一种基于目标检测的动态环境下视觉定位系统

传统的基于同时定位与建图模型的视觉定位方法需要满足目标点静止假设,但大多数小型机器人的实际应用场景为动态,这限制了现有视觉定位算法在小型机器人上的使用。为此,文中使用YOLOv5卷积神经网络对环境中的动态目标进行检测,然后剔除分布在图中的移动特征点,进而改进位姿估计准确性的动态消除方法,并将此方法集成于ORBSLAM2视觉定位系统。改进方案在TUM公共动态数据集上的测试结果表明,基于YOLOv5的检测方法能够快速、准确地识别场景中的动态目标,并显著降低动态环境下位姿估计的绝对误差和相对漂移,是一种有效的动态场景视觉定位方案。

基于新型TSM的船舶动力定位系统控制研究

复杂海洋情况下,水面船的动力定位系统存在定位精度低、收敛速度慢的问题,难以保持期望船位与艏向。为了提高系统的收敛速度减少跟踪误差,提出一种基于新型固定时间稳定的非奇异快速终端滑模(TSM)控制方法。该方法采用新型固定时间稳定算法获得收敛时间的上界,选择固定时间扩张状态观测器,对船舶航行速度和海洋干扰力进行估计,进一步提出一种固定时间非奇异快速终端滑模输出反馈控制器,避免奇异性问题同时减弱抖振现象,实现了收敛时间的预先设定;在此基础上,通过辅助动态系统对控制器输出的力和力矩进行饱和补偿。较传统方法,该方法可有效提升系统的控制精度和收敛速度,对船舶动力定位系统的研究具有一定的参考价值。

基于归闪的湖北省两套闪电定位系统对比分析

为研究湖北省两套闪电定位系统,在归闪的基础上研究分析了2015—2020年湖北地区地闪数据,对闪电频次、时空分布、电流强度月分布、雷电流幅值累积概率等主要参数进行了比对分析,研究结果表明:ADTD-2系统在定位正地闪强度存在局部异常值外,比ADTD-1系统具有更高的探测效率,其中正地闪的探测效率比负地闪提升幅度更高,探测负地闪回击的时间分辨率也比ADTD-1系统高,ADTD-2闪电数据整体优于ADTD-1数据。

永磁定位系统磁传感器的两步迭代优化标定方法

为减小磁传感器位置、方向和灵敏度系数误差对永磁定位系统定位定向精度的影响,提出了一种基于最小二乘法的两步迭代(TSI)磁传感器标定方法。首先,校准磁传感器的方向和灵敏度系数,再进行位置校准,多次迭代后可以得到稳定的标定参数。其次,使用粒子群优化(PSO)算法与序列二次规划(SQP)算法结合进行迭代求解,在算法优化过程中,增加三组未知数约束,提高求解精度。最后对比使用不同标定方法的永磁定位系统定位定向精度,测试结果表明,所提标定方法较传统基于最小二乘的标定方法的系统定位精度提高20.48%,定向精度提高35.55%。

基于5G网络的地铁列车定位系统设计

针对地铁联锁系统失效故障,本文结合5G和GNSS定位技术,设计一套地铁列车定位系统,用作CBTC系统的冗余备份定位系统,供降级模式下采用电话闭塞法进行行车组织的指挥人员实时观测列车位置。测试结果表明,本定位系统显示信息同步于CBTC系统的列车线路运行图,定位精度可达10m以内,为地铁安全运营提供可靠的技术保障。

基于安卓智能手机的高精度定位系统研发及测试

针对常规外业坐标数据采集方式存在的问题,结合高精度位置服务便捷化应用需求,设计并研发了一套基于安卓智能手机的高精度定位系统,通过融合卫星导航定位基准站差分定位与步行者航位推算算法,并制定多种观测环境差异化测量策略,以获取连续的高精度定位结果。基于华为P40、小米8等四款安卓智能手机,进行了广覆盖(湖南省14个市(州))、多场景(开阔、遮挡)的定位精度测试,用于验证系统的可用性和可靠性。测试结果表明,系统在不同智能手机、不同场景中均能稳定有效运行,华为P40的平面定位精度最优,在开阔环境下,最高可达0.2m左右。系统已全面应用于湖南省农村住房规划建设“三到场”环节。

基于5G时代的制浆造纸企业生产辅助工具定位系统研究

随着5G技术的不断发展和广泛应用,各行各业都在积极探索如何将其融入实际生产,以提高效率、降低成本、改善产品品质。尤其是制浆造纸行业,作为传统产业,也在不断寻求创新与变革。以此为背景,结合5G技术的优势,探讨了基于5G的制浆造纸企业生产辅助工具定位系统的设计与应用。通过对理论的分析和实证研究,深入探讨了该系统的技术特点、应用效果以及在提升生产管理水平、实现智能化、数字化转型方面的潜力。这一研究为制浆造纸行业未来的发展提供了全新的思路和方法,有望推动行业迈向更高水平的发展。

