基于UKF的SINS/LBL水下AUV紧组合定位技术

EKF是SINS/LBL紧组合导航系统中常用的数据融合方式,但其泰勒线性化会带来截断误差,从而影响系统定位精度。本文主要研究了SINS/LBL紧组合系统量测方程的非线性对系统位置校正性能的影响,建立了SINS/LBL紧组合系统的EKF状态方程和量测方程,并详细推导了UKF滤波的非线性量测方程,为进一步简化计算量,使用卡尔曼滤波的一步状态预测方程等价代替UKF状态预测UT变换。最后的仿真结果表明UKF能明显改善位置项的定位精度,定位精度提高约15%~20%,所提出的UKF算法在SINS/LBL紧组合导航系统中应用效果较好,具有很强的实用性。

长基线水下目标定位新技术研究

将GPS定位和授时技术、矢量水听器技术、无线网络技术和网络化传感器技术引入传统长基线水下目标定位系统中,提出了一种无线网络化的水面长基线阵主动被动通用水下目标定位新方法,讨论了方法的测量原理、系统实现及关键技术。

应答器未校准情况下的水下长基线定位方法研究

针对应答器未校准情况下的水下长基线定位问题,提出了基于无迹卡尔曼滤波的同步定位与地图创建方法。应用随机地图技术,将自主水下航行器的位置坐标和应答器的位置坐标组成增广状态矢量,以到应答器的距离为测量值,用无迹卡尔曼滤波进行求解。该方法是一种实时在线算法,充分利用了速度和航向信息,克服了非线性方程方法存在的状态矢量维数高、求解易发散的问题,并且对水下航行器的运动方式没有约束。仿真结果表明,它能够抑制航位推算法定位的累积误差,提供水下长期的、误差有界的定位信息。

基于SINS/LBL紧组合的AUV水下导航定位技术

针对因水下环境的特殊性AUV难以实现精准导航的问题,设计了一种基于SINS/LBL紧组合的AUV水下导航定位系统。该系统具有定位精度高、鲁棒性好等优点,系统由SINS、LBL、DVL和MCP组成,根据LBL的TDOA定位原理建立了LBL斜距差模型,给出了SINS/LBL/DVL/MCP的状态方程和量测方程,利用集中kalman滤波器对组合导航系统进行最优估计。在相同的仿真条件下,对SINS/LBL松组合、紧组合进行了软件仿真,仿真结果表明:相对于松组合系统,基于SINS/LBL的紧组合系统导航精度更高,尤其是在由于AUV运动或受到外界干扰导致可用信号的水听器不足四个时,紧组合系统的可靠性和容错性更高。

基于长基线系统深海采矿ROV精确定位

对于深海采矿集矿机ROV的定位,采用传统的长基线水声定位系统通常存在较大误差。对此提出了一种新的算法模型,首先通过比较集矿机测量位置与前一次修正位置的几何关系,对当前集矿机的位置进行修正,然后利用新的集矿机位置修正声速的数值,并得出重新修正后的集矿机测量位置。这样反复的多重迭代使得在某一时刻集矿机ROV的测量位置逐步趋近其理想位置,实现长基线系统的水声精确的三维立体定位。通过数值仿真分析,结果显示与传统的长基线水声定位方法相比,通过该方法获得的集矿机行驶轨迹能更好地趋近其理想行驶曲线,表明该算法的有效性。

SINS/LBL组合导航序贯滤波方法

在长基线水声定位系统(LBL)实际应用过程中,由于信标作用距离限制、障碍物遮挡等多种原因,使得水下无人航行器(UUV)可能无法接收到所有信标的应答信号而产生量测更新延迟问题。对UUV在无法接收到所有信标信号时的导航滤波算法进行了研究;结合捷联惯性导航系统(SINS)误差模型和声速误差,建立了SINS/LBL组合导航模型,并将异步量测序贯处理方法引入该模型,实现了SINS/LBL组合导航滤波算法的实时量测更新;通过湖上试验数据分析,对比了SINS/LBL组合导航序贯滤波方法与常规方法的位置误差。结果表明,该方法即使在应答信号有缺失的情况下,仍然能够利用有限的应答信号量测值进行实时量测更新,保障了组合导航的精度。

