视觉跟随导航参数获取算法与验证系统的设计

视觉跟随导航参数空间坐标转换环节是连结视觉环境感知与移动机器人运动控制的关键步骤。为了兼顾移动机器人视觉跟随导航参数转换的实时性和准确性,本文结合摄像机针孔模型,并加入一定约束条件与假设条件,设计了一种适用于单目视觉感知局部区域近似平面的导航参数空间坐标转换算法。同时,研究基于Visual Studio 2013结合OpenCV库开发了导航参数转换算法验证软件并进行实验。试验结果表明,本文设计的算法测量值与理论值平均偏差为23.20mm,平均标准差为11.48,最小偏差值为5.02mm,能满足一般地面移动机器人单目视觉导航的要求。

RTK-DGPS融合惯性传感器的车辆导航参数计算方法

为实现农用车辆精确导航,提出一种RTK-DGPS融合惯性传感器的导航参数计算方法。横向偏差是利用惯性传感器采集的姿态角经几何变换补偿系统中存在的杆臂效应再进行计算得到的。试验结果表明,系统存在俯仰和侧倾时,此方法平均补偿了0.08 m的横向偏差,通过提高系统的定位精度得到了更精准的横向偏差。由于惯性传感器难以适用于磁场干扰较大的环境,为此,提出仅利用RTK-DGPS计算航向偏差的方法,即利用最小二乘法拟合RTK-DGPS动态定位点形成车辆行驶路径并进行计算。试验结果表明,车辆直线行驶、做圆周运动与沿任意曲线行驶时,惯性传感器与RTK-DGPS计算的航向偏差之间的平均误差分别为0.963 6°、3.641 8°与2.756 2°,验证了利用RTK-DGPS计算航向偏差的可行性。

基于自适应导航参数的智能车辆视觉导航

为提高导航路径识别的鲁棒性和实时性,采用了分区阈值二值化、噪声点搜索及滤波等图像处理方法,并对导航路径进行分区逐段识别;在路径跟踪方面,在获取的导航路径图像中选取远端路径和近端路径,以远端路径和近端路径的方位偏差量作为确定目标路径的依据,使提取的导航参数能适应导航路径的变化。根据四轮智能车辆模型进行路径跟踪仿真计算。在此基础上,采用两块数字信号处理器,对基于路径导航的视觉智能车辆进行了设计和试验验证。试验结果表明采用该方法设计的智能车辆具有较好的路径识别和跟踪控制效果。

大椭圆航法及其导航参数计算

提出了基于地球椭球模型的大椭圆航法,采用解析几何中的空间向量分析,推导出了初始航向角、航程和偏航量的计算公式。算例分析表明,该公式可以解决航海中不同参考椭球下大椭圆航法的导航参数计算问题,航程计算精度高达10-3m。

一种视觉导航参数的改进提取算法

视觉导航过程中,由图像处理单元对CCD采集的图像进行处理以提取导航参数。传统的导航参数提取方法提取速度慢,且提取路径模糊。本文针对应用DSP的视觉导航提出一种改进的导航参数提取算法,该算法计算量小,且易于优化,实现了导航参数的高速提取,并且提取出的路径清晰准确。

改进AOA模式的大田农机无人驾驶导航参数检测系统设计

卫星导航、视觉导航和雷达导航的成本昂贵、系统构成复杂和适用作业场景有限,在生产特征呈现区域化、适度小规模和分布零散的国内南方水田难以实现便捷跨区域作业和无法适用多农业场景。针对上述问题,该研究以大田环境下无人驾驶农机的牛耕式往复作业路径模式为背景,提出了改进AOA(信号到达角度,Angle-of-Arrival)模式的农业机械无人驾驶导航参数检测系统。该系统采用UWB(超宽带通信,Ultra Wide Band)基站-标签作为检测传感器,设计了TBZ(田边双基站-车身纵向双标签)和TBH(田边双基站-车身横向双标签)2种传感器布置方式,实现农业机械无人驾驶过程中导航参数的快速精准检测。静态试验结果表明:对于2种传感器布置方式,在固定的基站间距和标签间距下,随着标签间距或基站间距的增大导航参数检测精度均有所提高,横向偏差检测误差≤8 cm,航向偏差趋近于0,但不大于1°,并通过正交组合试验方差分析明确了2种传感器布置方式的关键参数对横向偏差和航向偏差检测精度影响的显著性,确定了主次因素和较优参数组合。动态试验结果表明:随着车速增大,横向偏差和航向偏差的检测精度有所降低,横向偏差误差均不超过10 cm,航向偏差的检测误差均小于3°,变异系数均小于10%,说明动态环境下自主导航参数检测系统仍具有较高的检测精度,可满足农机大田自主导航作业需求。研究结果可为研制低成本、高精度和便捷的无人驾驶系统提供参考。