地铁列车智能吹扫机器人视觉定位系统设计

针对地铁列车吹扫除尘的作业场景及工艺需求,本文研发了一款智能吹扫机器人,该机器人可代替人工进行地铁列车车底和车侧的吹扫清洁工作。其中,智能吹扫机器人所有待吹扫部件的识别和定位工作均由视觉定位系统完成。视觉定位系统采用两个双目相机并列的安装方式实现宽视野扫描,结合智能吹扫机器人底部的走行机构驱动,确保双目相机能够高效、准确地扫描和采集整列列车的三维点云数据。同时,采用模型匹配方法,确保待吹扫部件识别定位的准确性和高效性。最后,通过双目相机与引导六自由度机械臂的精密标定,完成视觉定位系统对机械臂的引导操作,实现智能吹扫作业。现场试验结果表明:视觉定位系统可高效、可靠地实现吹扫部件的识别和定位,智能吹扫机器人吹扫速度和准确性均可满足客户对吹扫作业的要求。

时差定位系统对雷达猝发的定位性能分析

针对雷达暴露时间长,容易被无源定位系统截获和定位的问题,研究了雷达猝发对降低到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)无源定位系统定位精度的影响。首先,介绍了雷达猝发和TDOA无源定位系统定位原理。然后,建立了雷达猝发对TDOA无源定位系统的影响模型,推导了雷达猝发下的克拉美-罗下界(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)。仿真实验表明,雷达的猝发模式可以有效降低TDOA无源定位系统的定位精度,延长定位时间。当雷达辐射时间为0.5 s,雷达辐射间隔为1 s时,与连续辐射方式相比,定位精度降低了0.26%·R(R为探测距离),定位时间延长了2.5 s。

基于最优模型选择的多信标长基线定位系统误差辨识方法

为辨识多信标长基线定位系统误差,及提高定位精度,针对目标安装多个信标且目标体积不可忽略的情况,构建了多信标体制的长基线水下定位模型。进一步针对测元系统误差中包含的声速误差、时延误差,在多信标体制定位模型的基础上,构建了多类系统误差辨识模型,并结合水下目标定位过程,计算时延残差,构建模型最优检验统计量,给出了系统误差模型的最优选择准则,实现水下目标位置参数和系统误差参数的有效估计。仿真结果表明,该模型最优选择准则可以有效选择合适的系统误差辨识模型,提高长基线水下目标的定位精度。提出的基于最优模型选择的多信标长基线定位系统误差辨识方法可为水下目标定位试验提供理论支撑和有效参考。

北斗双星定位系统改进及其算法的研究

北斗双星定位系统是我国自行建立起来的一种区域性定位系统(RDSS).本文论述了双星导航定位系统存在的缺点,提出了利用我国现有的导航卫星资源即两颗工作卫星和第3颗卫星(备用卫星)与气压高度表组成一种区域性无源导航定位系统,并给出了定位算法表达式.仿真结果表明,该方法是可行的,可实现中等精度的导航定位,为发展我国的卫星导航定位系统提供了一种新思路.

基于2.4 GHz无线技术的RTK定位系统

利用2.4 GHz无线技术,设计RTK(real time kinematic)定位系统.在两种实验场景下,进行对比实验,比较RTK定位系统和传统PVT(position velocity time)定位系统的定位误差.实验结果表明:两种实验场景下,相对于传统PVT定位系统,该文设计的RTK定位系统均有更小的定位误差.该文定位系统可应用于无人机、精准农业等领域.

基于北斗短报文的低功耗定位系统的设计

为解决传统定位系统功率损耗大,无法在脱机状态下长时间工作的问题,设计了一款基于硬件低功耗和软件“正常工作-休眠工作”双模式循环的定位系统。在硬件部分,该系统选用低功耗单片机STM32L431控制GPS定位模块CNS35和北斗短报文模块TM0558,并对供电电路实时采集。在软件部分,加入了“休眠工作”模式,实现与“正常工作”模式的循环切换。结果表明:该低功耗定位系统可实现定位误差低于2.5 m、通信成功率≥85%、双SIM卡切换等基本功能;且在单次循环为4 min的前提下,“正常工作2 min-休眠工作2 min”的工作方式将能量损耗降低至“正常工作4 min”方式的64.7%,续航时间延长了11.16 h。

基于图像处理的风电叶片损伤识别定位系统

设计一套基于图像处理的风电叶片损伤识别定位系统。首先,耦合图像滤波、分割和形态学处理等图像处理算法实现损伤区域的检测识别;然后,基于多边形拟合结果,结合质心定位算法和外接矩形的位置坐标实现叶片损伤的精确定位;最后,依据提取到的基础几何特征、形状因子和长短径之比等图像特征实现叶片损伤类型的准确判断;通过对比不同光照条件下的叶片损伤检测效果,验证了本系统具有一定的自适应能力。试验表明,本系统的平均检测准确率为90%,具备一定的可靠性和稳定性。

