受控五杆机构实现轨迹的“补偿运动”研究

以优化后的四杆机构为受控五杆机构的初始机构，按受控机构学原理，计算精确实现Ｎ点所构成轨迹的受控构件的补偿运动；进而研究实现Ｍ点（ＭＮ）构成轨迹的可行性。

齿轮机床补偿运动误差的测试与诊断

本文基于齿轮机床为适应加工斜齿轮需要都具有补偿运动的功能,阐述了一种新的补偿运动误差的评定、诊断方法及系统。据相关准则,新方法将运动误差变换到轮齿的法向进行考察并计入几何误差,及力、热效应的影响。新系统不需像传统方法一样采用精密元件组成基准系统,而是采用经被测机床精切后的工件齿轮作测量元件,运用误差相关(工件误差与补偿运动误差相关)和误差分离的原理,求解补偿运动误差和工件齿面波度误差,并捕捉二者误差的主源。显然,这是对传统方法的一次撞击。文章论述了新系统的原理、特性及误差主源的诊断过程。最后还给出了实例。

一种改进的基于惯导运动补偿的实时成像方法

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时和远距离的特点。通过发射大带宽信号,获得距离向的高分辨。通过平台相对静止场景的运动形成合成孔径,获得方位向的高分辨,SAR平台的运动是成像的基本条件。对于机载SAR,由于载机在大气中飞行时受到大气湍流等因素的影响,不可能保持理想的运动状态,必然会产生运动误差,运动误差会导致相位误差和包络移动,从而导致图像散焦等问题。如何对SAR进行运动补偿是实现成像的关键。基于惯导数据的运动补偿是实现高分辨成像的重要手段之一。根据惯导数据的特点,结合卡尔曼滤波原理和SAR成像的几何模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的惯导数据滤波和重采样方法。该方法可以有效剔除运动参数野值,精确地获得雷达平台的运动参数。文中所提出的运动补偿方法能和SAR成像算法很好的结合,实测数据的成像结果验证了该方法的准确性和有效性。

多子阵SAS方位空变运动补偿子孔径算法

为解决方位空变的侧摆和偏航误差存在情形下合成孔径声纳的快速运动补偿与成像问题,提出一种多子阵合成孔径声纳方位空变运动补偿子孔径算法。首先,建立运动误差存在情形下的双程距离历程模型,并利用泰勒级数展开对双根号形式距离历程进行近似;然后,利用子孔径运动补偿和单基等效处理,将含有方位空变的侧摆和偏航误差的多子阵回波数据转换为理想的单阵回波数据;最后,利用经典的单阵频域逐线成像算法,实现快速运动补偿和高分辨成像。仿真实验与实测数据成像结果均验证了所提算法的有效性。

滚仰式光电吊舱对地目标的平移运动补偿

由于挂载于某无人飞行平台上的滚仰式光电吊舱具有极大的速高比,因此在对地观测时,会在光电传感器的曝光时间内产生较大像移,使图像变得模糊不清,从而影响成像质量;同时,快速刷新的视频场景使操作手很难发现感兴趣的目标,也给跟踪捕获带来困难。针对此情况,本文提出利用惯导及光电吊舱信息求取相对目标运动的角速度,并通过设备的反向运动补偿来消除载体平移运动的不利影响。同时,本文还给出了补偿的应用条件限制及误差分析,并就目标距离、补偿角速度与观测角度、飞行高度的关系进行了仿真,接着对惯导测量误差及框架角误差对补偿角速度误差的影响进行了仿真分析。经过实际的挂飞试验验证表明:在不考虑光电吊舱运动范围受限情况下,光电视轴可长时间持续稳定地指向任一目标区域,输出清晰稳定的图像而不受载体平移运动的影响,从而给操作手的观测及操作带来极大便利。

多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法

为解决6自由度运动误差存在情形下的多子阵合成孔径声呐快速运动补偿与成像问题,本文提出一种多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法。在考虑6自由度运动误差随方位时间6阶空变特性的基础上,对双根号形式距离历程进行泰勒级数展开并保留至6阶项,进而推导得到严格解析的点目标响应二维谱,通过对传统四阶模型的距离多普勒算法进行改进,同时实现了6自由度运动误差的快速补偿和图像重建。仿真分析和实测数据成像结果表明了所提算法的有效性和高效率,可为大场景宽测绘带多子阵合成孔径声呐快速运动补偿和高分辨成像提供理论依据。

一种面向运动补偿效果分析的SAR成像仿真技术

基于机载SAR运动补偿和成像理论,设计并实现了一款基于惯性测量与相位梯度自聚焦算法的SAR成像仿真演示软件,重点模拟和分析了不同误差源对SAR成像的影响,以期帮助深入理解SAR成像过程的误差因素及其对成像结果的影响。

