基于位姿评估的无线传感器网络自主移动节点定位技术

本文在研究自主移动节点运动特性的基础上,提出一种基于位姿评估技术的自主移动节点定位算法.该算法适用于可以获取速度信息以及具有射频定位功能的移动节点.该算法利用移动节点速度信息计算相对定位轨迹;然后对相对定位轨迹进行平移,旋转变换,使变换后的相对定位轨迹与射频定位轨迹的结果差别最小来修正累积误差;最后从修正后相对定位轨迹上获取最终定位结果.仿真实验结果表明,所提出的算法在参数取值合理的条件下,能够有效地提高移动节点定位精度.

改进的粒子群算法求解飞机位姿评估问题

在飞机装配中,要求调姿基准点距离误差和最小以及各点距离误差满足容差条件。以往的飞机位姿评估算法注重距离误差和最小,可能出现调姿基准点的距离误差不满足容差约束的情况。为了求解在满足容差约束条件下的距离误差和最小的飞机位姿参数,提出一种新的优化模型,将带容差约束转化为带惩罚函数,与距离误差和一同作为优化目标,采用求解约束优化问题的粒子群算法进行求解。在上述算法上进一步改进,通过动态改变约束参数来加强约束条件,可以通过迭代方式进一步减小飞机调姿基准点最大距离误差。仿真算例和蒙特卡洛分析证明,求解约束优化的粒子群算法和改进的粒子群算法在求解飞机位姿评估问题时,求解得到的调姿测量点最大误差小于奇异值分解法。

基于自由镜面反射位姿评估的条纹反射摄影测量

在条纹反射摄影测量中,由于产生条纹图形的液晶显示器不直接出现在摄像机的视场范围内,摄像机与液晶显示器之间的位姿标定是条纹反射摄影测量的主要难点。为了简化标定过程,提出了采用平面镜直接对液晶显示器上的条纹反射3次并利用固定摄像机接收反射条纹,通过对摄像机与条纹虚像之间的3次位姿评估,完成摄像机与液晶显示器的位姿标定的方法。在镜面面形测量中,利用两者之间的位姿关系可以将待测点的反射光线和入射光线统一在摄像机坐标系下,完成光线的三角交会,实现镜面面形测量。数值模拟和实验结果表明,此方法简单易行,且精度较高。

基于全局位姿评估的条纹反向视觉测量

提出基于全局位姿评估的条纹反向视觉测量。利用带测头的摄像机拍摄二维正弦条纹,根据傅里叶分析提取的平面特征点全局评估摄像机位姿,进而测量测头的球心坐标。摄像机的位姿评估是条纹反向视觉测量的关键技术,在测头标定和坐标测量中均需要进行位姿评估。位姿评估的误差函数包括重投影误差和物空间误差两类,两者在基于平面的位姿评估中均存在两个局部极小值,采用全局位姿评估算法可以避免误差函数陷入局部极小以高精度获取摄像机位姿,完成测头标定和坐标测量。实验结果表明,该方法可以高精度测量物体的三维坐标。

基于加权最小二乘法的大部件对接位姿评估算法研究

本文以定位器支撑的大部件调姿系统为研究对象,通过激光跟踪仪测得大部件上多个测点坐标数据。针对各点在不同坐标系下测量点值不匹配且各点精度要求有差异的问题,提出了最小二乘法评估大部件位姿的模型,并利用权值实现对多个测点数据进行误差分配优化,为大型部件的位置姿态评估计算提供一套有效的解决方案。

一种在非视距环境中的移动节点定位方法

在移动节点射频定位技术基础上,根据自主移动节点运动的特点,提出一种能够减轻非视距NLOS影响的定位算法nLAEL.该算法首先利用移动节点的速度信息,构造相对定位轨迹;然后通过相对定位轨迹和射频定位的比较实现对位置和方向的估计,获取定位结果;最后估计射频定位精度,区分出失真的射频定位结果,以减小NLOS的影响.本算法计算简单,是一种实用的移动节点定位方法.仿真实验结果证明了算法的有效性.

激光跟踪仪三维坐标转换综合优化方法

为了减少飞机等大型机械产品在安装过程中公共点测量误差的影响,提高坐标转换的精度,提出一种加权点匹配计算方法。该方法以匹配残差加权平方和最小作为解的最优性条件,根据不等精度测量时的加权原则,按照公共点的点位误差确定权重。基于广义逆矩阵理论,建立了近似的测量误差传递模型,分析了测量误差和权重对匹配结果的影响。为了指导跟踪仪位置的优选,借鉴结构力学理论提出一个公共点分布评价指标。重复测量实验表明,在相同测量条件下,与奇异值分解法相比,该匹配算法转换参数的标准差减小了约10%,稳定性较好。对某型飞机附件测量方案的优选实例表明,应用该评价指标有助于选择转换精度较高的跟踪仪站位。

基于凸松弛全局优化算法的视觉测量位姿估计

针对参考点存在较大噪声时基于光束法平差的视觉测量位姿估计无法确保目标函数在全局极小处收敛,本文提出利用凸松弛(LMI)全局优化算法进行视觉测量全局最优位姿估计。利用归一化图像点和摄像机光心组成的正交投影矩阵,构造以旋转矩阵四元数为参数的物空间误差目标非凸多项式函数。对非凸多项式进行LMI,可以逼近其全局极小值,进而求解出全局最优旋转矩阵和平移矢量。数值仿真表明,通过与正交迭代全局优化算法比较,本文算法可以求得全局最优解,结果稍优于光束法平差。利用实物实验,验证了算法的可行性。