一种基于物联网及定位系统的太阳能追光及利用系统

研究背景政策导向当今社会,环境污染日趋严重,现有能源也面临枯竭。在此背景下,对清洁能源如太阳能利用的研究显得炙手可热。我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ,全国各地太阳年辐射总量达335~837kJ/m^(2)。

海洋核动力平台定位系统多体动力学模型试验验证

为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立了定位系统的多体动力学仿真模型。搭建了定位系统1∶9缩比模型试验平台,并选取2种典型工况进行验证。研究结果表明:定位系统多体动力学模型计算的系泊腿受力与实验结果符合良好,平均误差在2%以内。算例分析发现,系泊腿受力循环次数主要集中在低幅值高均值区域。本文模型试验验证了所提出的定位系统多体动力学模型的可行性与正确性,能够为定位系统系泊能力的评估提供参考和借鉴。

基于RTK和IMU的多行播种定位系统研究

在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合定位方式检测系统定位坐标及航向,通过落种检测模块判断落种状态,完成落种数据提取以及定位数据的采集,并设计了基于双天线RTK和IMU的播种定位算法,结合卡尔曼滤波融合算法获取播种机位置和姿态,根据排种机构与RTK天线及IMU相对位置,设计基于相对排种器位置模型的落种位置解算算法,实现各排种单体落种位置实时解算。实验表明系统在进行直线播种时作业速度在7 km/h以内或在进行弯道播种时作业速度在3 km/h以内时,能准确测量落种位置,均方根误差均小于30 mm,可以满足在精密播种过程中对落种位置预测精度的要求。

基于干扰序列图的无人机定位系统电磁效应分析

无人机定位系统是无人机与外部环境进行信息交互的重要核心模块,同时也为电磁干扰信号提供了耦合路径。围绕无人机定位系统电磁效应分析展开研究,关注未采取电磁加固措施的消费级无人机,基于无人机定位系统内部结构,建立了无人机定位系统的干扰序列图,进而推导出无人机定位系统各模块的瞬态响应函数,基于干扰序列图构建了无人机定位系统物理模型,开展了定位系统电磁效应场路联合分析,仿真分析了定位系统及其敏感单元磁场强度H和磁感应强度B的分布与规律,得到了无人机定位系统的电磁效应分布特征与电磁薄弱环节。仿真结果表明:无人机定位系统电磁薄弱环节在芯片线路连接点处,且随着电磁脉冲干扰时间的增加,电磁效应持续累积且呈现趋势一致的震荡效应。

基于MIMU/WiFi指纹组合室内定位系统的研究

微惯性导航系统定位是一种自主定位的方法,不会受到外界环境因素的干扰,这种定位方法具有短时间定位精度高且该定位方法适用于测定高速运动的物体,但缺点是长时间工作,定位误差会随时间积累变大;WiFi指纹室内定位技术,该系统适用于室内低速运动物体的定位且单点定位精度高,系统的实时性不高且依赖于定位区域内的基站分布.分析两个定位系统优劣特性,提出一种用集中式卡尔曼滤波闭环校正方法将两个定位系统进行融合构成组合定位系统,可以实现优势互补,在MATLAB进行仿真,验证MIMU/WiFi指纹组合室内定位系统可以进一步提高室内定位系统的精度.

云南省两套闪电定位系统地闪回击参数对比及探测性能分析

根据2017—2020年云南省ADTD二维和VLF/LF三维闪电定位系统观测资料,对比两套系统地闪回击参数分布差异。在实际回击位置和雷电流强度信息难以获得的情况下,研究利用两套系统反演资料对相同回击事件的识别匹配和时空阈值选取方法,分析相对定位偏差。结果表明:两套系统的回击密度、雷电流幅值在滇东、滇西南和滇西北等地的空间分布差异明显,由三维系统得到的回击密度较大,但二维系统雷电流幅值均值更高。两套系统均以单回击地闪占比更高,正地闪中的单回击地闪比重较负地闪更大,三维系统对于0~5 kA负回击小幅值电流的探测效率有所提高。通过采用10km、1 ms的时空阈值匹配窗口,得到两套系统对于同一次回击的相对定位时间差主要集中在0.05 ms内,距离偏差集中在1 km内。系统匹配回击在滇中、滇西南的时空偏差较小,滇西北的偏差较大。从回击极性、相关系数、相对误差、幅值比及幅值累积概率等方面,分析得到两套系统对于相同回击事件的电流强度反演结果一致性较好,验证了应用系统反演资料对于同一回击事件的识别匹配方法是客观可靠的。