融合引导搜索与渐次优化的双轴铰接式车辆狭窄空间运动规划方法

铰接式车辆(AAV)由一辆动力牵引车与几辆无动力挂车组成,车辆在狭窄空间中运动时,挂车数量增多将导致避碰约束规模增加,并降低铰接式车辆运动规划任务的实时性。为此,提出了一种引导搜索与渐次优化相融合的铰接式车辆运动规划方法。首先,推导了双轴铰接式车辆通用运动学模型与规划任务约束条件;其次,考虑环境特性与铰接式车辆行为特征,对经典混合A*算法进行改进,引导搜索方向向目标节点扩展,从而生成符合铰接式车辆运动特性的初始路径;最后,以初始路径为热启动参考解,采用内点法(IPM)进行优化,将障碍物尺寸收缩后渐次扩展至原尺寸,并构建一系列避碰约束子问题以加速求解过程。仿真实验结果表明,引导搜索算法在拖曳不同级数挂车时均能够将求解效率提升40%~50%,且生成路径平滑性更优;渐次优化算法可通过减少引导搜索算法生成初始解中存在的小幅后向运动与航向角突变,以提升路径质量。

未知姿态目标航磁异常探测的最优飞行方向分析

小型航空磁异常探测平台的飞行路径优化是提高磁异常信号强度的关键途径之一。然而,铁磁性目标在地磁场中磁化产生的磁矩大小和方向随其姿态变化,导致目标磁场的空间分布与不可知的目标姿态相关。针对以上问题,建立了典型目标磁矩精确计算模型,计算结果表明:目标在不同姿态(方位0°~360°和俯仰-90°~90°)下被地磁磁化产生的磁矩模值变化范围为3.55×10^(5)~2.42×10^(6)A·m^(2)。当目标长轴与地磁场方向一致时取最大值,当目标长轴与地磁场方向垂直时取最小值,计算结果与多物理场软件仿真结果的差异仅有0.003%~0.04%。模拟航磁探测过程的建模分析表明:当目标处于任意姿态时,目标磁矩在飞行平面内磁异常信号变化最大的路径与地磁场投影的夹角γxy变化范围为0°~50.0457°;在目标姿态和磁矩信息未知的情况下,沿地磁场在飞行平面内的投影方向飞行是最优的选择,此时,能获取的磁异常变化量约为飞行平面内最大变化量的78%~100%。

限制搜索区域的距离最短路径规划算法

提出一种时间复杂度为O(n)的限制搜索区域距离最短路径规划算法(n为路网节点数).算法设计的基础是,经典Dijkstra算法搜索时的无方向性及实际城市道路网络特有的空间分布特性.算法实现采用邻接表数据结构和限制搜索区域的搜索机制,即利用实际城市道路网络的空间分布特性,合理限制算法的搜索区域.结合路径规划算法在实时车辆导航系统中的实际应用,给出了该算法的应用实例,实验结果表明,该算法能将路网中任意两点间的最短路径解算时间控制在3s以内.

一种适于车辆导航系统的快速地图匹配算法

在分析影响地图匹配算法实时性、鲁棒性及匹配精度因素的基础上,依据车辆运动的连续性,引入道路网络的分块思想,并利用车辆行驶的位置、方向信息及实际道路网络的拓扑特性,提出一种时间复杂度为O(c)的快速地图匹配算法.对实际跑车数据的仿真结果表明,该算法的匹配正确率不低于95%,单点匹配时间不超过0.01ms.

