基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法

消磁站海底敷设磁传感器是舰艇磁场测量的主要形式之一,水下磁传感器的位置偏差直接影响着舰艇磁场的测量精度和防护能力评估。针对现有方法难以准确定位消磁站水下磁传感器的问题,提出一种基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法。该方法首先将通电载流线圈等效成磁偶极子磁源,再通过线性多重计量方法改变磁源与磁传感器的相对位置以获取多组磁传感器磁场测量数据,据此建立水下磁传感器位置校正模型,并采用动态学习策略多群体粒子群优化算法优化求得位置偏差矢量,从而实现水下磁传感器位置的高精度校正。在综合分析磁偶极子等效误差等主要影响因素的基础上,设计了数值模拟实验和物理缩比模型实验,结果表明:该方法可有效解决消磁站水下磁传感器的位置校正问题,校正后x轴、y轴和z轴三个方向的位置误差均小于0.1 m。经过校正后的消磁站磁场测量精度可以满足舰艇磁场测量要求,该方法可以对消磁站位置安装偏差不大于0.3 m的水下磁传感器完成校正工作,具有较好的实用价值。

西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正

在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明OBS位置一般偏离设计点1km左右,其误差范围在20m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴.

卫星干扰源精确定位的位置校正算法

卫星干扰源定位系统可以通过测量两颗卫星对干扰源形成的时差(DTO)和频差(DFO)来完成对未知干扰源的定位,但卫星的星历难以准确测定,其微小变化将引起定位结果的较大误差。针对这一问题,提出利用多个位置校正站来修正卫星星历以消除其对定位结果影响的算法,并通过理论推导证明了有四个或四个以上的位置校正站时,该算法可以消除卫星星历不准确对定位结果的影响。仿真结果表明,与未采用位置校正站的定位结果相比,该算法能获得优于一个数量级以上的定位精度改善。

基于单幅图像的轨检车位置校正方法研究

列车通常利用里程计实现连续定位,但其累积误差必须加以修正。由于轨检车无法利用传统方法校正里程计累积误差,本文提出一种利用地面标志图像进行轨检车位置定点校正方法。它利用安装在轨检车顶部的相机获取相机前方的图像,通过地面标志在图像中的像素坐标计算它到相机的距离,然后由该距离和事先存储的地面标志实际位置计算轨检车位置。本文首先分析利用单幅图像进行物体定位的三维模型,并将三维模型进行一维简化,推导沿轨道延伸方向的一维定位模型和误差方程。提出基于虚拟轨迹的轨旁标志图像快速定位方法,使得整幅图像的遍历搜索变为沿虚拟轨迹的线性搜索,提高了算法的实时性。动静态实验均表明,该方法定位精度能够达到0.25m以内,可以满足轨检车定点位置校正的精度要求。

基于测距修正和位置校正的RSSI定位算法

在基于接收信号强度指示(RSSI)的无线传感器网络节点定位问题中,为了提高节点的定位精度,通过对无线电传播路径损耗模型的分析,提出了基于RSSI测距的改进距离估计公式。针对已有节点校正方法存在的不足,提出了将一次循环校正后所有校正坐标的质心作为新的节点位置的校正方法。实验结果表明,改进的距离估计公式有效地提高了节点间的距离精度,并在适当增加节点计算量前提下,节点位置校正使节点的定位精度更高,达到良好的定位效果。