基于NDT配准与轮式里程计的激光雷达运动畸变补偿算法

激光雷达是广泛应用于同时定位与地图构建(SLAM)的测距传感器,普遍基于旋转机制收集周围环境的几何信息。当扫描期间激光雷达发生移动时,生成的点云会产生运动畸变,降低SLAM系统的准确性。在激光雷达SLAM算法设计中,为使雷达运动的估计结果更为精确,文中提出一种基于正态分布变换(NDT)和轮式里程计的激光雷达运动畸变补偿算法。首先,使用轮式里程计以高频测量方式对雷达运动进行估计,可补偿部分运动畸变。其次,设计一种基于NDT配准算法的误差处理方法,通过对点云的精准匹配降低里程计漂移的影响,实现雷达运动精确估计,进而精准补偿运动畸变。文中采用数据集以及真实场景实验对提出算法进行测试。实验结果表明,与传统里程计辅助方法相比,提出的算法能够优化运动畸变补偿效果,降低轨迹累积误差并生成全局一致地图。

面向三维多目标追踪的运动补偿优化方法

三维多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度.现有的追踪方法大多从外观特征或运动特征出发计算两帧之间物体的相似度,而基于运动特征的方法通常根据当前帧和历史帧三维包围框之间的交并比(Intersection over Union,IoU)进行关联,然而这种方式在观测点物体自身运动时存在严重缺陷.在观测点物体自身进行运动时,观测到的两帧数据将处于不同的局部坐标系,导致无法使用运动模型准确预测已追踪物体在下一帧中的位置.本文针对上述问题,通过引入观测点自身的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)或全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据,在一帧数据到达之后计算当前帧局部坐标系与上一帧局部坐标系之间的旋转和平移关系,并对已追踪的物体状态按得到的坐标变换关系进行运动补偿,使其抵消因观测点自身运动造成的偏移量.这种运动补偿增强了追踪模块的数据关联环节,提高追踪时三维包围框的关联成功率,降低误关联数量,改善三维多目标追踪的精度.在相关追踪框架及KITTI数据集上的原型验证表明,所提的运动补偿优化方法实现了1%左右的精度提升.

结合偏航校正的合成孔径声呐大测绘带运动补偿方法

传统基于频域补偿相位的运动补偿方法难以校正姿态误差造成的波束照射方向偏转,因此提出了一种基于偏航校正的合成孔径声呐大测绘带运动补偿方法。首先,利用时延的距离空变特性校正时延估计野值,提高估计精度和稳健性;其次,通过在后向投影算法的成像过程中对实孔径成像网格进行旋转来校正偏航造成的波束照射方向偏转;最后,通过分段二维轨迹估计和分段成像克服运动误差的距离空变特性,实现大测绘带运动补偿。仿真结果表明,所提方法能够有效抑制偏航误差导致的点目标图像主瓣展宽、旁瓣升高和模糊现象。实验结果表明,相比于参考方法,所提方法在小偏航角和大偏航角条件下均显著提高了成像质量,有效校正了偏航造成的运动误差,实现了大测绘带精确成像。

用于超声散斑跟踪血流测速的多角度平面波局部运动补偿

血流速度剖面用于计算壁面剪切率等血流动力学指标,与动脉粥样硬化病程发展密切相关。超快超声散斑跟踪广泛用于血流速度剖面估计,然而多角度平面波复合成像存在血流散射体的运动伪影,不利于流速估计。提出了一种多角度平面波复合成像的局部运动补偿法,对射频信号时间序列的相邻帧进行局部运动补偿来消除不同径向位置的运动伪影,从而提高流速测量准确性。相比直接相干复合,B-MoCo法将仿真、仿体实验中流速测量结果的归一化均方根误差平均减小了10.37%、37.82%,说明了B-MoCo法的有效性。基于兔骼动脉的实测实验进一步证明了B-MoCo法的临床可行性。综上,B-MoCo法能够有效提高血流速度剖面的测量精度,有助于相关心血管疾病的早期诊断与病程监测。

机载高分辨率SAR运动补偿研究

对机载合成孔径雷达而言,为了实现高分辨率成像,需要补偿空不变相位误差和空变相位误差。本文主要讨论了采用最小二乘相关算法补偿距离空变相位的方法,同时还进一步论述了子孔径、频域分割、精确的地形和孔径三种算法对方位空变相位的补偿,为SAR运动补偿研究提供了相关技术参考以及未来发展展望。

基于BP神经网络的甲板运动预报与补偿技术

在全自动着舰过程中,考虑甲板运动对全自动着舰成功率的影响。针对舰载机响应滞后带来的甲板和舰载机纵向高度不同步的问题,采用甲板运动预报技术对舰船未来有效时间内的运动参数进行预报。建立基于正弦波组合的六自由度甲板运动模型,基于反向传播(BP)人工神经网络建立甲板运动预报模型,提出采用反向传播优化算法减小预报模型训练更新时间,提高预报模型速率和精度。基于超前网络建立甲板运动补偿模型,结合着舰导引系统确保舰载机与甲板运动同相位。建立飞机运动模型,并通过仿真实验,验证甲板运动预报和补偿技术的可行性。

