基于PF/CUKF/EKF的移动机器人SLAM框架算法

提出了一种基于混合滤波的移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)算法框架,并利用统计理论对SLAM算法进行一致性评估,该算法框架将机器人SLAM中的联合后验概率分布分解为机器人路径部分及以机器人路径为条件的地图部分,使滤波器变成低维滤波,能够有效地提高计算效率.采用约束的无色卡尔曼滤波(CUKF)算法并融合新的观测数据使提议分布更加接近后验概率分布,并且能够精确估计移动机器人的位姿,进而通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法更新特征地图的位置.仿真实验表明该混合滤波技术为SLAM算法提供了一种有效可靠的途径,在一定条件下与其他SLAM算法比较会得到更高的精度要求.

基于SUT-EKF的DGPS/DR组合定位算法

针对基于DGPS/DR的移动机器人组合定位问题,采用一种尺度无迹变换扩展卡尔曼滤波(SUT-EKF)算法。根据组合定位系统中的状态方程是非线性的,并且观测方程是线性的特点,将SUT预测移动机器人位姿,利用EKF融合最新观测值更新机器人位姿。该算法在状态预测阶段避免计算Jacobian矩阵,从而有效地减小线性化对非线性系统误差的影响。仿真结果表明,该算法具有较好的滤波精度和稳定性。

基于概率的移动机器人SLAM算法框架

在移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)过程中,机器人本身位置不确定,其所处环境也不可预知,针对这些不确定性因素,应用贝叶斯规则作为理论基础,建立移动机器人SLAM算法的概率表示模型,通过扩展卡尔曼滤波器实现SLAM算法,并介绍一种激光雷达数据与特征地图的数据关联方法。实验结果表明,该方法为实现SLAM算法提供了一种有效可靠的途径。

基于小波的GPS基线解算精化处理技术及其应用

采用小波技术对GPS信号进行处理 ,提出基于小波变换的周跳与粗差的探测。利用基于小波变换的小波滤波法对于提高GPS双差相位观测值的信噪比具有较好的效果 ,对其相位观测值进行小波滤波 ,消除或削弱多路径效应和各种观测噪声 ,使其观测值得以净化。这种方法对于缩小模糊度搜索空间及提高模糊度解的有效性有明显的作用 ,从而提高基线解算的精度。

基于小波技术的GPS相位观测值周跳探测

该文根据小波变换对信号奇异性检测的原理对GPS相位观测值进行周跳的探测,将GPS相位观测值发生周跳处视作信号的奇异点,其小波变换后的系数具有模量极大值,通过对模量极大值点的检测确定周跳的位置,实验数据证明基于小波变换的周跳探测自动化程度较高,定位准确,由于形成双差过程中消除了一些相关误差的影响,其双差观测值的探测比单差观测值效果明显,而且周跳越大效果越好。

GPS变形监测信息管理系统的研制及其应用

为了及时处理GPS变形监测信息,分析预报监测体的稳定情况,建立了具有变形监测数据管理、数据分析、报表输出、图形管理等功能的GPS变形监测信息管理系统,该系统具有面向对象的风格和可视化特征。主要讨论了GPS变形监测信息管理系统的组成,详细介绍了各子系统的功能及实现方法,并已在地铁施工监测中得到了很好的应用。

CUKF算法及其在移动机器人组合导航中的应用

针对移动机器人位置的精确估计问题,提出一种附有约束的无色卡尔曼滤波(CUKF)算法。由于无色卡尔曼滤波(UKF)在处理非线性问题时,无需计算Jacobian矩阵或Hessian矩阵,从而有效地减小了线性化对非线性系统误差的影响。CUKF算法很好地利用了UKF的非线性滤波特点,在其基础上增加某种约束。将地理信息系统(GIS)环境下的地图数据库中的道路方向信息作为约束条件,通过引入拉格朗日函数解决具有约束的差分全球定位系统/航位推算(DGPS/DR)组合导航系统的非线性最优估计。仿真实验结果表明:CUKF比UKF能够更有效地提高定位精度。