共形阵列天线振动条件下稳健的DOA估计及位置误差校正

共形阵列天线比传统的线阵和面阵具有更优良的空气动力学性能、更宽的波束扫描范围、更小的雷达散射截面积和更大的阵列天线孔径等优势。然而共形天线载体受到飞行惯性和空气动力负载的相互作用很容易发生共形表面的变形和单元位置的扰动。更为重要的是平台的机械振动通常还会导致单元位置扰动的时变性,严重影响了共形天线的分辨测向性能。因而针对此类载体共形天线设计稳健的DOA估计算法和位置误差校正算法十分必要和有意义。本文提出了一种共形天线振动条件下的稳健DOA估计和位置误差校正算法。结合共形线阵振动的数学模型,得到修正的时变阵列导向矢量。采用时变的阵列导向矢量在一个振动周期内计算MUSIC谱,搜索空时二维的MUSIC谱的谱峰,得到本次采样快拍数据时阵列振动位于振动周期中的时刻和信源方位的联合估计。根据阵列振动的数学模型就可以进一步预测下一次采样快拍数据时刻阵列各阵元的位置误差,从而实现振动条件下的阵元位置误差校正和稳健的DOA估计。计算机仿真结果表明了提出算法的有效性。

拖网及深海摄像站位位置与水深的初步校正

对在海山富钴结壳调查中拖网取样和深海摄像调查的站位位置和水深的校正方法进行了研究,对其钢缆角度(θ角)等关键参数的选取以及水深校正可靠性的评估进行了分析和讨论,同时还利用MM3海山站位的数据进行了拖网和摄像站位的位置和水深校正,并对其可靠性进行了评估。结果表明:对于拖网站位,对应I至Ⅲ级海况,钢缆θ角分别被确定为15°、20°和25°时,其站位位置和水深校正误差最小,个别存在着较大误差的站位,需通过虚拟水深的验证进行手动校正,以保证校正后数据的可信性;对于摄像站位,当钢缆θ角被确定为25°左右时,虚拟水深和实际校正水深间在±50 m的允许误差范围(此为多波束的允许误差)内时,测站的站位位置和水深校正的效果较好,有超过50%的摄像测站的校正水深在误差允许的范围内。可见该校正方法具有较高的可信度,可基本满足富钴结壳的资源量评估和矿床圈定工作的需要。

基于不等式约束卡尔曼滤波的双MIMU导航位置校正方法

为了实现GPS信号缺失下的单兵自主导航,提出一种基于微惯性测量技术(MIMU)的单兵导航方案。由于惯性导航时误差随着时间而积累,提出了基于双MIMU的单兵导航位置校正方法,通过将两个MIMU分别固联在单兵的双脚上,根据行走时候的步态特性,利用基于假设检验和极大似然估计的零速检测器,进行零速检测修正。结合单兵行走时最大步长约束,设计一种最大步长分解约束下的卡尔曼滤波椭球约束算法,进一步校正单兵导航位置估计。研究结果表明,采用最大步长分解约束不等式卡尔曼滤波的双MIMU单兵导航方案,与未加约束时相比双脚位置均方根误差下降了41.46%。

阵元位置误差校正Toeplitz预处理算法

MUSIC等为代表的高分辨DOA算法通常以精确已知的理想阵列模型为前提,由于实际天线阵列的位置误差必然存在,因此算法的性能必将受到严重的影响,甚至失效.本文通过深入分析阵列位置误差对阵列接收数据协方差矩阵的影响,提出了一种基于对接收数据协方差矩阵作Toep litz预处理来校正阵列位置误差的方法,同时结合特征值重构方法进行联合迭代运算,以便更加有效地抑制阵列位置误差的影响.理论分析和计算机仿真表明,所提方法能够有效地改善MUSIC算法的稳健性,提高多目标信号的角度分辨能力.

色噪声背景下阵列天线位置误差自校正算法

针对色噪声环境下的阵列天线位置误差问题,提出了一种自校正算法。该算法首先估计色噪声相关矩阵,同时对阵元位置和信源DOA作初步估计;进而在此基础上进行迭代过程,在进一步校正阵元位置偏差的同时,得到更精确的DOA估计值。理论分析和仿真结果均表明在低信噪比色噪声情况下该算法的有效性。

地震计位置校正

地震计与授时和定位用的GPS天线的分离,造成地震计位置的误差,这种现象在地震计置于山洞的地震台中是普遍存在的,对于井下地震计来说,在高度上也有300m左右的误差。结合邯郸台网的具体情况,分析了台站地震计位置普遍存在误差的现象,给出一种简单的校正方法,并对涉县台地震计位置进行校正,最后讨论地震计位置的偏差对地震定位的影响。

