基于相对时变跟踪点位的无人艇目标跟踪策略

[目的]无人艇(USV)进行目标跟踪时,采用相对固定跟踪点位(RFTP)策略得到的参考轨迹含有拐点,导致跟踪不稳定,针对该问题提出相对时变跟踪点位(RTTP)策略以提高跟踪的稳定性。[方法]首先,使用一阶滞后滤波对目标艇艏向变化量进行处理;然后,根据滤波后的数据设计时变跟踪点位,将目标跟踪问题转化为轨迹跟踪问题,并得到参考轨迹;最后,使用模型预测控制(MPC)方法实现对目标艇的跟踪。[结果]仿真结果表明,USV在RTTP策略下的跟踪效果更稳定,跟踪距离均方根差(RMSE)下降了28.06%,能耗降低了5.93%,且控制量更加平稳。[结论]相比传统的RFTP策略,采用RTTP策略可有效提高USV目标跟踪的稳定性,为USV的目标跟踪提供了新策略。

基于有限时间状态观测器的永磁同步直线电机递归终端滑模控制

针对载荷变化、非线性摩擦、推力波动和外部扰动等不确定性降低永磁同步直线电机位置跟踪性能的问题,提出一种基于有限时间状态观测器的递归终端滑模控制方法。首先,建立考虑有界集总不确定性的直线电机动力学模型。其次,设计快速终端滑模函数和积分滑模函数的递归结构,强制系统直接从滑模面启动,减少了跟踪误差的收敛时间。然后,引入有限时间状态观测器实时估计集总不确定性并前馈补偿到控制率中,提高系统的鲁棒性和减少抖振。接着,利用李雅普诺夫理论分析闭环控制器的稳定性和有限时间收敛性。最后,搭建基于半实物AD5435的实验平台,实验结果验证了所提方法的可行性和优越性。

基于北斗高精度定位的铁路巡检技术应用

铁路巡检工作是铁路安全运营工作的重中之重,但是铁路站场内复杂的环境使得常规的卫星导航定位性能大大降低,无法满足巡检工作和数据运营的要求.本文分析了铁路股道形成的轨道峡谷模式下定位场景的特点,分别对使用北斗导航定位实时动态(real-time kinematic,RTK)、连续运行参考站(continuously operating reference stations, CORS)、星基增强系统(satellite-based augmentation system, SBAS)等高精度增强模式进行了分析、实测及精度统计,最后使用了集成多种定位模式的手持北斗高精度定位终端,接入千寻CORS数据,在成都公兴站股道上进行了实地使用与巡检模拟测试.分析结果表明:定位精度有较大提高,高精度定位结果可以满足铁路巡检要求,为下一步开发智能巡检管理系统提供了有益的参考.

基于改进T-S模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪

针对弧焊机器人在实际作业中受到诸多不确定因素的影响,导致弧焊机器人焊接轨迹偏离预期轨迹的问题,提出一种基于改进T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪方法。采用图像识别技术识别并定位焊缝,通过坐标转换,确定焊缝中心线在机器人坐标系中的位置坐标。利用蚁群算法根据焊缝中心线在机器人坐标系中的坐标,搜索从起始位置到目标位置的最优焊接路径。设计了一种改进区间二型T-S模糊模型,通过视觉传感器实时获取新的焊缝信息,计算轨迹误差,以此为输入,利用改进T-S模糊模型对机器人的运动轨迹进行实时调整。实验结果表明,采用改进T-S模糊模型后,机器人轨迹跟踪离散度均降至1 mm以下,弧焊机器人轨迹与预期轨迹高度重合,比传统方法跟踪离散度大大降低。

搭载式动态轨道检查仪数据采集系统研究

及时准确检测轨道几何形位对保证行车安全具有重要意义。搭载式动态轨道检查仪是一种安装于运营列车的新型轨道检测装置,是现有轨道检测方式的补充。搭载式动态轨道检查仪数据采集系统由高精度惯性导航模块、卫星导航模块、轴箱加速度测量系统和非接触式轨距测量系统组成。采集系统采用多线程技术、多传感器时间同步算法以及高精度惯性导航模块加速度修正和基于组合惯性导航系统信息融合的里程定位方法,实现了多源高频运行列车动态响应信息在时空维度上的高一致性。应用表明,轨道检查仪数据采集系统运行稳定、数据完整准确,成果满足轨道几何形位解算的需要。

基于改进TDOA与卡尔曼预测模型的目标定位跟踪算法研究

针对无人机集群无源定位领域的目标跟踪问题,提出了一种基于改进到达时间差(TDOA)算法与卡尔曼预测模型的目标定位跟踪算法。首先,针对现有基于Chan的TDOA算法在时差值精度不够时定位精度差,以及现有基于Taylor的TDOA算法受迭代初始值影响大导致算法稳健性不足的问题,提出基于Chan-Taylor的改进TDOA算法,该算法通过Chan算法快速求解出目标位置初始估计值,然后使用Taylor算法迭代求解出目标位置,在提高定位效率、缩短定位时间的基础上,提高了定位精度。其次,利用卡尔曼预测模型,将目标运动模型产生的目标位置预测值作为先验信息带入目标定位算法,通过将预测信息与定位信息有效融合,进一步提高目标定位精度。最后,通过实验仿真,从累积分布函数(CDF)、定位精度几何因子(GDOP),以及定位跟踪RMSE多个方面验证文中所提算法的正确性及有效性。