多机器人导航中VRS的构建及定位算法研究

环境勘测机器人系统的一个重要发展方向是形成多机器人网络分布式结构,在这些多机器人的协作与导航中,机器人的精确定位一直是研究的热点问题,随着差分GPS技术的发展,其应用于机器人的定位非常普及,但随着基线长度的增加,常规差分GPS定位精度将随之降低,为此,利用多机器人自有资源建立差分GPS虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS),研究了基于VRS的差分GPS定位算法,它能够有效地克服常规差分GPS存在的缺陷,使移动机器人能够便捷地在较大空间范围内获得均匀、高精度和可靠的定位结果。该算法采用了GPS静态观测数据做模拟实验,其结果验证了该算法的有效性。

基坑监测数据管理系统的研究

主要讨论了基坑监测数据管理系统的组成,详细介绍了该系统的总体结构和各子系统的主要功能,分析了各子系统实现的主要方法.

小波在GPS相对定位中周跳探测的仿真分析

周跳的探测和修复是GPS相对定位数据处理过程中的一个重要组成部分,修复周跳首先要探测周跳。根据小波变换对信号奇异性检测的原理,对GPS相对定位中载波相位差分观测值进行周跳的探测,并结合实验数据进行计算机仿真分析。证明小波技术探测载波相位差分观测值中的周跳效果明显,其自动化程度较高、定位准确,在实际应用中具有很好的实用价值。

基于二次曲面的周期拟合GPS高程模型的研究

为了改善GPS大地高向正常高转换的精度,提出了基于二次曲面的周期拟合解算GPS高程异常的新思路。首先用二次曲面函数拟合消除趋势项,然后通过离散傅立叶变换提取频率信息,从而获得各种不同周期函数,高程异常值可以通过各种不同周期函数的叠加来获得。实际数据表明该方法不仅计算简单而且较常规的拟合模型有较好的应用价值。

横向荷载作用下RC多T梁上部结构的受力性能

基于实体退化壳单元理论,采用分层单元模拟了混凝土和构造钢筋,采用组合单元模拟了受力纵筋;并利用弥散裂缝模型、关联流动法则和Madrid强化准则等来描述了混凝土的材料非线性,推导了非线性薄壁壳单元的统一单元模式,研究了横向荷载作用下RC多T梁上部结构的裂缝发展和钢筋屈服等性能。结果表明,RC多T梁的主梁先于横隔板开裂,与偏载加载或中载加载的加载方式无关;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,受载较大的主梁荷载横向分布系数略趋于不利变化;偏载加载至结构破坏时,部分主梁的纵向受力钢筋已进入塑性阶段,而中载加载至结构破坏时,所有主梁的纵向受力钢筋均进入塑性阶段。所得结论为多T梁设计提供参考。

PC多梁式梁的横向受力非线性分析

为研究破坏全过程中预应力钢筋应力变化、主梁和横隔板裂缝发展及其对荷载横向受力分布的影响,建立PC多梁式梁的计算模型,利用弥散裂缝模型等来描述混凝土的材料非线性性能,根据PC多梁式梁的结构受力机理和受力特点,设计了中载加载和偏载加载工况,并对横向受力性能指标进行相应的计算分析和综合评价.研究表明:建立的PC多梁式梁力学计算模型是正确的,主梁和横隔板开裂顺序与荷载布置方式有关,中载作用下横隔板先于主梁开裂,偏载作用下主梁先于横隔板开裂;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,荷载横向分布趋于不利变化;预应力钢筋应力在结构处于弹性阶段增长缓慢,其后应力迅速发展直至屈服.

