检索结果-内蒙古大学图书馆

中国惯性技术学报 2024年第11期32卷 1142-1150页

作者：应泽华王立辉顾炜琪许宁徽东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对轮式机器人在地头转向路径跟踪误差累积的问题,提出一种基于自适应速度跟踪的改进模型预测控制算法。首先,设计基于模糊理论的自适应速度预测算法,研究不同横向偏差和预览道路曲率下的路径跟踪精度,得到纵向速度与横向偏差和道路曲... 详细信息

针对轮式机器人在地头转向路径跟踪误差累积的问题,提出一种基于自适应速度跟踪的改进模型预测控制算法。首先,设计基于模糊理论的自适应速度预测算法,研究不同横向偏差和预览道路曲率下的路径跟踪精度,得到纵向速度与横向偏差和道路曲率的模糊规则表。其次,对模型预测控制算法中的状态方程进行横纵向分离,设计滑模控制算法进行纵向速度跟踪控制。最后,在实际车辆平台上,针对U型和平滑型两种地头转向路径对所提算法进行实验验证。实验结果表明,相较于传统模型预测控制算法,所提算法路径跟踪精度提升28.9%。

关键词：轮式机器人速度预测模糊控制理论路径跟踪模型预测控制算法

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基于时间加权最大似然估计的室内气体源定位方法

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仪器仪表学报 2025年第2期46卷 92-102页

作者：陈泽众姚逸卿阳媛鲍琳欣东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

利用移动传感器寻找空气中化学气体的源头可应用于安保搜索、灾区救援和建筑环境领域。探讨了在室内环境中利用移动机器人进行气体源定位的问题,提出了一种基于时间加权的最大似然估计算法TWMLE。该算法基于采样时间加权的机制,通过利... 详细信息

利用移动传感器寻找空气中化学气体的源头可应用于安保搜索、灾区救援和建筑环境领域。探讨了在室内环境中利用移动机器人进行气体源定位的问题,提出了一种基于时间加权的最大似然估计算法TWMLE。该算法基于采样时间加权的机制,通过利用包含气体浓度、风速风向以及自身相对定位的观测样本迭代地估计并趋近局部羽流源位置,有效地应对动态湍流环境中时变的气体和气流分布。同时,基于局部感知窗口方法约束估计位置的可行解空间来保证估计结果可行性,实现在未知环境中对局部羽流的短期估计,有效提升估计稳定性。此外,基于气体检测情况对多次估计结果进行加权平均,有效提升在气体命中时的逆风搜索能力和气味未命中时快速再发现羽流的能力。实验分别在4种具备不同气流条件和障碍物分布的模拟环境以及真实环境中进行,所提出的TWMLE算法在成功率和搜索表现上优于infotaxis算法和surge-cast算法。在实际实验中,TWMLE算法的成功率达到90.0%,高于infotaxis算法的80.0%以及surge-cast算法的60.0%。结果表明,所提出的TWMLE算法在复杂室内环境中能够有效定位气体源。

关键词：气体源定位时间加权最大似然估计室内湍流环境机器人嗅觉

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一种分时差分的频率调制MEMS加速度计

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中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 598-603,612页

作者：汪鹏黄丽斌丁徐锴东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为提升MEMS加速度计温度适应性,设计了频率调制和分时差分方法。基于静电刚度效应,将敏感质量块因加速度产生的位移变化调制成谐振频率的变化,兼顾了位移检测的温度系数较低与谐振频率检测不易受电路噪声干扰的优点,且采用单个谐振器在... 详细信息

为提升MEMS加速度计温度适应性,设计了频率调制和分时差分方法。基于静电刚度效应,将敏感质量块因加速度产生的位移变化调制成谐振频率的变化,兼顾了位移检测的温度系数较低与谐振频率检测不易受电路噪声干扰的优点,且采用单个谐振器在时间上通过刚度切换进行分时差分,从而降低零偏随温度的漂移。通过实验测得,在10 V调谐电压下,加速度计室温下的零偏稳定性为76.79μg。-40℃~60℃全温范围内经过分时差分后得到的频差全温变化量为-0.072 Hz,相较于单个刚度状态下的谐振频率变化约7.7 Hz,减小了约99%,验证了静电刚度频率调制和分时差分的有效性。

关键词： MEMS加速度计静电刚度频率调制分时差分

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基于鲁棒马氏距离统计量的多源融合抗差估计方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 252-262页

作者：姜颖颖潘树国孟骞高旺东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为了有效抵御复杂多变城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号干扰、增强多源融合定位可靠性,提出一种基于鲁棒马氏距离的多源融合抗差估计方法。该方法在分析观测值故障传播特点以及典型方差膨胀抗差估计模型基础上,基于相邻新息序列... 详细信息

