基于滤波反步法的欠驱动AUV三维路径跟踪控制

研究了欠驱动自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)的三维空间路径跟踪控制问题.针对基于虚拟向导建立的三维路径跟踪误差模型,采用滤波反步法设计跟踪控制器,通过二阶滤波过程获得虚拟控制量的导数,避免了直接对虚拟控制量解析求导的复杂过程,同时滤除了高频测量噪声,增加了系统对噪声的鲁棒性.通过设计滤波误差补偿回路,保证了滤波信号对虚拟控制量的逼近精度.基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒项,保证了闭环跟踪误差系统状态的渐近稳定.仿真结果表明了该控制器对噪声干扰具有一定的鲁棒性,能够实现对三维路径的精确跟踪.

基于高斯混合容积卡尔曼滤波的UUV自主导航定位算法

针对过程噪声为非理想高斯分布时无人水下航行器(UUV)自主导航定位存在噪声模型失配的问题,将高斯混合密度模型与容积卡尔曼滤波(CKF)相结合,设计了基于高斯混合容积卡尔曼滤波(GM-CKF)的UUV导航定位算法。建立了UUV运动模型及观测模型,利用CKF完成各高斯分量的预测更新,并将更新结果进行融合缩减与加权求和,从而实现UUV自主导航定位。通过与EKF、UKF和CKF算法仿真对比实验,验证了GM-CKF可以提高估计精度;通过UUV湖试试验,验证了基于GM-CKF的UUV自主导航定位精度和稳定性优于传统算法,其计算时间满足实时导航定位的要求。

基于反馈增益反步法欠驱动无人水下航行器三维路径跟踪控制

针对欠驱动无人水下航行器的三维空间路径跟踪控制问题.基于虚拟向导建立载体坐标系下的三维路径跟踪运动学误差模型,首先设计跟踪误差反馈增益形式的线性控制项镇定位置跟踪系统,避免计算虚拟控制量导数的复杂形式;然后基于反步法设计动力学控制器,通过合理的选择控制器参数消除了部分非线性项,简化了虚拟控制量的形式,同时避免了采用传统反步法设计控制器时存在的奇异值问题,基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒反馈补偿项,保证了闭环跟踪误差系统状态的一致最终有界.仿真实验表明本文设计控制器能够精确跟踪三维曲线路径,并对外界干扰具有较好的鲁棒性.

基于组合EKF的自主水下航行器SLAM

针对标准扩展卡尔曼滤波(EKF)在噪声统计特性不准确、系统模型与实际模型无法完全匹配情况下滤波精度严重下降的问题,提出了一种基于Sage-Husa自适应EKF和强跟踪EKF组合的SLAM(同步定位与地图构建)算法.首先建立了AUV(自主水下航行器)的动力学模型、特征模型以及传感器的测量模型,然后通过Hough变换进行特征提取,最终采用组合EKF实现了自主水下航行器的同步定位与地图构建.海试数据仿真试验表明本文所提方法降低了噪声统计特性时变以及模型不精确对系统的影响,提高了SLAM系统的精确性和鲁棒性.

一位可重构三值光学处理器的设计和实现

文中对可重构三值光学处理器的原理和基本结构进行了详细的实验研究,证明了这种处理器的可重构性和重构电路的有效性.本次研究设计了实用的重构电路,使用小规模FPGA芯片、笔段式液晶显示器和高速光强传感器等元件,成功构造了一个像素位的可重构三值光学处理器.在实现的实验系统上,通过精心选择的50个实验用例,对三值光学处理器的全部42个基元和28个代表性逻辑运算器进行了研究.50个实验用例覆盖了所有可能的输入状态和各种基元组合情况.该文是对降值设计理论的第一次全面实践,为可重构三值光学处理器从理论到实际应用提供了实验基础和技术支持.