混凝土疲劳变形曲线三阶段的比例关系与应变速率

为更加准确地描述混凝土疲劳变形曲线的演变规律,对变形曲线三阶段的比例关系及其应变速率的变化规律进行了研究。定性分析了疲劳应变速率的变化趋势和特征,提出了基于疲劳应变速率划分疲劳变形曲线三阶段的方法,在此基础上,采用回归分析的方法分析了三阶段的比例、应变速率与应力水平和疲劳寿命之间的关系,建立了基于三阶段比例关系和应变速率的疲劳变形曲线演化方程。结果表明,基于应变速率划分疲劳变形曲线的三个阶段比目测法具有更高的精度,基于三阶段比例关系和应变速率的疲劳变形曲线演化方程能更充分地描述疲劳变形曲线的细部特征。

一种改进的联合相容SLAM数据关联方法

数据关联是SLAM的难点之一。联合相容分枝定界算法(JCBB)虽能得到可靠的关联结果,但计算量随观测数目的增加而迅速提高,实时应用受到限制。通过给定联合相容配对个数的上限,对JCBB算法进行了改进,提出了一种快速JCBB算法(FJCBB)。FJCBB与JCBB有相同的关联效果,但计算量随观测数目的增加变化缓慢。当观测数目较大时,FJCBB的计算时间大幅减小,优势十分明显。最后,通过大量实验,验证了该方法的有效性。

尺度Unscented变换在同时定位与地图创建算法中的应用研究

同时定位与地图创建(SLAM)问题中运动及观测模型都是非线性的,当采用常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)处理时需要通过Jacobian矩阵来线性化,由此带来的线性化误差影响了算法的一致性。本文将scaled unscented变换(scaled unscented transformation,SUT)以两种不同的方式运用到SLAM算法中,一是将整个状态方程进行SUT变换,用UKF完全代替EKF进行状态估计;二是只对状态向量中的机器人位姿进行SUT变换,地图特征的预测及整个状态的更新还是用EKF处理,以一种混合的方式进行状态估计。最后通过大量的Monte-Carlo仿真实验表明,两种方法都能有效地降低EKF的线性化误差,且第二种方法计算效率更高。

稀疏扩展信息滤波SLAM算法的稀疏规则研究

稀疏规则是扩展信息滤波性能的关键。在现有的稀疏规则中,精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则有较优的性能,但有其适用上的缺陷。通过将稀疏扩展信息滤波(SEIF)与精确稀疏扩展信息滤波(ESEIF)的稀疏规则结合起来,提出了一种组合的稀疏规则。该组合规则能适用于任何的探索环境,还充分利用了ESEIF稀疏规则的性能优势。最后,通过大量的Monte-Carlo仿真实验,验证了该方法的有效性。

含钢内衬增强纤维缠绕筒横向抗冲击性能研究

以两种φ120 mm含钢内衬增强纤维缠绕筒为研究对象(一种为纯玻璃纤维缠绕筒,另一种为玻、碳纤维混合缠绕筒),进行落锤冲击试验、三点弯曲试验和悬臂弯曲试验,研究这两种含钢内衬的不同纤维缠绕筒在横向低速冲击下的抗冲击性能。对比试验表明,玻、碳混合缠绕筒的整体刚度比纯玻璃纤维缠绕筒高。悬臂弯曲试验中纯玻璃纤维缠绕筒和玻、碳混合缠绕筒的钢内衬主应力随载荷的变化率分别为64.39 MPa/kN和79.77 MPa/kN,表明玻、碳混合缠绕筒的钢内衬对外载荷更为敏感,钢内衬的抗冲击能力下降。

林业机器人组合导航数据处理方法

基于单基站DGPS/DR组合导航,分析林业机器人运动规律,根据其运动方程非线性和导航数据线性的特点,提出采用比例无迹变换线性化运动方程和广义卡尔曼滤波处理综合组合导航数据。阐述了此方法的完整处理过程,并仿真分析比较了此处理方法与其他方法的效果。结果表明,此方法不损失定位精度,且求解速度快、可靠性好。

GPS高程测量精度试验与分析

详细论述了 GPS高程测量的主要误差来源 ,利用实测数据对 GPS高程测量成果的精度及稳定性进行分析比较 。