水下惯性/重力匹配自主导航综述

水下自主导航是实现我国海洋战略的关键技术,水下惯性/重力匹配导航技术因其高精度、长航时和隐蔽性等特点,已成为水下自主导航的重要手段。文中论述了水下惯性/重力匹配导航技术的重要性;详细介绍了惯性/重力匹配导航的关键技术点及发展现状,包括旋转调制惯性导航系统、重力图构建、重力实时测量、重力补偿、重力匹配和综合校正;指出了该领域的研究重点和方向,并针对水下高速航行器导航关键技术提出了解决思路。文中的研究可为水下高精度自主导航研究提供参考。

用MapInfo数据生成导航电子地图道路网络

提出一种为车辆导航系统生成具有拓扑结构道路网络的方法 ,并以北京市部分地图为例 。

基于二代Curvelet变换的红外与可见光图像融合

针对红外与可见光成像传感器的物理特性,提出了一种基于二代Curvelet变换的图像融合算法.首先对原始图像分别进行快速离散Curvelet变换,得到不同尺度与方向下的子带系数.对低频子带系数,根据红外图像的目标特性与可见光图像的细节信息确定其融合权值;对不同尺度与方向下的高频子带系数,采用基于局部区域能量匹配的融合规则.最后经Curvelet逆变换得到融合结果.实验结果表明,该算法可以有效地综合可见光与红外图像中的重要信息,其融合结果较典型的基于塔式分解与基于小波变换的图像融合算法,在主观视觉效果与客观评价指标上均有所改善.

限制搜索区域的分层路径规划算法

依据城市路网独特的空间分布特性及不同道路等级特性,提出一种限制搜索区域的分层路径规划算法.与文献[2]相比,文中算法新增了对路网空间分布特性的利用,引入了限制搜索区域的搜索机制.结合路径规划算法在实时车辆导航系统中的实际应用,给出该算法的一个应用实例,通过对实验结果的分析验证了其有效性.

一种基于单目视觉的移动机器人室内导航方法

针对室内导航的环境特点,提出了一种简单快速的、以踢脚线为参考目标的移动机器人室内导航方法。该方法从图像中提取踢脚线作为参考直线,通过两条直线在图像中的成像特征,提取角度和横向偏离距离作为移动机器人的状态控制输入,从而实现移动机器人的横向运动控制。该方法无需进行摄像机的外部参数标定,大大简化了计算过程,提高了视觉导航的实时性。

一种基于逆投影变换的智能车道路识别方法

针对智能车辆实验环境,提出了一种基于单目视觉的智能车辆道路识别方法。该方法对智能车辆在行驶过程中采集的图像进行逆投影变换,消除透视投影对道路识别的影响,并且可以根据视觉导航的需要选择部分兴趣区域进行投影变换。再对道路俯视图进行中值滤波、边缘检测,有效地提取出了道路的边缘图像。该方法还提出了简易的道路模型,提高了视觉导航的实时性。

基于分层道路网络的新型路径规划算法

为了降低路径规划算法的搜索空间,同时使得规划的结果更加合理,提出一种分层路径规划算法该算法利用道路网络中道路的不同等级特性对路网进行分层处理,构造分层搜索策略,达到加快路径规划速度的目的结合路径规划算法在实时车辆导航系统中的实际应用,给出了该算法的一个应用实例实验结果表明,该算法能将路网中任意两点间的最短路径解算时间控制在1

移动机器人组合感知系统及其配准方法改进

在所构建的摄像机与激光雷达组合感知系统上,对基于特征点的配准问题进行了研究。结合3D激光雷达与摄像机工作特性,针对激光雷达混合像素及边界点问题,设计了基于相关扫描序列滤波器(Associated Scanning Sequence Filter,ASSF),很大程度上减少了混合像素对配准特征点提取的影响,提高了提取准确度,使3D激光雷达与摄像机配准结果更为精确;另外,提出了基于结构化特征的激光雷达坐标原点位置标定方法,减少了激光雷达的量测误差。基于以上研究结果,使组合感知系统能够准确地对移动机器人行驶环境进行感知。

视觉传感器与激光测距雷达空间对准方法

利用激光测距雷达与视觉传感器进行数据融合,可以解决因光线问题造成的可见光图像缺失、虚警率高的问题。而两者的空间对准又是数据融合的前提。针对地面自主移动平台上安装的可见光视觉传感器与激光测距雷达的特性,将激光测距雷达数据转化为图像,利用标定模板提供的空间约束求解,对可见光与激光距离图像的空间对准问题进行求解。最后,验证实验结果并进行误差分析。实验结果表明,该方法能够有效地对可见光与激光距离图像进行空间对准,实现可见光图像与激光测距雷达数据的关联。