采用多边形质心的相关滤波跟踪位置校正方法

为了解决多个尺度相关响应图最大值对应位置与目标真实位置存在偏差的问题,本文提出了一种采用多边形质心的相关滤波跟踪位置校正方法。首先,本文提出一种相关响应图评价指标对响应图的质量进行评价,并对当前帧跟踪结果进行可信判别;接着,对判别为不可信的跟踪结果采用多边形顶点的质心进行校正,以减少跟踪结果与目标正确位置的偏差。最后,在OTB50、OTB-2015和UAV20L三个基准视频集上对本文算法进行性能评估实验,本文算法在OTB50、OTB-2015和UAV20L的成功率曲线面积分别达到了0.625、0.668和0.429,跟踪精度分别达到了0.844、0.885和0.578。结果表明,与近年来主流的跟踪算法相比,本文算法在多种复杂场景下都取得了较优的成功率曲线面积和跟踪精度。

共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法

共形天线的安装和测量以及载体平台表面的变形和振动均会引起阵元位置误差,严重影响共形天线的测向性能。通过设置4个方位未知的精确校正的辅助阵元,实现了共形天线大尺度三维的阵元位置误差校正。给出了阵元位置误差条件下共形天线导向矢量的方位依赖的幅相误差等效表示模型;基于子空间原理得到等效的方位依赖的幅相误差估计,进而得到共形天线阵元的三维位置误差估计。该方法可以实现共形天线校正信源来波方位和阵元三维位置误差的联合但"去耦"估计。计算机仿真结果验证了共形天线阵元位置误差校正的辅助阵元法的有效性。

能谱CT成像中测量位置与校正系数的关系

背景:能谱CT成像研究中,扫描参数的选择是大多数研究者容易考虑的,而针对测量位置对成像的影响往往被忽略。实际测量发现不同的测量位置对测量结果有显著影响。通过大量数据的测量和数学模型可以对测量位置带来的结果差异进行校正,结果与真实数据吻合度较高。目的:探讨能谱CT成像不同测量位置对测量结果的影响,优化校正系数。方法:采用GE公司标准水模,5个扫描参数有序组合,测量552组数据。测量方法分为大小两个测量范围,分别为ROI1和ROI2。水模上选取中心、上北、下南、左西、右东10个测量点测量CT值。归类筛选相同测量序列的ROI1和ROI2测量数据。建立数学模型,利用概率统计分析法,校正位置系数,建立校正函数,绘制实验模拟曲线。结果与结论:(1)能谱CT水模成像ROI1方法测量好于ROI2方法测量;(2)不同的扫描序列测量结果不同。相同的扫描序列,不同的测量位置对测量结果有显著影响,且不同位置影响效果不同;(3)但通过建立数学模型,采用统计分析法可以获得不同位置的校正函数;(4)结果提示,通过能谱CT扫描参数的理论模型和实验数据结合分析,可以校正位置系数,优化测量结果。

采摘机器人位置校正方法研究——基于无线传感网络和超带宽调频方法

超带宽雷达是新近出现的一种高分辨率雷达,当信号带宽和其发射中心频率的比大于0.25时,就被称作超带宽,带宽越大,雷达对目标的分辨能力越高。超带宽雷达具有高分辩能力,如果将其使用在采摘机器人定位导航系统中,可以有效地提高采摘机器人的定位导航精度和效率。为此,提出了一种基于无线传感网络和超带宽调频技术的采摘机器人位置校正方法,并以实际采摘环境作为研究对象,对采摘机器人的位置校正过程进行了测试。测试结果表明:采用超带宽调频无线传感网络方法,定位校正精度要高于传统的定位算法,且定位效率高,对于新型自动化采摘作业机器人的研究具有重要的指导意义。

