一种提高车载定位定向系统定位精度的方法

在车载定位定向系统中,通常采用停车修正或引入GPS等外信息校正系统,这会降低陆地武器装备的战场生存能力和自主性。基于上述情况,分析了惯导系统以及与里程计构成的航位推算系统的误差模型,得出了惯导系统短时间内定位精度高以及航位推算系统定位误差随时间增长缓慢的规律。据此推导并提出了一种提高系统定位精度的方法,该方法不需要停车或外部信息,首先利用惯导系统对航位推算系统进行校正,估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差并进行补偿;之后利用航位推算系统对惯导系统进行校正;采用加权函数对系统位置输出进行加权优化处理。理论分析和仿真实验表明利用此方法在2 min内能估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差,估计精度在90%以上;加权后的位置输出精度在0.2%D(D为里程)以上。     

基于MEMS-MARG传感器的消防员室内定位算法

针对消防员在室内环境中进行灭火和救援时难以获知自身位置坐标的问题,采用MEMS-MARG传感器设计了一种室内定位算法。首先,根据加速度幅值波形使用峰值探测法和零点交叉法相结合的方式进行步数检测。然后,通过对消防员的行走路线进行分类,设计了一种基于直线判断辅助的航向反馈修正算法来提高定位精度,并将扩展卡尔曼滤波器融入到行人航迹推算算法中,用于估计消防员的位置坐标。最后,分别按照矩形、三角形、半圆形轨迹,进行了3组实验。实验结果表明,与未使用航向修正算法相比,位置误差减小了45%以上,航向角和位置的均方根误差分别减小了65%和76%以上。所提出的消防员室内定位算法具有良好的定位性能。     

基于GPS的先验地图辅助视觉惯性定位方法

为提高视觉惯性导航系统定位精度,解决其航向缺失且无法提供绝对地理位置的问题,提出一种利用GPS生成先验地图来辅助视觉惯性同时定位与地图构建(SLAM)方法。将每一帧图像采集点的GPS地理坐标投影成绝对高斯坐标,与视觉关键帧信息同步,构建先验地图。利用词袋模型进行闭环检测,由视觉重投影误差因子、IMU残差因子、先验图像重投影误差因子共同构建目标优化函数,基于最小二乘法进行位姿估计与优化。通过地面车载和低空机载实验对该方法进行了验证,实验结果表明：相比于无先验地图的定位方法,x、y、z方向的平均定位误差分别降低了68.2%、75.1%、46.4%以上;相比于有先验地图(未融合GPS)的定位方法,x、y、z方向的平均定位误差分别降低34.9%、51.5%、19.4%以上,有效提高了视觉惯性导航系统在大范围环境中的定位精度。     

一种可用于运载火箭的SINS/GNSS自主导航方案

研究了一种可用于运载火箭的SINS/GNSS自主导航方案。起飞前捷联惯组采用基于惯性系重力加速度积分的解析粗对准和卡尔曼滤波精对准,起飞后采用SINS/GNSS卡尔曼滤波组合导航反馈实时修正姿态、速度和位置。仿真结果表明捷联惯组水平自主对准误差0.01°,方位自主对准误差1.5°,起飞后经组合导航修正后的姿态误差小于0.2°,速度误差小于0.4m/s,位置误差小于40m,考虑所有误差的蒙特卡罗仿真结果满足火箭入轨精度要求,此方案具有较高的工程应用价值。     

一种车辆航位推算改进方法

针对车辆导航的特点,给出了一种基于单陀螺单加速度计的简化航位推算方案,同时研究了差速里程仪导航方案存在的问题,提出了基于单陀螺单里程仪的航位推算方案.该方案可以充分发挥陀螺短时精度高,里程仪测量误差随着时间增长变化较小(特别是在车辆低速行驶时)的优点,并对这几种航位推算方案进行了仿真研究.仿真结果表明:单陀螺单里程仪航位推算方案的航向精度和位置精度都是较高的.     