农业AGV视觉导航参数提取与轨迹控制分析

AGV在农业领域的应用,存在定位导航精度不高的问题,因此还要加强相关技术的开发应用。在对农业AGV视觉导航技术展开分析的基础上,文章结合AGV结构功能,对小车视觉导航参数提取方法展开了分析,然后对小车的运行轨迹控制过程进行了探讨,为关注这一话题的人们提供参考。

基于非线性优化的激光无人叉车导航用外部参数的自动校准系统

随着移动机器人SLAM导航技术的发展,采用基于工厂的实际环境进行导航的激光无人叉车已逐渐得到大量的应用,而激光无人叉车导航所使用的相关参数的精确性对激光无人叉车导航的精度和稳定性有很大的影响。因此,针对工业场景应用中的基于实际周围环境导航的激光无人叉车,对其相关导航用外部参数进行自动校准的问题开展研究非常必要。针对激光无人叉车的导航用外部参数进行自动校准的问题,采用高斯牛顿迭代法求解根据激光无人叉车运动学模型所计算得出的里程计位姿变化量和根据激光扫描帧匹配所计算得出的激光里程计位姿变化量之间偏差的最小化非线性函数,从而得出校准后精确的导航用外部参数数值,有效提高了激光无人叉车建图和定位的准确性。

一种大椭圆航法导航参数计算方法研究

针对现代精确航海中的大椭圆航法导航参数计算问题,文章在分析了已有方法的基础上,通过解析几何中的空间向量分析方法对导航参数计算公式进行推导,得出了两种不同情形下大椭圆航法航程、航向角与偏航量等参数的新计算公式,然后通过算例对导出的公式精度进行验证。结果表明,公式计算精度较高,满足远距离、高精度的导航要求。同时,本文的方法具有计算公式简洁、易于实现的特点,适用于GIS环境下精确航海计算。

一种新的INS/GPS组合导航技术

基于GPS测姿技术的发展,研究了以位置、速度和姿态信息作为观测量的INS/GPS组合导航系统的卡尔曼滤波算法。详细推导了这种组合方式的观测方程,并将该组合技术应用于某飞行器。仿真表明,增加姿态信息作为观测量可有效地提高系统导航参数的估计精度和速度。

惯性导航位移参数在大地坐标系中的严密计算方法

对高速移动的物体进行连贯、精准的全球实时定位,需要运用在多方面互补的全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)进行组合导航(GNSS/INS)。针对两种导航系统所属坐标基准不统一的问题,提出了以全球导航卫星系统所依据的大地坐标系为基准,将惯性导航系统测得的三轴位移参数转换为参考椭球上沿大地经度、大地纬度和大地高方向位移值的严密计算方法。从而实现该组合导航系统中两种不同基准导航参数的精确融合,进而有效增强了GNSS/INS组合导航系统的精确性、稳定性和可靠性。

自航式诱饵捷联惯性系统构建与导航控制参数解算

捷联惯性技术有着许多突出优点,自航式声诱饵可利用陀螺仪和加速度计构建捷联惯性系统,以提高航向角、姿态角等导航控制参数精度,降低陀螺启动时间。通过研究给出了此系统下诱饵航向角、姿态角、速度、位置、深度等导航控制参数解算方法。

