、高精度的非线性滤波,并通过融合重构,保障系统无间断可靠工... 详细信息

针对四元数姿态估计问题,提出了一种分布式非线性滤波融合结构。通过引入基于超球面分布采样点变换(SSUT)技术的无迹卡尔曼滤波算法(SSUKF),以较低的计算量实现了高数据更新率、高精度的非线性滤波,并通过融合重构,保障系统无间断可靠工作,不受敏感器故障、视场盲区等因素影响。应用该算法对陀螺、磁强计、太阳敏感器、星敏感器构成的系统进行了具体设计并开展仿真研究,验证了算法的有效性。

关键词：姿态确定超球面分布采样点变换离散卡尔曼滤波信息融合故障诊断

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