基于模型预测的无人机组合陀螺在线标定

为解决无人机长时间航行时, 由于环境等因素的变化, 导致陀螺漂移、 标度因数误差和陀螺安装轴不正交误差的问题, 借助天文导航系统(CNS: Celestial Navigation System)提供的高精度姿态信息, 基于四元数误差建立陀螺在线标定误差模型, 提出一种基于模型预测的捷联惯性导航系统(SINS: Strap Down Inertial Navigation System)/CNS组合陀螺在线标定混合滤波方法。仿真结果表明, 该方法能够很好地适用于在线标定, 不仅满足标定精度要求, 而且降低了滤波的计算量, 提高了滤波的数值稳定性。     

捷联惯性测量组件陀螺系统标定研究

对捷联惯性测量组件陀螺仪系统标定方案进行了研究.根据光纤陀螺系统静态误差参数模型,提出了一种在线组合标定方案和系统辨识算法,在线组合标定方法采用递推最小二乘算法对测试数据进行了在线处理,并通过该试验方案的仿真进行了验证,仿真结果表明这种方法是有效可行的.试验步骤简单,提高了标定的自动化水平.     

一种基于级联滤波的手眼在线标定方法

在机器人末端关节处安装线结构光传感器可实现物体表面的非接触测量,针对该结构光测量机器人系统中的手眼标定问题,提出了一种基于级联滤波的在线标定方法.与以往先采集数据然后标定的离线方式不同,该方法在采集数据的同时可对手眼关系进行递归估计.首先对齐次标定方程AX=XB解耦展开,将展开后的子方程改写成状态空间模型,完成手眼关系级联滤波模型的建立.然后根据级联模型中子模型属性的不同,选择最适合的滤波方法,应用粒子滤波迭代估计手眼关系的旋转部分,用卡尔曼滤波实现平移向量的递推估计.实验表明了该方法的有效性,满足实际工程应用要求.     

基于运动选择的提高在线手眼标定精度自适应方法

针对在线手眼标定算法的鲁棒性,提出了一种根据运动序列的特点自动设定运动选择阈值的在线手眼标定算法.该算法使用三次多项式回归曲线表示手眼标定的RMS误差值和用于运动选择的阈值之间的关系,根据此关系曲线预测新的阈值,进行运动选择.通过该方法,可以避免随机运动序列中存在的小角度运动以及纯平移一类的退化情况对标定精度的影响,得到符合手眼标定精度的要求.实验表明,该方法提高了算法的精度,适用于在线手眼标定的多种情况.     

基于四元数互补滤波的无人机姿态解算

针对无人机低成本姿态解算这一基本问题,考虑到传统姿态算法运算量大、不易调试,采用微惯性单元(MEMS)测量无人机原始姿态数据,采用基于四元数的互补滤波算法,有效降低姿态解算的运算量,实现MEMS各传感器的信息融合。从理论上证明了基于四元数的互补滤波器的稳定性,分析了滤波器的性能。采用无人机真实数据验证了算法的有效性,解算得到的俯仰角、滚转角精度小于1°,航向角精度小于2°。与传统姿态算法比较,本算法简单有效、运算量小、易于调试。     

基于PF-UKF组合滤波的SINS/GPS组合导航系统空中对准方法

针对捷联式惯性导航系统(SINS)/全球定位系统(GPS)组合导航系统模型的误差以及粒子滤波(PF)存在的粒子退化问题,结合无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,提出一种基于PF-UKF组合滤波的SINS/GPS组合导航系统空中对准方法.由误差四元数代替姿态角,以SINS和GPS的位置差和速度差作为观测量,建立新的组合导航系统误差方程.所提出的PF-UKF组合滤波算法将采样粒子分为随机粒子和确定粒子,其中随机粒子为概率密度函数所采集,确定粒子为UKF中采集Sigma点后所求取的系统状态值.由此降低了PF处理粒子时的复杂程度以及粒子退化的程度.仿真结果表明：相比于UKF算法,该方法有效提高了组合导航系统的精度,具有较好的鲁棒性.     