无线互联技术在物流领域中的应用

随着科技的快速发展,无线互联技术已成为现代物流领域的重要支柱。文章旨在深入探讨无线互联技术在物流领域中的应用及其所带来的影响,概述了无线互联技术的核心概念、发展历程以及其在物流领域中的潜力和优势,深入探讨了无线互联技术对物流行业的积极影响。无线互联技术将与物联网、人工智能等先进技术进一步融合,为物流行业的发展注入更多创新动力。

基于粒子群算法的电液执行机构控制器参数优化方法研究

针对电液执行机构系统及其滑模控制系统存在非线性、不确定性和震颤等问题,提出一种基于粒子群算法的电液执行机构控制器参数优化技术,采用粒子群优化算法对传统的滑模变结构控制变量在具有外界干扰的条件下进行实时优化,从而使电液执行机构系统产生精确运动。首先,对电液执行机构系统建模,得出系统状态方程,然后分析传统滑模控制器,将粒子群优化算法引入滑模控制器中,对滑模控制器中的切换控制项进行实时优化,在具有外界干扰时优化出最佳滑模变量,从而保证电液执行机构系统能对输入信号产生精确的位置追踪。利用MATLAB/Simulink模块建立滑模控制器系统模型并进行仿真,仿真结果显示,在具有干扰条件下,提出的控制器可以使滑模变量快速收敛,实现对目标曲线进行快速精确的位置追踪,大大提高系统的鲁棒性,从而证明了所提方法的有效性和科学性。

Applying Global Positioning System Real-Time Kinematic Technology to Collection and Analysis of Rowing Information

To obtain higher accuracy of information concerning boat motion, the use of global positioning system (GPS) real-time kinematic (RTK) technology was investigated. Through RTK technology, a measurement precision of the ±1 cm range can be achieved. The research equipment included a GPS receiver and a personal digital assistant as a data control and processing unit. Real-time GPS data was captured and processed to acquire various parameters, including the boat track, velocity curve, stroke rate, and stroke distance. Using this data, the quantitative information related to rowing training can be achieved. The results are helpful for analyzing the biomechanical parameters of rowing techniques and for evaluating training efficiency.

新建下穿道路对高铁桥梁形位的时变影响

研究目的:为评估新建工程对高铁桥梁轨道形位的时变影响,以某新建道路下穿高速铁路连续梁桥为背景,建立软土地基-桥梁-轨道一体化时变有限元模型,分析轨道形位、桩基内力和桩侧摩阻力的时变规律,并研究各土体参数对轨道形位的影响程度。研究结论:(1)高铁桥梁轨道形位变化在8年左右趋于收敛,软土地基的竖向变形受路基堆载影响很大,固结过程中桥墩墩顶的竖向位移增量相对值可达159%,应加强对施工后桥墩位移的监测;(2)路基填筑后桥梁桩基上部出现了负摩阻力,附加轴力在埋深30~40 m位置(中性点)达到最大值;(3)修正剑桥本构中对轨道竖向位移敏感性最大的三个参数为正常固结曲线斜率、临界状态线斜率和屈服面帽子曲度常量,数值计算时应根据土工试验结果对上述参数合理取值;(4)本文研究可为施工完成后高铁轨道形位的后续变化预测提供依据。

基于贪心算法的无人机纯方位无源定位

以全国大学生数学建模竞赛(CUMCM)赛题为背景,采用纯方位无源定位模型,确定无人机的位置。利用实时定位跟踪模型,结合贪心算法思想,对被动接收信号的无人机进行实时定位、追踪及位置的调整;同时通过MATLAB软件进行仿真实验,验证算法的有效性。

煤矿井下机车运输智能监控调度系统关键技术研究

井下机车运输作为目前井下运输主要发展方向,受特定道路环境限制影响,仍缺乏有效的机车运输监控及调度系统。针对上述问题,将数据通信与GIS等技术相融合,建立了网络、数据通信、GIS信息相统一的集成化井下机车运输综合监控及管理平台,可实现车辆跟踪定位、交通信号联动控制、超速报警、追尾报警等功能,为井下交通运输提供实时调度与智能支持,并可为矿井环境、人员、设备等安全监测提供扩展应用,实现矿山灾害预警和突发事件救助,使井下机车运输优势得以有效发挥。

基于电磁定位的手术导航探针可视化与实时跟踪技术

针对手术导航探针可视化与时跟踪技术进行了研究.文中对电磁定位方法进行了介绍,设计了电磁定位下具有数据采集功能的探针.首先,应用3维实体造型技术构建探针的模型,完成实体几何模型向3维表面模型的转化.其次,使用旋转注册方法对针尖进行注册,并进行了精度测试.然后,应用最近点迭代(ICP)算法实现CT模型与患行位置的术中注册,并对ICP算法进行了模拟分析和精度验证.最后,根据术前注册的位置与方向实时准确地跟踪手术探针的空间位置并在系统中显示.结果显示探针的数据采集功能和注册精度以及注册算法的效果能够满足手术导航的需要.