月球探测器自主软着陆中的三维重构技术研究

为了使月球探测器自主的在月球表面进行软着陆,应对着陆区域的地形进行三维重构的方法,获得着陆区域的地形描述。提出了一种通过运动获得长基线的立体视觉的三维重构方法,针对长基线立体视觉方法所存在的问题,通过设计一系列的算法,完成了图像特征点选取和匹配,估计相机在不同位置的相对旋转和位移;对立体图像对进行校正,获得稠密的视差图;通过视差图进行三维重构,生成着陆区域的DEM。根据月球地形的特点建立了软件仿真平台,并且在仿真平台的基础上对文中的算法进行验证。仿真的结果表明该方法可以有效的应用于月面地形的三维重构。

尺度、旋转以及亮度稳健的高分辨率影像直线特征匹配

针对点特征匹配方法中特征的独特性不高,在弱纹理区域的影像匹配存在不足等问题,提出了一种尺度、旋转以及亮度稳健的高分辨率影像直线段特征匹配方法。首先,对待匹配的影像进行边缘检测和拟合,提取直线段特征;然后,将直线段特征分级,利用特征的方向关系匹配长直线段特征;最后,以同名长直线段特征对作为控制基础,以角度和距离作为量化特征,构造关系描述符,实现短直线段特征的匹配。实验结果表明,由于在同一幅影像中,每条特征直线段所在直线都有唯一对应的直线方程,特征的独特性很高,所以可以很好地避免误匹配,得到的正确匹配概率为90%以上,且均方根误差达到了亚像素级。该匹配方法在弱纹理区域比点特征匹配方法具有明显的优势,能够较好地满足应用需求。

提高GPS长基线解算精度的探讨

随着GPS(Global Positioning System)定位技术应用的不断扩展,各地陆续建立GPS连续运行参考站,而参考站的分布稀疏、GPS基线较长,定位精度受到各种误差的影响。其中与距离有关的误差,尤其是对流层延迟使定位精度降低。为了满足GPS高精度定位的需要,文中利用普通克利金(Kriging)内插法精确确定了对流层延迟,通过消弱此影响来提高GPS长基线解算的精度,并通过实例证实了GPS定位精度的提高。

Gold宽带编码在水声定位信号中的应用研究

论文主要分析了长基线水声定位系统的原理,提出了一种新型的合作信标信号;分析了Gold编码信号的产生原理及相关性,并通过理论仿真分析了不同体制Gold编码信号的信号检测概率及测时精度,同时在隐蔽性方面与CW信号进行了对比;通过海上试验,验证了Gold编码信号的可行性。

大跨距孔同轴度误差快速视觉测量方法

为快速、准确测量大型零件大跨度孔的同轴度误差,设计了对侧布置的线激光扫描四目视觉测量系统,通过两套视觉测量单元分别采集两孔端面点云数据,进一步拟合端面圆心和端面法线,得到两个独立的单侧孔轴线。提出了大跨距无公共视场视觉系统标定方法,设计了多标定板相固连的靶标,通过4块标定板的位姿关系传递,得到两套视觉测量单元的坐标系转换关系,实现了两侧孔测量数据的坐标系统一。精度验证实验表明,该系统对于1.15 m跨距的标准球组球心距测量均方根误差为0.161 mm。使用该系统对一压路机振动轮两侧轴承孔的同轴度进行了测量,并与三坐标测量机的测量结果进行了对比,结果表明两者测量结果偏差小于5%,测量精度能够满足工业生产需求。

一种长基线中野值点判定、剔除及修正方法

为准确获取水下目标的位置和速度信息,需要对长基线定位中的野值点进行剔除和修正。提出了改进残差检测法用于对野值点的剔除和修正,以卡尔曼滤波的残差绝对值作为判别标准,对野值点进行判别和剔除,以调整后的卡尔曼滤波估计值作为野值点的修正值,针对滤波模型与实际运动不匹配导致滤波前后数据偏差较大的问题,选择对正常点的数据不做处理。湖上实验结果表明,对存在野值点的定位轨迹,未剔除野值点的定位均方根误差为55.68 m,使用残差检测法处理后的定位均方根误差为8.11 m,使用改进残差检测法处理后的定位均方根误差为2.04 m。改进残差检测法可以对长基线定位轨迹中的野值点进行判定、剔除和修正,减小定位误差,提升长基线系统定位精度。

坚持群众路线:党长期执政的“传家宝”

中国共产党坚持群众路线与西方资产阶级政党为执政而争取选民的做法既有表面上的相似之处,又有本质上的区别。群众路线是党的取得政权的"传家宝",也是党长期执政的"传家宝"。中国共产党不仅要坚持群众路线,还要在实践中不断创新群众路线的实现方式,以便更好地巩固长期执政的地位。