基于特征点位置校正的靶标位姿测量方法

针对图像式路基沉降监测系统中由于振动等因素导致靶标与相机发生偏转产生测量误差的问题,本文在设计监测系统靶面位姿测量系统的基础上提出了基于4特征点位置校正的位姿测量方法.首先介绍了图像式路基沉降监测方法的工作原理;然后根据实际情况设计了区别于传统特征点的4特征点靶面的位姿测量系统,并利用特殊特征点对靶面特征点进行位置校正;最后根据设计的4特征点靶面测量系统提出已知矩形4特征点边长的位姿求解方法.实验结果表明:本文方法比迭代法位姿解算后角度误差值更小,其位姿解算相对误差减小1.2%.当偏转角度小于2°时,本文方法位姿求解旋转角度误差小于0.09°,相对角度误差为1.003%.其时间和测量精度都能够达到监测系统要求,可以应用于监测系统中需要对相机和靶标进行实时标定的场景.

基于机会性位置校正的低功耗城市众包导航

为解决城市楼群建筑密集区域人员的盲目移动、迷航以及如何返回约定位置等问题,设计一种基于机会性位置校正的低功耗城市众包导航系统iWALK。利用手机内置的惯导传感器(如加速计、电子罗盘等),提出航迹推算方法并实现连续的轨迹跟踪。通过机会性的行人相遇校准移动轨迹偏移,在无需人为干预的条件下,实现行人在陌生环境中的室外回程导航。仿真结果表明,该方法在保证轨迹映射精度的前提下,可以使导航设备能耗降低60%。

三维OBS探测实验中炮点和OBS位置校正新方法

炮点和海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)位置校正是三维地震数据处理的基本环节,也是获取高精度三维速度结构的关键所在.本文基于南海洋陆转换带(Continental-Oceanic-Transition zone,COT)IODP367/368钻探区开展的三维OBS深地震探测数据,开展了炮点及OBS位置校正研究,新的校正方法主要体现在三个方面:(1)利用连续三个炮点的平均航向对中间炮点进行位置校正,更真实地反映气枪枪阵与船体之间的软连接状态;(2)根据"滑动窗口"思想将海水声学速度阈值划分成N等份,通过循环测试获得全局最优的OBS位置校正结果,改进了前人方法只能获得局部最优解的问题;(3)针对单条测线穿过的OBS,通过加入其临近测线的直达水波走时,构成视双测线OBS位置校正法,提高了校正精度.49台OBS位置校正结果表明,除3台单测线法校正的OBS在垂直测线方向存在较大不确定性外,其余误差范围均为35m左右.本文改进的OBS位置校正方法,不仅提高了单条测线穿过的OBS位置校正精度,保证后续三维地震结构研究的可靠性,而且为今后类似的OBS位置校正提供了经验和借鉴.

PMLSM动子位置估算与校正策略研究

由于无传感器技术无法直接得到永磁直线同步电机(PMLSM)动子绝对位置,目前的研究中主要是通过速度积分估算动子位置。但是速度是由无传感器技术估算的,与实际速度之间仍存在微小误差,随着电机连续运动,误差量不断积累,最终可能会导致估算位置与实际位置之间的误差发散,甚至可能会使得基于无传感器控制的位置伺服系统崩溃。因此,提出一种全新的低成本、高精度位置校正策略,并进行了仿真验证,仿真结果表明该策略提高了位置估算结果的精度,并且消除了由偏差累积而导致无传感器位置伺服系统崩溃的风险。

炮点位置偏离对叠加的影响及其校正方法

在地震勘探过程中 ,由于地形、设备、人员疏忽等因素 ,不可避免地出现某些炮点的实际位置与最终输入到计算机建立空间属性的位置有所偏离。这不仅影响到静校正、动校正的精度 ,更重要的是影响了抽道叠加 ,使来自地下不同反射点的信号叠加在一起 ,导致错误的结论。本文对炮点位置偏离对叠加的影响作了具体的分析 ,并介绍了炮点位置检查和校正的方法 。