为了有效抵御复杂多变城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号干扰、增强多源融合定位可靠性,提出一种基于鲁棒马氏距离的多源融合抗差估计方法。该方法在分析观测值故障传播特点以及典型方差膨胀抗差估计模型基础上,基于相邻新息序列构造鲁棒马氏距离检验统计量。历史新息的引入能够提高系统观测冗余,同时不同观测量间的新息交互增强了异常检验统计量的鲁棒性。根据鲁棒马氏距离的统计特性,给出抗差关键门限取值规则并分别结合两种典型加权策略自适应调节观测值噪声矩阵。利用典型城市峡谷环境下惯性导航系统(INS)/GNSS/激光雷达(LiDAR)/VINS多源融合车载数据进行相关实验,与现有方法相较,所提方法能够将三维均方根定位误差最低限制在3.37 m。通过对比不同组显著性水平下的定位结果,进一步说明所提方法在城市峡谷环境下定位的优越性。

关键词：多源融合城市环境马氏距离自适应权因子可靠性

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基于改进LSTM网络的无人机MEMS-IMU零偏在线标定方法

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中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 213-218页

作者：程向红吴昕怡刘丰宇钟志伟微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效... 详细信息

针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效果差的问题,设计序列到序列的LSTM神经网络结构,引入教师强迫机制,提高了网络特征学习能力。然后,在导航过程中使用训练后的网络对MEMS-IMU零偏在线标定,补偿后的IMU量测与视觉信息联合优化,保证了导航定位精度。实验结果表明,在纯惯性导航实验中,所提方法的绝对位置误差比传统LSTM方法减小了6.5%;在EUROC数据集下进行的视觉惯性组合导航实验中,所提方法的平均绝对位置误差比传统LSTM方法减小了15%。

关键词：无人机导航定位微惯性测量单元在线标定长短时记忆神经网络

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基于筛选策略的动态环境下激光SLAM算法

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中国惯性技术学报 2024年第7期32卷 681-689,695页

作者：徐晓苏王睿姚逸卿微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

现有的同步定位与建图(SLAM)方法在理想条件下运行稳定,但在动态环境中会因移动物体特征点云的误匹配导致定位误差增大。为解决此问题,提出了一种动态点云检测算法。首先利用惯性测量装置信息对点云数据预处理,包含去畸变等操作;然后剔... 详细信息

现有的同步定位与建图(SLAM)方法在理想条件下运行稳定,但在动态环境中会因移动物体特征点云的误匹配导致定位误差增大。为解决此问题,提出了一种动态点云检测算法。首先利用惯性测量装置信息对点云数据预处理,包含去畸变等操作;然后剔除地面点云,采用弯曲体素结构对非地面点云进行聚类;接着,通过匈牙利算法关联和匹配两帧之间的聚类,同时利用惯性信息统一坐标系;最后设计一种筛选策略,先用边界框交并比和质心速度粗略筛选动态聚类,再用z轴(高度)分布相似性进行精细筛选。实验结果表明,所提算法能够识别并滤除实验环境中的大部分动态点云聚类;与LIO-SAM算法相比,四种场景下的定位均方根误差平均降低了17.75%;平均精确率和召回率相比Removert分别提升14.81%和5.90%。

关键词：激光同步定位与建图动态环境动态点云检测筛选策略

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面向多无人车的目标点分配和协同路径规划算法

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 263-274页

作者：谷依田张涛张亮杨泰泓东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对多智能体路径搜索算法在非指定式多车协同路径规划问题中路径冗长,计算效率低等缺陷,提出协同目标点分配路径规划算法Nutcracker-CBS。首先构建紧耦合目标点分配MAPF框架,实现目标点分配和路径构建的联合寻优;针对目标点分配模块,... 详细信息

针对多智能体路径搜索算法在非指定式多车协同路径规划问题中路径冗长,计算效率低等缺陷,提出协同目标点分配路径规划算法Nutcracker-CBS。首先构建紧耦合目标点分配MAPF框架,实现目标点分配和路径构建的联合寻优;针对目标点分配模块,提出改进的星鸦优化算法,增量式求解分配问题,缩短模块用时;针对路径构建模块,提出改进的MAPF算法,通过回退式约束构建机制,引入避碰路径估计的绕道机制和数据共享底层路径规划机制,提升效率和路径质量。数据集实验中,Nutcracker-CBS时耗相比SOTA算法减少90.37%;目标点分配模块求解耗时减少86.76%;MAPF模块6 s内构建100辆无人车路径,平均路径长度缩短6.058%。实际实验中路径总和与系统运行时长分别减少55.26%和61.29%,提升了多机器人系统的效率,降低了路径长度。