基于组合模型的交通流量预测方法

随着智能交通系统的蓬勃发展,交通控制和交通流诱导成为智能交通系统(ITS)研究的热门问题,而实现交通控制诱导的关键问题是实时准确的短时交通流量预测,预测的精度直接影响交通控制和诱导的效果.为此,提出基于组合模型的交通流量预测方法,该方法将历史趋势模型和多元回归模型加权组合以建立组合预测模型,并利用加权平均的方法,对较精确的预测值赋予较大的权重,从而提高模型预测的精度.通过对2009年上海城市交通流量预测结果的分析,证明该方法可提高预测准确度.     

电力变压器局部放电在线标定的研究

视在放电量的标定是利用脉冲电流法进行变压器局部放电在线监测的前提。传统的离线标定要求被测变压器处于停电状态，实际操作也较麻烦，难以适应在线监测的要求。文中对目前较常用的套管末屏注入在线标定法进行了研究，讨论了降压电感、套管末屏电容和变压器外壳多点接地等对在线标定中方波波形及测量灵敏度的影响。实验室模拟试验和现场试验表明，在工程允许的误差范围内，套管末屏注入的在线标定与离线标定具有可比性，技术上是可行的。     

基于模型的工业机器人误差参数标定技术研究进展

 为提高机器人末端控制精度,围绕基于模型的工业机器人误差参数标定技术,总结了其应用在高精度机械加工制造领域时存在的误差参数不完整、标定成本高和标定精度不满足工业需求等关键问题;综述了误差参数标定模型建模方法、机器人末端位姿测量技术、误差参数辨识技术和误差补偿技术4个方面的进展,分析了处理复杂标定任务时基于模型的误差参数模型标定技术的主要难点进行总结,针对传统建模方法不再满足标定需求、现有自标定技术测量精度不够、传统线性辨识算法在辨识矩阵奇异或存在冗余参数时无法得到准确的辨识结果、如何高效获得和处理测量得到的误差数据等难题,提出了可行性解决方案及发展方向。     

基于组合模型的电主轴热误差预测

针对数控机床电主轴复杂的热变形机理,建立了基于径向基函数神经网络的组合预测模型预测其变化趋势.根据测量的电主轴热变形数据,分别采用自回归分析模型、灰色系统模型和智能组合预测模型对主轴热误差进行了预测.结果表明:电主轴热误差组合预测模型的预测准确性优于各单项模型,相对预测精度高出较高单项预测模型3％.     

基于XCP协议的混合动力车多电控单元标定系统

针对混合动力车多电控单元的开发,结合新一代的车用监测标定协议XCP,设计了基于控制局域网(CAN)总线的多电控单元标定系统.对CAN信号进行了高频信号过滤处理,保证了CAN信号的清晰.通过给各个节点设置站地址,并以CAN数据帧ID中的源地址和目标地址为过滤条件,设置了屏蔽寄存器,实现了各个节点对CAN数据帧的准确接收.在此基础上设计了标定系统主从节点的XCP驱动程序.实例证明,该标定系统实现了多节点对话,可同时完成对多个电控单元的标定任务,提高标定效率,缩短混合动力车多电控单元的开发周期.     

基于EKF的无人机飞行控制系统故障检测

无人机飞行控制系统是一种典型的多传感器闭环控制系统,其执行机构与传感器故障会严重影响系统的安全性与可靠性,针对无人机飞行控制系统故障检测问题的研究具有重要的意义.本文考虑了一类无人机闭环非线性飞行控制系统的故障检测问题,针对风扰动影响下无人机纵向非线性系统模型,设计基于扩展卡尔曼滤波器的残差产生器,并应用χ2检验对残差进行评价,实现无人机闭环控制系统的故障检测.同时,基于某型无人机Simulink仿真平台进行仿真实验.结果表明,所提出的方法能够实现空速管堵塞故障和升降舵部分失效故障的检测.     

基于无迹卡尔曼滤波的无人机跟踪算法

基于四基站对无人机位置的定位数据,利用无迹卡尔曼滤波算法对定位数据进行最优估计,并预测无人机的运行轨迹,从而实现对无人机的实时跟踪.对经典的线性卡尔曼滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法进行仿真对比,结果表明,线性卡尔曼滤波算法虽然能跟踪预测轨迹,但有较大的误差,而使用无迹卡尔曼滤波算法能有效地减小误差,使跟踪预测的轨迹更加精确.     