一种基于并联机构的运动补偿式抱桩器设计及仿真

海上风机的施工难点之一为桩柱的安装,其在安装过程中需经受海浪、海风和海床土壤条件等复杂多变的海洋环境影响,容易发生倾斜,影响施工进度。抱桩器可用于扶正导向桩柱,抱桩器的性能也是影响海上风电发展的因素之一。文中针对新形势下风电发展需求,利用并联机构,提出了一种基于Stewart构型的可进行运动补偿的抱桩器,详细介绍了其补偿抱桩的思路,结合海浪补偿原理、抱桩作业过程给出了一种配套的控制方法,以提高抱桩安装中所存在的精度以及效率问题,并通过ADAMS仿真予以验证其合理性,从而为之后的设计提供参考。

自动驾驶多目标追踪运动IMU局部信息补偿优化

多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度。通过引入观测点自身的惯性测量单元(IMU)或全球定位系统(GPS)数据,在一帧数据到达之后计算当前帧局部坐标系与上一帧局部坐标系之间的旋转和平移关系,并对已追踪的物体状态按得到的坐标变换关系进行运动补偿,使其抵消因观测点自身运动造成的偏移量;这种运动补偿增强了追踪模块的数据关联环节,提高追踪时三维包围框的关联成功率,降低误关联数量,改善多目标追踪的精度;在相关追踪框架及KITTI数据集上的原型验证表明,所提的运动补偿优化方法实现了1%左右的精度提升。

天基逆合成孔径雷达脉内脉间运动补偿及高分辨成像

近年来,太空态势感知在军用和民用领域都得到了越来越多的关注。天基逆合成孔径雷达(SBISAR)能够实现对空间目标的高分辨成像,支撑部件提取、姿态估计、类型识别等后续任务,是太空态势感知的重要工具。然而,在SBISAR成像场景下,平台与空间机动目标间存在复杂的相对高速运动,传统距离-多普勒成像方法不再适用,必须进行运动补偿。本文针对高速径向速度下传统“停—走—停”模型失效、长相干积累时间内目标转速不一致的两个典型误差来源,分别设计了脉内运动及脉间运动补偿算法。首先,建立SBISAR成像的信号模型。然后,基于最小熵准则构建参数估计代价函数,通过估计目标对应回波信号的调频率,构造补偿项进而实现脉内补偿。同时,建立图像熵代价函数,在估计转动参数后,完成对目标转动的空变相位补偿。所提算法有效解决了天基高速机动背景下传统距离-多普勒成像方法的距离像展宽、方位散焦问题,实现了SBISAR对空间目标的高分辨成像。通过基于仿真数据的实验分析,验证了所提算法的有效性。

运动补偿栈桥变幅液压系统设计

针对海上风电运维栈桥系统主动运动补偿技术研究,设计液压驱动栈桥实现补偿功能,满足复杂海况下人员登临需求。主动三维运动补偿栈桥系统主要包括变幅、回转、伸缩三大机构,通过这三大机构的复合主动补偿控制实现头部登临的位置无缝顶靠或悬停,实现作业人员安全登临。利用6自由度平台模拟船舶海况下运动,进行栈桥顶靠测试。结果表明栈桥与平台实现无缝随动,整体实现了主动补偿技术要求,进一步验证了液压系统设计。栈桥采用液压驱动,就其变幅液压系统设计进行阐述,为相关主动补偿研究提供借鉴。

基于PSO联合运动补偿的ISAR成像算法

在传统的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的运动补偿通常需要先进行包络对齐实现一维距离像对准,再进行相位校正,这种补偿方法称为级联运动补偿。低信噪比下的级联运动补偿容易增加误差积累,最终导致图像模糊散焦,严重影响成像质量,针对该问题文中提出了一种基于粒子群优化(PSO)联合运动补偿的ISAR成像算法,该算法分解目标的运动模型,通过高阶次展开,设置参数向量,通过图像的锐化度作为代价函数,寻找向量参数的最优值进行目标的联合运动补偿,使得ISAR成像得到最佳效果。在最优参数求解过程中,本文采用PSO算法,运算时实现更快收敛,该算法提高了模型的求解速度,得到聚焦效果更好的ISAR成像。通过仿真数据和外场实测数据验证了算法的有效性。

基于频域脉压运动补偿研究

目标高速运动将导致脉冲包络在不同重复周期发生走动,当走动距离大于信号带宽分辨率时,脉冲间相参积累效率将大大降低。尤其是导引头本身处于高速运动中,其弹目径向速度一般会超过好几马赫,因此极有可能遇到距离走动问题。本文通过分析距离走动对MTD的影响,提出了一种在频域脉压实现运动补偿的技术。仿真验证表明,本文的方法能够在弹目径向速度未知的情况下,补偿由于导引头高速运到造成的跨距离单元问题,实现长时间脉冲间相参积累。

基于运动补偿的工业机器人取放轨迹控制方法

在取放工作中,各种外部干扰可能导致工业机器人的操作偏离预定轨迹,从而影响取放轨迹的定位精准度,为此,提出了基于运动补偿的工业机器人取放轨迹控制方法。首先,利用运动补偿算法,提取工业机器人的取放轨迹特征,然后,建立工业机器人取放轨迹预测方程,根据轨迹预测方程设定工业机器人的取放限制条件,最后,确定工业机器人取放轨迹,实现工业机器人取放轨迹控制。结果证明,该方法实现了取放轨迹的精准定位。