基于互信息测度红外目标图像相关匹配跟踪算法

在红外地面目标跟踪过程中,目标在图像系统中呈现多样化,任何一种单一的跟踪方式都无法满足系统的要求。对此本文采用一种多模跟踪方式,针对具体的目标,采用不同模式的跟踪方法。对于小目标,采用互信息测度的相关跟踪方式;对于大目标,采用形心跟踪方式。通过自适应波门来决定跟踪模式,实验证明该算法具有稳定而且精确的跟踪性能,算法执行时间短,完全可以满足实时性要求。

自主车仿真系统中场景建模与视觉仿真实现

提出了自主车仿真系统的基本思想,并针对视觉导航的需求建立了自主车行驶的虚拟环境及典型障碍物模型;根据自主车和云台的运动学特性,实现了自主车场景漫游及云台控制功能,同时结合车体及云台位姿解算完成地形匹配及车载摄像机位姿确定;最后,对实际摄像机参数及成像噪声特性进行分析,进而给出了相应的视觉传感器仿真部分的实现。实验结果表明,该视觉仿真部分具有良好的真实感和实时性。

地面无人平台视觉导航定位技术研究

地面无人平台实现自动驾驶等功能的核心难题在于如何感知其所处环境并获得自身在环境中的实时状态。机器视觉作为地面无人平台在复杂环境下实现自主导航及定位的重要手段,近年来得到了快速发展。系统性地分析了视觉定位与地图构建系统的基本架构,并对该架构包含的图像信息预处理、视觉里程计、回环检测、全局优化和地图构建模块分别进行了详细介绍。针对各模块所涉及的关键技术,总结了近些年来国内外主流的研究成果,对比分析了各个关键技术中主流方法的性能,并展望了地面无人平台视觉导航定位技术的发展方向。

基于ε滤波和反馈误差学习原理的自适应逆控制

如何调节逆控制器是自适应逆控制的一个关键.本文采用基于ε滤波和反馈误差学习原理的方法来解决这个问题.利用反馈误差学习原理调节逆控制器,利用ε滤波方法在线构造反馈控制器,从而构成一个非线性自适应逆控制系统,使得被控对象的输出跟随指令输入.仿真结果表明了这种方法的有效性.

地空协同无人系统综述

地空协同无人系统作为新质跨域智能作战力量已成为世界强国开展军事技术竞争的前沿方向。本文首先总结了地空协同无人系统的概念、功能及发展目标,分析了世界主要国家制定的专项规划,从形成智能作战体系、改变战场攻防平衡及全面提高作战效能三个方面阐述了地空协同无人系统对未来战争的重大意义;其次,针对其面临的环境复杂、资源受限和平台异构等约束条件,从分布式态势认知、适应性智能导航及异构系统协同控制等方面总结了地空协同无人系统需要突破的关键技术;最后,为应对智能化战争挑战,从技术瓶颈、平台建设及政策支持等方面提出发展建议。该研究可为地空协同无人系统在国防科技领域的研究、应用和发展提供参考。

嵌入式PC机及其在陆地车辆导航系统中的应用

本方介绍了嵌入式ＰＣ机ＰＣ／１０４系统的特点，阐述了该系统在陆地导航系统中的应用，给出了系统结构框图和软件流程图。

用多天线GPS测量载体姿态角

随着GPS的发展以及实际系统的需要,利用GPS测量舰船或飞机等系统的横倾角、纵倾角以及方位角已成为GPS应用的一个主要方向.本文讨论了使用多天线、多通道GPS接收机,通过测量其天线的载波相位模糊度,以进行系统的姿态测量.给出了两种姿态角的估算方法,并对两种方法特点及应用进行了说明和比较.