基于长基线测量的水下电场特性分析研究

目的研究海洋环境电场的空间分布。方法借助长基线测量系统提供的一定空间增益,提高测量信号的强度,从而测量低频电场不同测量体在24 h内的幅度变化,以及0.1,0.2,0.5,1,10 Hz等5个不同典型频点的概率密度分布。结果水下电场的空间分布会由于电极间距的不同导致幅度有所差异,但整体的变化趋势基本一致。0.1,0.2,0.5,1 Hz频点随着频率的增加,幅度对整体的贡献越来越小,而10 Hz频点的幅度变化无明显规律。在24 h的连续观测中,DC-1 Hz极低频电场的幅度分布并不满足正态分布,而是随着时间变化具有一定的规律性。结论得到了不同频点的海洋水下环境电场的空间分布特性。

基于中继浮标实现水下运动目标大范围监测方法研究

由于安全性能及水声传播距离限制,传统的长基线系统对水下运动目标无法达到大范围的进行监测。引入中继浮标与长基线系统潜标相结合对水下目标进行导航定位,解决了大范围监测及水下目标安全机动的问题。同时设计了系统的节点分配,并探讨了通信的方式,海试证明方法可靠,有较大的工程价值。

深水应答器定位、导航技术研究

声学定位技术的发展速度非常快,其应用也越来越广泛。当前大多海洋工程,如海洋油气开发、深海矿藏资源调查、海底光缆管线路由调查与维修等,需要声学定位系统(acoustic positioning system)对水下拖体进行导航定位,如水下遥控机器人ROV(remotely operated vehicle)、水下无人及其人UUV(unmanned underwater vehicle)、水下自动机器人AUV(autonomous underwater vehicle)、声纳设备的水下拖鱼(towfish)等。本文就声学定位导航系统的发展现状、声学定位系统的原理、分类、不同类别的优缺点以及系统的技术发展等进行简单的研究。

倒置型长基线技术在自升式钻井平台精确就位中的应用

在海上油气生产开发钻完井作业中,通常需要将钻井平台精确引导至已有水下井口目标的位置,这要求水下相对定位能够达到厘米级的高精度。然而,常规的水面、水下定位技术无法满足高精度作业要求,为实现钻井平台精确就位目标,采用创新式倒置型长基线阵列倒置技术应用于自升式钻井平台精确就位中。重点研究该技术在水下定位中的工作原理、在自升式钻井平台精确就位中的具体应用,分析倒置型长基线技术与常规长基线技术在钻井平台精确就位方面的应用优势,制订海上实施步骤,并完成技术验证试验。

西成客运专线四川段500m长轨运输铺设方案研究

因原设计的铺轨基地被广元市地方道路和新建地方砂石料洗存场占用,征地拆迁困难,故西安-成都客运专线需重新设计长轨运输铺设方案。经对将广元综合维修工区作为铺轨基地、在厚坝站牵10线设接轨点并利用新建江油北站作为铺轨基地、利用广元站西成场3,Ⅳ,Ⅴ,6道作为铺轨基地和不设铺轨基地直接利用T11长轨列车铺轨4种方案比选,采用不设铺轨基地的直铺方案。通过径路过渡及统筹安排永久和临时工程,解决了该线四川段长轨运输铺设问题。

超长超宽软体排技术在深水航道工程中的实践应用

护底软体排作为长江南京以下12.5m深水航道一期工程白茆沙整治建筑物工程I标段主要施工内容之一,施工体量大,工况条件复杂,超长超宽软体排的首次实践应用缺乏历史经验参考,如何高效、安全推进软体排施工(关键工序)一直是整个工程顺利推进的关键,中交上航局利用多年的铺排经验和新型改造的专业装备,积极探索新工艺,确保质量受控。

湘鄂川黔革命根据地党的路线转变述论

湘鄂川黔革命根据地的形成发展是湘鄂西中央分局和湘鄂川黔省委路线转变的结果。党的路线转变在自我纠错中逐步实现,湘鄂西中央分局内部积极的思想斗争,是开始路线转变的基础性要素;红二、六军团总指挥部及湘鄂川黔省委的相继成立,成为促成路线转变的决定性要素;遵义会议精神的传达贯彻,巩固了党的路线转变的成果。党的路线转变的历程印证了中国共产党领导革命斗争取得胜利的艰巨性和复杂性,体现了始终坚持正确路线指导的极端重要性。