基于姿态估计的驾驶员手部动作检测研究

为有效检查驾驶员在行驶过程中的不当行为,本文研究结合人体姿态估计信息的检测算法,通过对检测目标的约束,建立起一套具有多阶段的手部动作检测方法。该方法包含三个模块。第一,人体姿态估计模块,选取人体姿态估计网络关节的高斯热图层,通过输出的人体姿态高斯热图信息,达到对检测目标的空间信息的获取;第二,手部检测模块,基于CNN的检测网络,在网络输入层融合人体姿态高斯热图后,达到对手部的检测率提高的效果;第三,手部动作分类模块,通过接受手部检测模块的输出,消除对检测结果产生干扰的背景,将分类网络的特征提取约束在手部局部位置,提高手部动作分类的准确率,将手部区域输入至分类网络得到驾驶员手部动作,从而判断驾驶员是否存在抽烟、接听电话等不当行为,实现驾驶员的行为检测。为了验证本文提出的多阶段的手部动作检测方法,已在自制数据集上进行了相应实验。      

基于MEMS传感器的数据采集识别系统设计

设计一种通过FPGA与ARM相结合的实时采集运动姿态数据的系统,由传感器采集到运动信号,通过FPGA控制数据存储后传递给ARM,将其存储处理,同时设计一种算法来精确实现运动轨迹的检测,采集的数据信号通过设计Kalman滤波器来消除随机噪声,零状态补偿算法实现累计误差的消除,通过该系统,实现了FPGA与传感器以及与ARM的通信,实时快速地采集到姿态数据信息,同时可以高效地复原运动轨迹? 该方案实用性强,比较灵活,能够有效地移植到其他相关运动检测系统中。     

基于MEMS微惯性器件的姿态测量 单元设计与测试

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域,为提高MEMS姿态解算精度,采用 Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件,Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计－磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度,介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试,无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°,横滚角精度 0.5°,航向角精度1.1°。     

基于互补滤波的汽车姿态数据采集系统研究

为了掌握汽车行驶过程中的各种姿态数据,监控汽车运行状态,设计了一种汽车姿态数据采集系统。采用MEMS九轴运动传感器,基于惯性导航原理,运用互补滤波算法,结合高性能嵌入式处理器,实时采集汽车姿态数据,并进行数据校准、互补滤波和数据修正,解算出有效的全方位姿态数据,包括俯仰角、翻滚角和航向角。经过实车测试,能够真实地反映出汽车的运行状态。这些数据可以描绘出汽车的运行轨迹;还可以用来还原事故现场,进行责任认定;回放行驶路线、分析驾驶员驾驶行为。     

光纤陀螺随钻测斜仪钻进中井眼轨迹测量方法研究

为提高光纤陀螺随钻测斜仪的井眼轨迹的测量精度,采用卡尔曼滤波组合的测量方法,对井斜、方位和工具面失准角进行估计。由于姿态失准角的估计精度与其可观测性密切相关,为了提高估计精度,文章分别在匀速、匀加速和匀速转动三种钻进运动状态下,采用分段线性定常系统(PWCS)和奇异值分解(SVD)的方法分析了姿态失准角的可观测性,并分析了钻进中井斜角和转动速率对姿态失准角估计精度的影响。由仿真结果可知,匀速钻进时,方位失准角不可观测;匀加速钻进时,方位失准角可观测且在水平井中可观测性最强,随着井斜角度增大,方位角、井斜角的测量精度逐渐提高;绕轴向匀速转动钻进时,方位失准角的可观测性和估计精度均优于匀速、匀加速钻进状态;角速率由0°/s增加到5°/s时,三个姿态失准角的估计精度均增大并逐渐趋于稳定。文中提出的轴向转动钻进运动可有效提高井眼轨迹的测量精度。     

基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟

针对当前块匹配方法进行飞行器姿态视景模拟的拟合度不高的问题,提出一种基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟方法,进行飞行器姿态的3D模型建模和纹理映射处理,采用模板匹配技术进行飞行器姿态模型的状态信息特征分析和渲染,实现飞行器姿态的实体模型三维重构。在OpenGL环境中进行实体建模,仿真结果表明,采用该方法进行飞行器姿态模拟的拟合精度高,图像渲染的输出信噪比高于传统方法,具有较好的视景仿真效果。     

基于单个IMU的光电升降桅杆姿态测量方法

为解决光电桅杆在升降过程中的姿态解算问题,提出了一种全新的光电桅杆工作姿态测量方法。采用1个IMU实时测量光电桅杆升降过程中顶端工作部的点姿态(俯仰角,滚转角γ和方位角ψ),利用桅杆工作部起始点姿态与升降过程中工作点部姿态间的转换矩阵,实时解算出光电桅杆的工作姿态(扭曲角θ,倾斜角α,和偏向角β)。理论上推导了姿态解算方程,构建了光电升降桅杆动态姿态解算模型。利用姿态传感器MPU6050搭建了姿态测量系统,验证了桅杆姿态解算模型。实验结果表明:在 |θ,γ,ψ| < 90°时,此方法可以准确的测量出光电桅杆的工作姿态。     

电磁张量姿态旋转不变量研究

首先研究了传统基于重叠偶极子模型的几何误差校正方法,该方法需要姿态角测量装置测得仪器的姿态角信息,且具有无法消除姿态角测量装置的安装角度误差、探测区域地形的起伏倾角误差以及感应误差的不足;基于类似的公式推导以及姿态角旋转矩阵中各分量间的等式关系,推导出在层状大地模型下的电磁张量姿态旋转不变量.由模型仿真结果可知,在一个测量周期内,当系统姿态角恒定不变时,垂直共轴、垂直共面以及水平共面三种常用线圈架构由姿态角引起的总误差,分别可以达到12%,11.5%,-11.5%,而不变量的总误差恒为零;当系统姿态角变化率恒定不变时,不变量的总误差随着初始姿态角以及姿态角变化量的增大而增大,且可以忽略发射频率以及大地电导率的影响.若选取的测量周期足够短,此时姿态角变化量足够小,则可以忽略不变量的总误差,从而不再需要测量系统的姿态角信息.已知RESOLVE系统在30 ms的测量周期内翻滚角及俯仰角的初始姿态角均为27°,姿态角变化量均为0.45°,得到不变量在H型层状大地下的总误差仅为-0.21%,验证了不变量的可行性.