一种航天器天文自主定轨方法

提出用星敏感器和地平仪测量星光角距作为主要观测量,用地平仪直接测量得到地心方向矢量,用间接测得的地心距离作为补充观测量,并用推广卡尔曼滤波方法来实时确定航天器的轨道。文中对系统的构成、模型的建立、以及卡尔曼滤波的方法都作了认真的仿真研究,并获得了满意的结果。     

车载定位定向系统误差在线补偿方法

针对里程计输出为位置增量,传统SINS/里程计组合方法会对位置增量进行微分或积分从而会产生一定噪声或误差,且里程计标定残差影响高精度定位定向系统性能的问题,提出了一种基于位置增量组合的定位定向系统误差在线估计和补偿方法。该方法除了将惯性器件误差列入状态量外,还将里程计安装误差残差、标度因数误差等纳入状态量进行实时估计,将惯性导航系统输出的速度增量进行积分获得位置增量,同时与里程计输出位置增量进行比对,构建量测方程。设计跑车试验对该方法进行了验证,结果表明该方法可以有效估计惯性器件误差和里程计参数误差,同时相比速度组合方法而言,定位精度可提高40%。     

一种利用GPS定位与测速相结合的动态定位方法

提出了一种利用GPS定位与测速相结合的动态定位方法。引入模糊人工神经网络技术对GPS数据进行处理,利用BP网络实现模糊化知识集的记忆和模糊判决的功能;最后,对处理前后的结果进行了对比。试验结果表明,该方法可以有效地提高GPS在开阔场地的定位精度。     

一种未知环境下移动机器人自主导航方法

为提高未知环境下移动机器人自主导航性能,提出了一种未知环境下目标驱动的自主导航方法。不依赖实时更新的地图信息,移动机器人直接从激光雷达读数中构建候选目标点,并根据机器人自身位置和终点位置从候选目标点中选择最优点作为局部目标点。改进的基于深度强化学习的局部规划器从输入信息中直接输出动作信号,实现端到端的控制,使得移动机器人能够快速、安全地到达局部目标点,直至到达终点。实验表明,所提导航方法能够在未知复杂的环境下,可靠且高效地完成导航任务。与最近边界导航方法相比,平均路径长度减少了6.63%,平均运行时间缩短了19.11%,具有成功率高、路径短、速度快等优点。     

一种基于自适应神经模糊推理系统的多AUV协同定位方法

针对多自主水下航行器(AUVs)在恶劣水下环境通信数据包丢失的情况,提出了一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的多AUV协同定位方法。将传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)与ANFIS相结合。在协同定位系统正常通信时,跟随AUV的位置由EKF估计得到,并利用该阶段收集的数据对ANFIS模型进行训练;当通信包丢失时,ANFIS进入预测过程,ANFIS根据输入数据预测跟随AUV的位置。利用湖试数据验证了所提方法的有效性。实验结果表明,当通信包丢失时,ANFIS能够根据输入数据有效地预测AUV的位置。在通信包丢失时,所提方法平均定位误差与无ANFIS辅助的EKF滤波比较,平均定位误差减小78%,均方根误差减少77%,具有更好的准确性和稳定性。     

一种复杂多介质环境下的视觉/惯性自适应组合导航方法

针对空间交会对接地面混合悬浮微重力模拟实验中自主水下航行器的高精度实时导航问题,提出了一种复杂多介质环境下视觉/惯性自适应组合导航方案和算法。首先,以视觉定位系统的采样时标为基准对惯导系统的测量数据进行拟合,并通过惯导逆向导航的方法实现惯导与视觉定位系统的时间同步。然后,根据视觉系统量测噪声时变的特点,设计了可对量测噪声在线估计的指数渐消记忆型Sage-Husa自适应卡尔曼滤波组合导航算法。最后,通过实验验证了该组合方案和算法的有效性。实验结果表明提出的方法可以实现复杂多介质环境下的高精度实时导航,并且相比于测量数据未同步的标准卡尔曼滤波组合导航方式,其速度误差和位置导航误差分别降低了56%和64%。     

物质点法的理论和应用

物质点法采用质点离散材料区域, 用背景网格计算空间导数和求解动量方程,避免了网格畸变和对流项处理, 兼具拉格朗日和欧拉算法的优势, 非常适合模拟涉及材料特大变形和断裂破碎的问题. 本文详细论述了物质点法在基本理论、算法和软件开发方面的进展, 包括广义插值物质点法、接触算法、自适应算法、并行算法、与其他算法的杂交和耦合等. 系统地总结了物质点法在超高速碰撞、冲击侵彻、爆炸、动态断裂、流固耦合、多尺度分析、颗粒材料流动和岩土失效等一系列涉及材料特大变形问题中的应用,展示了其相对于传统数值计算方法的优势.     