焊缝激光跟踪图像处理中关键技术的研究

在焊缝激光跟踪实时图像处理中,采用卷积滤波和中值滤波相结合的方法,提高了中值滤 波能力和处理速度;采用Robert算子,较好地保留了激光光带的边缘;采用左右边界平均值来抽取激光带中心线简单易行;用斜率分析法来检测特征点方便可靠。该图像处理技术效果好能够满足跟踪系统的实时性要求。

一种快速的星敏感器星跟踪方法研究

阐述了星敏感器中星跟踪方法的重要性,指出了目前国内外星跟踪方法的不足。针对这些不足,提出了一种全新的、快速的星跟踪方法。新的跟踪方法采用现场可编程门阵列(FPGA)实现了实时的星点定位;正是由于这种技术的采用,加快了星点位置信息的获取,摈弃了跟踪窗的跟踪方法,采用简单的匹配识别的跟踪方法;对于新星的识别,由于有初始姿态而采用匹配组的识别方法。最后给出了星跟踪过程的实验结果。

基于视觉临场感的机器人遥操作系统

介绍了基于视觉临场感的机器人遥操作系统。该系统有机地把视觉临场感技术和机器人遥操作技术结合在一起 ,显著地提高了遥操作系统的性能。系统自主研制了视觉临场感系统 ,在普通的微机上实现了时分多路的立体视觉系统。自主研制了PSD实时测量和位姿解算系统 ,实现了操作者的手部位姿的实时测量。深入地研究了机器人实时跟踪控制的算法 ,并在原有PUMA56 0机器人的基础上改造了核心控制软件 ,实现了机器人对操作者手部运动的实时跟踪。最后完成的演示系统在遥操作性能上比传统的系统有了显著的提高。

基于DGPS与双闭环控制的拖拉机自动导航系统

以东方红X-804型拖拉机为平台,设计了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相结合的自动导航系统,研究提高农业机械导航控制精度的方法。阐述了导航系统整体设计方案,以RTK-DGPS和AHRS500GA分别提供位置信息和辅助修正信息实现准确定位,以电控液压转向系统实现转向控制。分析了整体控制的策略,建立了路径跟踪的传递函数模型,阐述了双闭环转向控制算法的建立过程,以及控制器的硬件实现。试验结果表明:GPS定位数据经过校正后,平均偏差降低至0.031 m;双闭环控制算法提高了自动转向系统性能,稳态时方波信号以及正弦波信号的跟踪误差平均值为0.40°;在拖拉机田间作业跟踪过程中,路径跟踪误差平均值不超过0.019 m,转向轮偏角跟踪误差平均值为0.43°,标准差不超过0.041 m。

非接触式智能IC卡在井下人员定位系统中的应用

矿井事故时有发生,加强安全生产和监督已成为当务之急,把非接触式智能IC卡应用于煤矿井下定位,对人员和设备实时监控,发生危险时自动报警,将提高搜救和救援效率。首先给出了设计方案和设备选型,然后设计了系统功能,包括数据自动采集、实时定位跟踪、综合信息管理等。

超高速撞击声发射信号在载人航天器加筋结构的传播特性实验研究

为研究超高速撞击声发射信号经过载人航天器加筋结构后的传播规律,分别在平板结构和加筋结构上模拟高速撞击实验,利用传感器阵列采集高速撞击产生的声发射信号。结合小波和傅里叶分析方法从板波模态、频域以及时域三方面分析加筋结构对声发射信号传播特性的影响,并研究成坑和穿孔损伤模式下声发射信号的传播规律。结果表明:加筋板中的信号高频部分比平板中高频部分能量少,筋体对信号高频部分有滤波效果。加筋结构受高速撞击产生穿孔损伤时,S0模态声波的能量增多。研究成果可为载人航天器结构的高速撞击感知与定位技术提供有利参考。

基于无迹卡尔曼滤波的单站混合定位跟踪算法

针对移动台的单站跟踪问题,以"到达时间和与到达时间差(TSOA/TDOA)"新型混合定位技术作为基础,提出一种基于"到达时间和与到达时间差"混合被动单站定位模型的无迹卡尔曼滤波跟踪算法。该算法以观测到的有噪信息为基础,引入"到达时间和与到达时间差"观测模式,使用受随机加速影响的匀速运动状态作为跟踪算法的状态模型,将无迹卡尔曼滤波(UKF)算法应用在移动台的定位跟踪上,实现了对移动台的位移和速度的同步跟踪。仿真结果表明:无迹卡尔曼滤波算法应用移动台跟踪系统是有效的;与扩展卡尔曼滤波相比,其跟踪算法的滤波精度、稳定性更优。