基于图像特征检测和匹配的无人船航行姿态角提取方法

计算机视觉的飞速发展, 使得采用视觉技术辅助无人船航行成为可能. 在无人船巡航过程中, 获取船体航向是航行控制的必备基础. 特征匹配是无人船相关视觉技术中的重要部分, 是目标识别和定位等功能的关键步骤. 获取无人船运动姿态的基本步骤是对图像前后帧进行有效的特征提取和匹配. 针对水域环境中的图像静态特征提取速度慢、精度低的问题, 本文提出一种图像匹配方法以求取无人船的航行姿态角. 首先对图像预处理, 并对有效区域进行特征提取. 其次, 设计一种基于描述子相似度的初始特征匹配策略. 再其次, 筛选特征匹配对, 优化模型参数. 最后, 通过前后帧旋转矩阵计算航行姿态角. 实验表明, 该方法能有效提取无人船的航行姿态角.     

姿态误差对机载激光多普勒三维速度测量精度的影响

激光多普勒测速系统可实现空中运动平台的速度测量,平台的姿态测量误差是影响其测速精度的重要因素。为实现运动平台三维速度的测量,以相干探测原理为基础,设计并搭建了全光纤三光束激光多普勒测速系统,建立了运动平台三维速度测量的数学物理模型,对系统测速相对误差进行了数值模拟研究。研究结果表明,姿态测量误差对测速精度的影响不可忽略;随着俯仰角度的不同,俯仰误差与旋转误差对测速精度的影响程度会发生变化;测速精度与旋转误差呈线性关系,而与俯仰误差存在着非线性关系。研究结果可为激光多普勒测速系统的设计以及速度修正提供理论依据。     

相机姿态校正模型的红外瞄具零位走动量测量

根据红外瞄具零位走动量高精度测试需求,提出了一种基于相机姿态自适应数学模型的红外瞄具零位走动量测量方法。设计了一种相机姿态自适应修正新算法,建立了相机姿态修正模型,并将其应用于零位走动量测量,克服了由于CCD相机倾斜引起零位走动量测量误差的难题。基于图像判读技术,采用重心法对针孔靶及瞄准分划图像进行定位,利用Zernike矩不变性质实现边缘点的亚像素细分。构建了实验系统,经实验验证,测量精度优于0.02mil(1mil=0.254cm),满足红外瞄具零位走动量的高精度测试需求。     

基于LSM9DS0的姿态测量系统设计

基于ST公司新近推出的LSM9DS0传感器,对某高炮教学实验平台姿态测量系统进行了设计;设计选用STM32F103微控制器进行传感器数据采集,利用四元数法对姿态角进行解算,并且通过串口通信将相关实验数据发送给上位机进行显示分析;最后,对系统测姿范围准确性及数据输出稳定性等参数进行了测试,测试结果表明,该系统具有零漂小、抗干扰能力强、响应灵敏和测量范围准确等优点,满足设计需求。     

多模GNSS伪距组合定位方法设计与验证

在卫星信号受干扰严重的复杂地貌环境中,由于可见卫星数目较少、卫星信号质量差,单模卫星定位导航的精度一直不尽人意,尤其是针对动态导航定位精度问题更为明显。为了提高动态导航定位精度,创新设计了一种多模GNSS的伪距组合定位算法,该算法属于一种有迭代组合定位算法,通过高度角先验定权模型确定初始迭代权矩阵,在加权最小二乘法解算过程中通过方差分量估计后验模型,不断迭代更新权矩阵,进而得到目标的精确位置,该算法需依赖初值和多次迭代,但定位精度要优于Gauss-Newton迭代算法和Helmert方差分量估计法。实验仿真结果表明,相较于Gauss-Newton迭代算法和Helmert方差分量估计法,文中设计的算法定位精度分别提高了45.1%和23%。最后结合实际空投试验分析表明,文中所述算法能够准确的解算出空投物资的落点,可以为飞行器导航系统设计人员提供参考,具有一定的理论意义和实用价值。     

基于偶然不确定性的单人姿态估计模型测试时增强算法

针对现有单人姿态估计网络结果缺乏可靠性评估和鲁棒性保障等问题,提出了一种基于偶然不确定性的测试时增强方法。该方法首先利用随机并行的数据增强和模型推理得到多样化输出,随后通过计算该输出的偶然不确定性得到其可靠性评估,最后根据可靠性将该输出及其不确定性进行加权融合以得到更准确鲁棒的结果及其评估。在MPII数据集上的实验表明,该算法可即插即用地应用于任意现有单人姿态估计网络,从而得到更精确鲁棒的结果及其不确定性评估。     

基于STM32的姿态测量系统设计

以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态。对于MEMS温漂和噪声干扰的问题,提出了一种基于四元数的互补滤波算法,对测量的姿态数据进行补偿修正。实验结果表明,该姿态测量系统简单可靠、性能稳定、精确度高,成功完成了姿态的最优控制。     

航天器对接相对位置姿态自主测量方法研究

航天器间相对位置姿态的准确测量是实现自主自动对接的先决条件。将三圆标志靶安装在目标航天器上;追踪航天器用数码相机对靶拍照。设计了亚像素处理方法实时处理数字照片,可精确测定圆心像点位置和特征直径的像长;用其作为基本特征参数,基于透视投影原理,建立了求圆心物空间坐标的公式,求出靶面的平面方程,可用来求两航天器间的相对位置姿态参数和实时标定相机的可变参数。计算机仿真结果表明,测距为2m时,测圆心像点位置的误差小于0.03个像素,测距误差小于1mm,测姿态角的误差小于0.01°。该方法也适用于无人直升飞机定点着陆时自主测量其相对位姿参数。     

基于正交视图的多姿态人脸识别算法

针对传统基于多视图的多姿态人脸识别方法的缺陷，即需要对每个人脸拍摄多个视图为前提条件，提出了基于正交视图的多姿态人脸识别技术，首先根据特定人的正交视图建立出特定人的3D模型，然后将3D模型进行任意角度的投影产生出多姿态人脸图像，然后基于该正交视图和生成的多姿态图像进行多姿态人脸识别。实验结果表明该算法识剐的正确率远高于基于单前视图的算法。     

扫描式红外地球敏感器抗干扰技术研究

介绍了卫星姿态敏感器的重要作用,总结了国内外相关机构对红外地球敏感器受扰状况的分析及相关技术。针对红外地球敏感器容易受扰的现实,以扫描式红外地球敏感器为例,详细分析了各种抗干扰原理及相关技术措施,强调了考虑星上敏感器采取抗干扰措施的必要性,对红外地球敏感器的抗干扰设计有一定的指导作用。