欠驱动水下航行器三维直线航迹跟踪控制

针对欠驱动水下航行器的三维直线航迹跟踪控制问题,基于虚拟向导建立了三维航迹跟踪误差模型,采用反馈增益反步法设计航迹跟踪控制器,通过合理选择控制器参数消除了部分非线性项,与传统反步法设计相比简化了虚拟控制量的形式,并且能够避免基于视线法设计导引律时存在固有奇异值点的问题.基于李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环跟踪误差系统的渐近稳定性.最后将设计的控制器应用于欠驱动水下航行器进行仿真实验,结果表明控制器具有精确的三维航迹的跟踪能力,并对外界干扰和模型参数不确定性具有较好的鲁棒性.

基于强跟踪CKF的无人水下航行器SLAM

针对基于容积卡尔曼滤波(CKF)的无人水下航行器(UUV)同步定位与地图构建(SLAM)存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢、对突变状态跟踪能力低等问题,通过在CKF中引入渐消因子和弱化因子,提出了一种基于强跟踪CKF(STCKF)的SLAM算法(STCKF-SLAM)。首先建立UUV的运动模型、特征模型、测距声呐模型,然后基于霍夫变换从多测距声呐测量数据中提取堤岸线特征,最终采用STCKF实现了UUV的同步定位与地图构建。基于UUV海试数据的仿真实验结果表明:相比CKF-SLAM算法,STCKF-SLAM算法保持了对突变状态的强跟踪能力,且均方根误差降低了13%,提高了SLAM系统的精确性,可应用于UUV长航时水下隐蔽作业。

基于蚁群算法的AUV全局路径规划方法

在大范围海洋环境中,应用蚁群算法对自主式水下潜器(AUV)的全局路径规划问题进行了研究。基于栅格环境模型建立了蚁群可视图模型,设计了蚁群信息素更新规则;给出了蚁群全局路径规划的操作步骤;针对蚁群规划路径不平滑问题,设计了切割算子和插点算子。仿真实验结果表明,蚁群全局规划算法非常适合于求解复杂环境中的规划问题,规划时间短、路径平滑。

具有PID反馈增益的自主水下航行器反步法变深控制

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;基于李雅普诺夫稳定性理论设计控制器参数消除了部分非线性项,得到的控制器的线性部分为状态变量的线性组合,具有PID控制器参数调节的形式;针对存在建模不精确、外界干扰和测量噪声时的闭环系统鲁棒性进行分析,保证了误差系统在扰动作用时的一致最终有界性.最后通过仿真实验验证了本文设计的控制器的有效性.

基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取

针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法。通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点。基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5%和26.1%,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点。

一次性口令身份验证系统的设计与实现

网络安全涉及身份验证等许多方面。介绍了一次性口令身份验证系统的原理和现状 。

基于Linux内核防火墙Netfilter的安全应用的设计方法

本文在分析 netfilter处理数据包过程的基础上 ,给出了在系统空间和在用户空间开发基于 L

在Web上实现基于角色的访问控制的一种方法

针对目前网络安全的形势，尤其是Web访问控制的需求，文章分析了基于角色的访问控制模型，探讨了通过使用安全cookie集在Web上实现该模型的方法，并对实例进行了说明。

基于几何覆盖率算法的传感器覆盖优化策略

区域覆盖率是传感器网络节点调度过程中的一项重要指标。现有的栅格统计法会因为栅格大小划分而导致计算精度与计算速度的矛盾,不利于大面积传感器网络的规划调度。针对栅格统计法的不足,提出了一种基于圆弧并面积算法的几何覆盖率算法,这种算法使用简单的几何运算代替栅格统计法中大量的循环统计,是一种快速且精确的算法,结合遗传算法,并利用几何覆盖率算法设计判冗余机制,形成了传感器网络覆盖优化策略。仿真结果表明利用几何覆盖率算法的优化策略能有效提高规划效率和计算精度。