关键词：协同路径规划多智能体路径搜索基于冲突的搜索目标点分配

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故障修复增强的抗差滤波PDR/GNSS行人导航方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 233-242页

作者：李圣英孟骞姜颖颖王立辉东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对复杂环境下智能手机卫星信号容易受到干扰而引起组合导航精度降低的问题,提出一种基于故障修复的抗差滤波行人导航方法。该法首先利用等价权因子实时调整观测权值,以有效地减少观测粗差对组合导航精度的影响。其次,针对松组合系统... 详细信息

针对复杂环境下智能手机卫星信号容易受到干扰而引起组合导航精度降低的问题,提出一种基于故障修复的抗差滤波行人导航方法。该法首先利用等价权因子实时调整观测权值,以有效地减少观测粗差对组合导航精度的影响。其次,针对松组合系统没有观测冗余的模型局限性,将抗差扩展卡尔曼滤波检测区间分为无故障、偏离和异常3段。无故障时,不做处理;出现偏离时,对观测值进行降权处理;异常情况下,利用预测新息对故障进行幅值修复,进而修正观测值。实际实验结果表明,当GNSS出现单历元故障时,经典的抗差滤波方法能够有效提高智能手机PDR/GNSS组合导航定位精度,其北向最大误差由7.27 m减小为3.20 m,东向最大位置误差由24.01 m减小为6.60 m;在GNSS出现多历元连续故障时,所提出的故障修复增强的抗差滤波方法相比经典的抗差滤波方法的平均定位误差下降了50%以上。

关键词：行人导航 PDR/GNSS松组合抗差滤波故障修复智能手机

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谐振式光纤陀螺谐振腔传输模型仿真方法

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中国惯性技术学报 2024年第7期32卷 707-714页

作者：陈熙源沙梦梦钟雨露李启轩张飞麟东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

谐振式光纤陀螺(RFOG)是一种以光纤环形谐振腔为核心敏感器件的惯性传感器。为提高仿真效率和适用性,提出了一种谐振式光纤陀螺快速运算仿真方法,搭建了谐振式光纤陀螺信号处理和闭环控制模型,其中模拟谐振腔多圈干涉耦合采用多核并行运... 详细信息

谐振式光纤陀螺(RFOG)是一种以光纤环形谐振腔为核心敏感器件的惯性传感器。为提高仿真效率和适用性,提出了一种谐振式光纤陀螺快速运算仿真方法,搭建了谐振式光纤陀螺信号处理和闭环控制模型,其中模拟谐振腔多圈干涉耦合采用多核并行运算,包含光场叠加和传递函数两种形式。仿真结果表明所提方法仿真效率较高,平均在16s左右完成仿真,相比于原始模型的锁频程序运行效率提升了57.6%。同时两种仿真形式均适用于精度范围0.0001~1(°)/√h的谐振光纤陀螺仿真,有效适应不同仿真参数的测试要求。其中传递函数形式相较于光场叠加形式仿真效率提升了5.4倍,在±600(°)/s动态范围内标度因数非线性度降低了17%,而光场叠加形式的零偏不稳定性减小到0.652(°)/h,易于观察偏振波动误差特性。

关键词：谐振式光纤陀螺传递函数光场叠加并行计算

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走廊场景下辅助视觉里程计初始化的单目深度恢复方法

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中国惯性技术学报 2024年第8期32卷 753-761页

作者：徐晓苏刘烨豪姚逸卿夏若炎王子健范明泽微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

单目相机由于缺少尺度信息在视觉里程计等应用场景中性能受限。现有研究大多通过基于深度学习的方法解决这一问题,但其推理速度慢,难以实时运行。针对这一问题,提出了一种走廊场景下基于非线性优化进行快速单目深度恢复的显式方法。采... 详细信息

单目相机由于缺少尺度信息在视觉里程计等应用场景中性能受限。现有研究大多通过基于深度学习的方法解决这一问题,但其推理速度慢,难以实时运行。针对这一问题,提出了一种走廊场景下基于非线性优化进行快速单目深度恢复的显式方法。采用虚拟相机假设,简化对相机姿态角的求解;通过最小化几何残差,将深度估计问题转换为优化问题;设计一种深度平面构建方法,对空间点深度进行分类,实现走廊等封闭结构场景下的快速深度估计;最后,将所提方法在单目视觉里程计初始化中进行应用,使得单目视觉里程计可以获得真实的尺度信息,并提升其定位精度。实验结果表明:所提方法在走廊场景3m范围内深度估计的相对误差小于8.4%,在Intel Core i5-7300HQCPU处理器中能以20FPS的速度实时运行。

关键词：视觉里程计单目深度估计深度恢复非线性优化

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