用无单元法求解河道水流运动方程

本文通过引入滑动最小二乘法和有限差分法,得到水动力学无单元计算法并应用于复杂边界的河道水流运动方程,实际计算表明,该方法精度高,速度快,稳定性也较好。     

具有爆炸反应特性装置在密闭容器内爆炸威力的评价方法

在装填有抛撒药和氟化物的装置中,当中心抛撒药起爆,将氟化物抛出装置时,氟化物会与密闭容器内液体发生剧烈反应,释放大量能量.为了评价该装置在密闭贮液容器内的爆炸威力,基于超压-冲量准则,在模拟密闭贮液容器内进行了爆炸毁伤威力评价实验,并计算得到该装置的TNT当量值.结果表明:该方法简单有效,可作为该装置在密闭贮液容器内爆...     

Dynamical analysis and performance evaluation of a biped robot under multi-source random disturbances

During bipedal walking,it is critical to detect and adjust the robot postures by feedback control to maintain its normal state amidst multi-source random disturbances arising from some unavoidable uncertain factors.The radical basis function（RBF）neural network model of a five-link biped robot is established,and two certain disturbances and a randomly uncertain disturbance are then mixed with the optimal torques in the network model to study the performance of the biped robot by several evaluation indices and a specific Poincar′e map.In contrast with the simulations,the response varies as desired under optimal inputting while the output is fluctuating in the situation of disturbance driving.Simulation results from noise inputting also show that the dynamics of the robot is less sensitive to the disturbance of knee joint input of the swing leg than those of the other three joints,the response errors of the biped will be increasing with higher disturbance levels,and especially there are larger output fluctuations in the knee and hip joints of the swing leg.     

陆用定位定向系统定位精度标准检测线设计

定位定向系统是自行火炮的核心设备,其定位精度直接影响火控系统射击诸元计算的准确性,是关键的战术技术指标。针对定位定向系统的定位精度在不同路线上的试验结果表现出的较大差异且陆用定位定向系统鉴定领域检测线不规范等问题,研究定位定向系统的定位误差产生机理,根据里程计标度因数误差和航向角误差这两种主要误差与定位误差定量关系,分析检测路形、路况对定位精度的影响,并通过行车实验验证了理论分析的准确性。考虑到建造成本和试验成本的实际问题,同时兼顾测试效率和工程可实现性,设计了一条简洁等效定位精度标准检测线,提出了定位定向系统定位精度试验场建设方案和选取最优原则,为科学鉴定定位定向系统的定位精度提供理论依据。     

并行有限元网格生成方法及其应用

大型工程数值仿真中,在前处理阶段需要生成千万甚至亿量级的网格,传统的串行网格生成方法由于内存和时间的限制,难以处理如此规模的网格。针对此问题,本文提出了一种大规模网格并行生成方法。首先基于推进波前法对几何模型进行初始体网格划分,接着利用图论理论进行区域分解,并通过表面单元恢复保持其几何精度,然后通过分裂法进行网格的并行生成。将所述方法应用到实际大型工程数值仿真前处理阶段,结果表明所述方法可以获得较好的并行效率,同时所产生的网格质量可以满足后续计算需要。     

基于格子-波尔兹曼法的流体能耗求解

格子-波尔兹曼法是近年来新兴的一种计算流体力学数值方法。随着这种方法的不断发展,人们将它用于流体的仿真、优化等不同场合。与此同时,一些与流场流速和压强相关的物理量(如能耗)的求解也成为关注的焦点。本文介绍了能耗这一流体宏观量的格子-波尔兹曼法求解及其实现。与传统的有限差分法不同,本文在求解有关的速度梯度时使用了格子-波尔兹曼-矩法,这种方法不但能够避免有限差分法在边界处失效的缺点,而且计算简单,算法局部性好,适合大规模并行计算。本文在分析其数值解精度的基础上,使用这种方法进行了以能耗极小为目标的直通道内椭圆挡块的参数优化。这些分析和算例分别定量和定性地说明了本文算法的准确性。     

Experimental method of dynamic caustics and its application in fracture mechanics

The equation of static and dynamic caustics, and the formulae determining the position of crack tip and stress intensity factor are given. It is proven that for the case of low speed of crack propagation the static formula is applicable in calculation. A simple method to measure the static stress-optical constants is proposed. An Optical system which is suitable for the experiments of dynamic caustics was set-up and used to study the fracture in beam and rings with initial crack under impact loading. A series of dynamic caustics' photographs and curves showing the variations of corresponding crack lengths and dynamic stress intensity factors with time, are presented.