基于测量数据的时空三维地形构建与可视化

基于无人无缆自主水下航行器及其测量传感器开展海洋环境勘察与监测是未来海洋开发的重要应用领域,测量数据的矢量建模及其可视化显示是其中的关键技术之一。针对AUV的多波束声呐地形测量数据,开展了地形矢量模型构建与可视化研究,给出了传感器数据处理与时空配准、海底地形坐标变换等方法,设计了一种优化的Delaunay三角网建模算法,构建了三维海底地形矢量模型,提出了三维矢量模型真实感表达方法。基于海试测量的离散数据完成了具有真实感特点的三维海底地形矢量模型的构建与显示,实验结果表明:所提出的研究方法是合理、可行的,克服了多波束声呐只能提供离散地形高程数据的缺点,其地形数据的连续矢量化处理与可视化显示的优点对于海洋环境立体化与可视化监测具有重要的意义和应用前景。

非平稳非高斯测量噪声条件下改进差分粒子滤波算法研究

针对非平稳非高斯测量噪声(NSNGN)条件下差分粒子滤波(DDPF)算法状态估计精度低、易发散的问题,提出了一种改进DDPF(IDDPF)算法.IDDPF算法采用高斯混合密度函数近似估计测量噪声,替代传统算法中测量噪声的高斯密度函数近似估计,采用似然函数的对数最大化法求解高斯混合密度函数模型参数,并将该模型应用于粒子权值计算,避免了高斯密度函数近似估计噪声模型所易于导致的粒子退化问题;通过建立水下目标纯方位角跟踪系统模型,将IDDPF算法应用于闪烁测量噪声条件下水下目标纯方位角跟踪问题的求解。50次Monte Carlo对比仿真实验结果表明:在NSNGN条件下IDDPF算法具有跟踪响应快、估计精度高、鲁棒性较好等优点。

基于HLA技术的飞机视景仿真系统研究

在基于HLA框架的飞机运动仿真系统中,在SGI图形工作站上创建了三维视景仿真联邦成员,基于pRTI和TCP/IP协议实现了三维视景仿真联邦成员与其他联邦成员之间的信息传递;应用Multigen Creator软件建立了飞机实体模型,在Vega实时仿真驱动平台上实现了飞机起降过程的场景控制与可视化仿真,并设计了多通道的渲染模式和多视角的观察模式,解决了SGI工作站与PC机之间数据通信过程中存在的字节序与存储结构问题,为飞机调度与飞行控制等算法研究提供了形象、直观的科学试验手段。

基于迭代扩展Kalman滤波建议分布和线性优化重采样的快速同步定位与构图

针对标准快速同步定位与构图(FastSLAM)方法中由于样本退化及贫化导致自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)及路标位置估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于迭代扩展Kalman滤波(Iterative Extended Kalman Filter,IEKF)建议分布和线性优化重采样的FastSLAM方法,通过IEKF融入最新观测值从而降低样本退化,为了降低样本的贫化,将重采样过程中复制的样本与部分被抛弃的样本通过线性组合产生新样本。建立AUV的运动学模型、特征模型及传感器的测量模型,通过Hough变换提取特征构建全局地图,采用改进的FastSLAM方法基于海试数据进行了AUV同步定位与构图试验,结果表明该文所设计的方法能够有效避免样本的退化及贫化,提高了AUV及路标的位置估计精度;此外,一致性分析结果表明所设计算法具有长期一致性。

浸出制油的发展及其主要技术指标与国外的差距

叙述了国内浸出制油的发展、现状及其主要工艺技术指标与国外先进水平的差距，并阐述了造成这种差距的原因。

一种新的油脂脱色工艺——预脱色与电子过滤

随着人们环保意识的日益增强，废白土给环境所带来的污染越来越受到人们的重视。同时，在达到同样目的的前提下，如何通过减少白土的用量来降低脱色成本，逐渐成为人们研究的焦点。本文所介绍的预脱色与电子过滤工艺可以有效地节省白土用量达５０％ 之多，经济效益十分显著。