一种基于人工标志的室内视觉导航方法

针对具有预设标志点的场景,提出了一种基于影像序列的室内视觉导航方法。首先讨论了编码标志和普通标志进行设计与布设方法,进而根据标志点的结构特征对在实时获取图像上的特征点进行自动提取,然后根据预设标志点的实际位置及其与相应像点坐标,利用物点与像点的透视关系解算摄像机中心的位置和姿态。最后在研究视觉导航的误差来源的基础上,对室内视觉导航精度进行了理论分析。实验结果验证了基于人工标志的室内视觉导航方法的可行性和有效性。

一种具有鲁棒性的滤波算法在INS/GPS组合导航系统中的应用研究

研究了一种虚拟状态滤波算法与UD分解法相结合的方法,并将其应用于组合导航系统的导航参数估计过程中。仿真结果表明:虚拟状态滤波与UD分解法相结合的方法,可以有效地抑制滤波发散,增强系统对环境的适应性,大大提高组合导航系统的快速性。

农田作业机器人视觉导航目标曲线检测算法研究

为研究农田作业机器人视觉导航信息的提取方法,以自然环境下采集的曲线特征较为明显的农田图像为研究背景,根据图像RGB颜色特征,利用颜色聚类算法,将导航路径从复杂的背景中提取出来.并对得到的二值图像进行形态学处理以消除噪声,然后对图像逐行扫描检测出导航路径的中心离散点,利用最小二乘法拟合出导航路径,并提出一种新的导航参数的获取方法.试验结果表明:该算法具有速度快、精确度高的优点;在作业环境具有较强的曲线特征等情况下有较好的检测效果.

某导航系统解析冗余与容错技术研究

研究了解析冗余及容错技术在某型飞机综合导航系统中的应用 ,并就此相应的数学模型和故障检测方法进行了讨论 。

惯性导航地面模拟训练系统

本系统能显示各种飞机、机场和景物,构成如同空中的飞行环境。同时将实际航空惯导的状态选择器和控制显示器与计算机联接,通过操纵其开关和按键,把地面上惯性导航系统难以获得的各种信息,形象逼真地显示在控显窗口和大屏幕上。对于认识惯性导航功能、原理和对准;掌握导航参数定义、计算、操作和显示;熟悉空中改航、校正、记忆及人工/自动操作;训练空地勤人员使用惯性导航;研究各种误差源对导航参数的影响等都有一定实用性。

光谱导航技术在果树果实定位中的应用

将光谱技术与导航技术有机结合是光谱分析技术的一个新颖且重要的应用方向。果实表面的反射光谱特征是果实物质的一种固有特征,果实与树叶、树枝的反射光谱在多个波段都有明显差异,根据果实表面反射光谱的不同,进行导航定位是一项具有实用意义的研究课题。文章提出了一种光谱导航技术,将果实、树叶、树枝的反射光谱作为一个重要的导航参数,利用其差异进行导航。研究结果表明,果树叶光谱在可见-红外区具有明显的"平坦效应";果树枝光谱则是在很宽的波长范围内具有平稳的上升趋势;而果实的反射率具有波动性变化。在850 nm处果实和叶子之间的反射率有较大差别,在这个波段附近设计阈值,则很容易识别果实与树叶。所提出的方法不仅可以快速区分果实、树叶和树枝,还可以有效消除外界环境的干扰。与传统的计算机视觉导航方法相比,光谱导航技术在果树果实定位方面具有一定的特色。

一种双导航系统组合定位数据概率圆半径的评定

对于由双导航系设备(系统)进行组合后的定位输出数据,所获得的船位由于其各自的不确定度不同,将其融合后所得的船位应为双导航设备给出船位的加权平均,融合后的定位概率圆半径也应由不确定度进行新的重新评定。文中给出了基于不确定度的双导航设备组合后的定位输出数据融合评定,并给出了新的定位概率圆半径计算方法,使由双导航设备组成的组合导航系统的导航参数输出具有更好的可信度。其结论可推广至多导航设备(系统)的组合导航输出导航参数的评定。