基于时空数据挖掘的无人机航线自动寻优规划

为了解决无人机航线规划安全越障问题,提出基于时空数据挖掘的无人机航线自动寻优规划方法研究。采用线性插值方法补全缺失航线数据,完成航线数据预处理;划分航线集的时间尺度与空间尺度,通过矩阵分解处理提取时空特征;应用蚁群算法制定航线规划程序,实现无人机航线的自动寻优规划。测试结果表明,应用提出方法获得的时空数据挖掘深度系数平均值分别为9.05与8.91,无人机航线寻优规划收敛速度较快,可安全避开所有障碍,解决复杂环境下无人机航线规划安全越障问题。

基于UWB的无人机自主导航系统设计

针对卫星拒止环境下的无人机导航,提出一种基于超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)技术的局部定位系统,实现无人机定位与导航。首先利用UWB技术实现测距,进而解算无人机在局部坐标系下的三维坐标,然后基于扩展卡尔曼滤波(EKF)融合多传感器数据以提高无人机的定位精度。基于开源飞控Pixhawk搭建了无人机飞行验证平台,将UWB定位系统数据与飞控传感器数据融合,对无人机在局部坐标系下的自主飞行进行了仿真。最后通过实验验证了基于UWB的多传感器数据融合导航在无人机自主导航控制上的可行性,实现了无人机在地面平台上的自主起降、对地目标伴飞等飞行导航任务。

北京冬奥会北斗位置服务平台的设计与实现

近年来,随着全球卫星定位技术的不断提高与完善,位置服务相关产业已成为全球发展最快的科技产业之一。但在室内、地下等全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡环境下,无法实现精准连续定位,很难构建出一种室内外连续高精度位置服务系统。基于北斗微基站室内外无缝定位技术构建的北斗冬奥应用系统,已服务于2022北京冬奥会张家口赛区国家跳台滑雪中心,为比赛期间冬奥会场馆内外工作人员提供了在线实时定位、导航和授时等高精度位置服务,为冬奥会现场指挥管理中心提供了人员设备位置监视、场馆安全态势和应急救援调度服务支持,完成了中国北斗在冬奥场馆的大规模、高精度、高水平应用。全面介绍该北斗冬奥位置服务平台的设计架构、关键技术以及服务能力,为室内定位产业化推广和大范围应用提供思路。

模糊度函数法中适应度函数的自适应设计

针对采用余弦适应度函数的模糊度函数法的适应度评价受噪声影响较大的问题,提出了基于信号载噪比的滤波适应度函数法。分析了余弦适应度函数的特点,对适应度函数的观测噪声进行分析建模,构造出基于信号载噪比的滤波适应度函数,并实现了对观测噪声的自适应。试验结果表明:与原算法相比,滤波适应度函数算法能够更好地抑制观测噪声对适应度评价的影响,提高模糊度函数法的成功率。

时滞滤波超紧耦合跟踪环路设计

针对惯性导航系统(INS)的引入导致超紧耦合跟踪环路的响应时间常数增大的问题,提出了基于时滞滤波的跟踪环路。介绍INS辅助锁相环环路的数学模型;对INS辅助全球定位系统跟踪环路的误差进行了建模分析,明确了环路跟踪误差与更新时间的相关性;将时滞滤波引入跟踪环路的结构设计中,降低了时间相关性。理论与计算表明,时滞滤波的引入能够明显改善超紧耦合系统中跟踪环路的时间常数,提高跟踪环路的性能。

分布式测试系统同步时钟校准的频率测量方法

针对传统的授时系统不适合分布式测试中时间同步的问题,提出了一种利用GPS和无线电广播的方式对分布式测试系统进行时间同步及时钟校准的方法。该方法通过主站提取GPS的时间信息和1 PPS脉冲并编码为授时命令,基站接收到授时命令后,立即解码产生时间同步信号,基站利用该信号对内部时钟进行频率校准,使各基站的时钟达到高精度的时间同步;当校准触发信号有效时,进入时钟校准模式,时钟校准电路在16个1 PPS脉冲内对晶体振荡器的频率进行精确测量,再根据时钟校准原理计算出晶振的偏差以及外部触发事件发生时的校准时间。实验结果表明,时钟校准后,各基站之间事件同步触发误差均为微秒量级,系统可靠性高、实时性好,可以广泛使用。