车载激光扫描仪外参数标定方法设计与实现

提出了车载移动测量系统中激光扫描仪位置和姿态的标定方法.首先,定义了车载坐标系与激光扫描仪坐标系,将扫描仪的标定简化为2个坐标系转换参数的求取.然后,利用标准靶球球心和扫描仪特征点作为公共点,借助全站仪建立的临时水平坐标系的测量结果计算得到车载坐标系与扫描仪坐标系的转换参数.最后,通过多次试验分析了该方法的重复精度,而且在逸仙高架路上的实际车载数据采集和处理也验证了该方法的可行性.     

基于改进遗传算法的三坐标测量机光学测头的标定

针对三坐标测量机上安装激光测头时机械调整误差大以及传统补偿算法鲁棒性差的缺点，提出了三坐标测量机非接触扫描测量时PH10回转体上光学测头安装姿势误差的补偿方法，建立了安装姿势误差的数学模型，通过对标准球球心的最小二乘拟合，给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的惩罚函数形式，提出了一种改进的遗传算法，在并行组合模拟退火算法中采用了改进的多点交叉算子和自适应变异算子，同时使用了两次最优保存策略，通过仿真实验证明了算法求解的精确性．     

基于误差空间的UUV三维鲁棒跟踪控制研究

针对水下无人航行器(UUV)系统存在非线性和不确定性的特点,采用基于误差空间理论的跟踪控制方法,进行UUV在复杂海洋环境以及自身工作状态和模块配置变化时的空间跟踪控制问题研究. 以海浪干扰下的深度跟踪控制仿真实验分析该控制方法的鲁棒性. 该控制方法的理论基础是结合被跟踪平台的动态过程,以被跟踪平台和跟踪平台的空间误差为状态空间的状态量组成误差空间系统. 由于融合了被跟踪平台的动态过程和跟踪误差,跟踪精度和跟踪能力增加,同时系统的鲁棒性也增强.      

无人机数据链带内连续波电磁干扰效应研究

数据链是无人机的重要分系统,是确保无人机实现地空通信的关键一环,但容易受到外界电磁干扰的影响而发生通信中断甚至硬件损伤.针对某型无人机数据链的前门耦合电磁敏感特性,对数据链设备进行电磁干扰的等效注入试验,研究了单频和双频电磁干扰对数据链的效应规律,得到了数据链敏感频点的失锁阈值以及误码率和信噪比的变化趋势.研究表明:由于大功率干扰信号通过自动增益控制电路,在射频前端降低了中频工作信号的输出功率,导致数据终端信噪比降低、误码率上升;当双频干扰均位于带内时,与单频干扰相比,在射频前端对工作信号增益的压缩作用更强,导致失锁时双频干扰中的任意一个干扰功率均低于只有单频干扰时的阈值,表明数据链带内干扰存在多源非线性增强效应.      

基于CW测试的多斜率传播模型校正方法

为了提高多斜率传播模型(包括双斜率和三斜率传播模型)的实用性,以及无线网络规划中传播预测的准确性,提出了一种基于CW(Carrier Wave)测试的多斜率传播模型校正方法。该算法通过多斜率传播模型迭加街区损耗及地物损耗分量将模型扩展,整理成为线性的形式,并将每个分段划分为本地中值分量和随机分量两个部分,采用迭代式线性最小二乘法,在每次迭代中依次求解出两个分量中的各项系数,并引入系数有效性控制以保证校正后模型能够有效使用。通过实验和仿真说明了算法的有效性和合理性,为无线网络规划工程中类似问题的解决提供了借鉴。     

基于FPGA的在线可重配置数字下变频器的设计与实现

研究基于现场可编程门阵列(FPGA)的在线可重配置数字下变频器,实现了根据输入信号的3个参数(中频信号频率、中频信号带宽和中频信号采样率)自动生成最优的数字下变频器(DDC)结构和DDC参数的方法. 同时实现了一种优化的FIR滤波器,与传统FIR滤波器相比,利用FIR滤波器线性相位和系数对称的性质,采用预相加的方法减少1/2的乘法运算量,实现了资源占用率和速度之间的平衡,节省FPGA资源. 实验结果表明了该方法的灵活性和有效性.