基于GPS的车辆智能管控系统实现

介绍了一种基于GPS的车辆智能管控系统实现方案。先介绍了系统的硬件平台组成,然后分析了系统的主要功能及工作原理,在此基础上对该系统的主要技术难点及解决方案进行了详细说明。

小波变换在信号边沿检测中的应用

对于天文导航系统中一般舰船存在的摇角问题,提出了水天线测量法,利用小波变换技术对水天线信号进行边沿检测。

微型仿生扑翼机控制器设计

针对微型仿生扑翼机载重量较小的特点,设计了一款微型扑翼机控制器。文章设计制作了扑翼机控制器的硬件电路,采用STM32F103T8U6作为主处理器,并设有陀螺仪、加速度计和磁力计。在此基础上将传感器的数据进行融合,采用基于四元数互补滤波的姿态解算方法求解出扑翼机的姿态角,以实际姿态角与目标姿态角的差值作为PD控制器的输入,输出量作为舵机控制量,提高扑翼机的飞行稳定性。文中所设计的控制器具有重量轻、尺寸小、与扑翼机契合度高的特点。

基于二自由度转台的双目视觉跟踪技术研究

为了对室内无人机进行辅助定位,文中设计了一套低成本且便携的基于二自由度转台的双目视觉跟踪随动系统。首先把两个摄像头分别置于二自由度转台上,通过双摄像机标定原理对相机进行标定。然后利用Kernel Correlation Filter(KCF)核相关滤波算法对目标进行跟踪,该算法通过对岭回归分类器的反复训练来完成对目标的跟踪。利用双目测距原理得到目标在三维空间的位置。由单片机发出PWM信号控制转台转动,大大提高了对目标的跟踪范围,实现了双摄像机对跟踪目标较为精确的测距,摆脱了以往单个摄像头在视频跟踪系统中的局限性,并且通过实验验证了该系统的有效性。

用干涉仪实测数据预报天线跟踪角度

在导弹飞行试验中,及时、准确地判别天线跟踪状态,是雷达完成测量任务的关键。分析了干涉仪测量值的误差项,给出了实时误差修正方法,提出并论证了用干涉仪测量值预报天线跟踪角度的一种新思路。用修正后的理论测量值替代野值和补齐未测到的段落。预报的天线跟踪角度误差小于0.45°,为判断天线跟踪状态提供了可靠的依据。

改进PV模型在北斗/GPS接收机中的应用

提出一种基于卡尔曼滤波器的改进10元素段落向量(PV)解算模型.该模型依据卡尔曼滤波器的时间相关性,利用由位置坐标、运动速度以及双系统时钟模型构成10元素的系统状态量,在多个历元内的伪距和多普勒频移观测量基础上进行滤波解算.静态定位测试结果表明,10元素PV模型能够将定位误差提高至±3 m内,且其定位结果在时间上表现为有色噪声.该模型可应用于大部分日常生活运动场景,有利于提高运动物体的导航精度.

基于感应同步器的角位移测量智能节点设计

应用于惯性导航领域的三自由度仿真转台常采用感应同步器作为角位移测量传感器。以旋变数字转换器RDC及数字信号处理器DSP为基础实现了感应同步器的数字化。同时感应同步器作为智能节点与三自由度仿真转台电机伺服系统组网,大大提高了角位移信号的传输距离及品质,实际测角精度达到5″,动态跟随性良好。

基于BP神经网络的GPS/SINS姿态测量融合算法

针对传统全球定位系统/捷联惯性导航系统(global positioning system/strapdown inertial navigation system,GPS/SINS)组合系统信息融合技术存在的不足,设计了适用于GPS/SINS组合系统姿态测量的反向传播(back-propagation,BP)神经网络模型,并在标准BP算法基础上,采用限制初始权值和阈值、动态删减隐含层节点数和修改激活函数的改进算法,从而减小BP算法在GPS/SINS组合姿态测量过程中的训练误差,提高网络训练的相应速度及精度。最后通过算法仿真和分析结果图得出改进后的BP神经网络算法在GPS/SINS组合姿态测量系统中高效可行,且测姿性能优越。