基于数据挖掘的船舶海上航行轨迹高精度跟踪研究

为提升船舶海上航行安全性,设计基于数据挖掘的船舶海上航行轨迹高精度跟踪方法。该方法利用数据处理模块对获取的船舶时空数据进行处理后,通过轨迹热点区域提取模块的改进密度峰值聚类算法,提取船舶航行轨迹热点区域;频繁轨迹挖掘模块在该区域内利用改进的序列模式挖掘算法,挖掘出具有时空属性的频繁航行轨迹,实现舰船海上航行轨迹跟踪。测试结果显示:该方法具有良好的聚类效果,能够可靠完成轨迹热点区域的聚类,DB指标的结果均在1.5以内;能够获取轨迹的热点区域,实现指定航线轨迹的高精度跟踪,在跟踪过程中没有发生明显的轨迹偏差情况。

基于SWAD算法的空间面目标高精度跟踪技术研究

针对空间面目标的高精度跟踪问题,提出一种面目标高精度跟踪方法,该方法利用SWAD模板匹配算法和亚像素拟合算法提取目标精确的位置信息,并在跟踪过程中对模板进行实时更新。对传统的无限冲击响应滤波模板更新方法进行了改进,提出一种变系数模板更新方法,该方法计算量小,不需要经过复杂的置信度判断,模板更新系数由当前模板图像和当前最佳匹配区域图像的灰度值决定;利用不同亮度的目标,以及对目标图像进行尺度变换模拟姿态变化的目标,比较了该模板更新算法和传统算法的匹配误差,结果表明:该算法能够更好地适应目标姿态的变化;最后通过平行光管和靶标板模拟远场非合作目标,搭建了室内演示试验,证明了利用模板匹配进行高精度目标跟踪的可行性。

高精度跟踪式水位测量仪的设计与实现

介绍了高精度跟踪式水位测量仪的工作原理、组成结构及设计实现。该测量仪采用Modbus通信协议,通过RS-485串行总线,可以单独或连网对各测量点的水位进行快速、实时的精确测量。分布在各测量点的水位测量仪(下位机)与PC机(上位机)组成非平衡主从式结构系统,上位机可以实现对多达140台下位机进行实时监控和数据信息的收集,系统最大通信距离可达1200m。

高速伺服的精度跟踪控制器设计

提出了一种运动控制策略,通过滑模控制,转矩波动和摩擦补偿技术来获得滚珠螺杆驱动中高带宽高精度跟踪性能.利用该控制策略,在轴进给率为1000mm/s,加速度为9.80665m/s2的状态下,可以获得0.95μm的实验跟踪精度.

基于自抗扰重复控制的压电驱动器高精度跟踪控制

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能力的自抗扰重复控制策略。进一步,结合小增益定理,分析闭环系统的稳定性及控制系统的设计方法。最后,将所提方法应用于一类压电驱动系统,实验结果表明该方法与LADRC相比,能显著提升控制效果,且高精度跟踪/抑制多种外部信号。

船舶导航系统机动目标高精度跟踪系统

海洋环境的机动目标跟踪和识别是船舶承担的一项重要任务,机动目标包括周围船舶、水上探测器等,在机动目标跟踪与识别过程中,海上气象噪声、目标的机动性等都会使目标跟踪精度受到影响,针对这一问题,本文开发了船舶导航系统机动目标高精度跟踪系统,通过建立机动目标的时空模型,结合滤波器及信号处理技术,提高了海上机动目标的高精度跟踪,具有实际应用意义。

基于全数字模型辨识的高精度跟踪系统设计

目前工程上对光电跟踪系统的控制器设计多数采用基于被控对象数学模型的控制策略。模型的辨识是否准确,如何开展控制器设计成为系统的难点。利用DSP控制器对光电跟踪系统进行全数字方式的传递函数测试,在线处理测试数据,同时DSP控制器通过接收系统期望的特性参数,自动计算出校正参数,完成控制器框架设计。根据跟踪目标特性,结合跟踪误差特点及工程经验库,提出准速度/加速度补偿算法,优化控制器,该方法已成功应用于某光电跟踪系统。基于模型辨识设计的高精度控制器设计方法简单、实用、无附加成本,提高了系统跟踪精度,具有较好的使用效果。

高速高精度跟踪系统跟踪精度的动态误差法评价分析

高速高精度控制系统跟踪精度时产生的误差,利用动态误差分析法进行评价分析,并运用自动控制原理详细分析两者之间存在的矛盾关系。根据系统误差传递函数及相关参数公式,得出系统误差不仅与系统特性有关,而且与系统的输入信号特性有关。误差的高阶导数是影响系统跟踪精度不可缺的一部分。

基于激光测量技术的远距离目标高精度跟踪研究

由于当前远距离目标跟踪方法存在目标跟踪误差大,无法满足目标跟踪实际应用要求,为提升目标跟踪精度,提出了激光测量技术的远距离目标高精度跟踪方法。首先分析目标跟踪的原理,指出影响目标跟踪效果的因素,然后通过激光测量技术采集目标的位置信息,并引差分相减策略,得到目标移动的位移大小与方向,不断迭代得到目标跟踪结果。与其他目标跟踪方法的仿真对比实验结果表明,本方法的目标跟踪精度超过96%,降低了目标跟踪误差,获得更理想的目标跟踪结果。

结构因素对遥感天线跟踪精度影响分析及对策

在遥感地面站天线设备中,跟踪精度是伺服控制系统的关键技术指标。重点分析影响跟踪精度的机械结构谐振频率、摩擦两个结构因素,给出了影响因素与天线跟踪误差之间的理论关系:天线机械结构谐振频率主要影响伺服动态滞后误差和高仰角跟踪性能;摩擦力矩主要影响跟踪随机误差和伺服低速跟踪平稳性能。给出了改善低速平稳性能的解决措施;提出了一种数字复合控制融合新型结构滤波器(数字凹口滤波器+一阶惯性环节)的动态跟踪控制方法,解决了窄波束天线机械结构谐振频率较低影响伺服跟踪性能的问题。测试结果表明,天线最低平稳运行速度达0.005 (°)/s,速度误差优于10%;天线加速度在0.393 (°)/s^(2)时,方位动态跟踪均方根误差优于0.006 2°。遥感地面站天线设计方法实用有效,为今后同类天线伺服控制系统设计提供了理论依据。

采煤机高精度轨迹跟踪控制系统设计及仿真分析

为解决采煤机无法根据煤岩条件对其截割高度进行自主、高精度控制的问题,以MG300/711-WD采煤机为研究对象,在对其调高系统液压分系统进行改进的基础上,提出了基于煤岩识别的高精度轨迹跟踪控制系统,并为其配套基于速度前馈的PID控制策略,降低了采煤机截割岩层的风险。

挖掘机液压混合动力系统跟踪控制研究

由于挖掘机混合动力系统参数的不确定性和系统的非线性给挖掘机的跟踪控制带来了巨大的困难。对此,构建了挖掘机液压混合动力系统模型,并采用改进的自适应鲁棒控制(ARC)实现挖掘机液压混合动力系统的跟踪控制。根据挖掘机液压混合动力系统,对液压系统、挖掘机动力学和发动机进行数学建模。利用线性稳定反馈控制规律,采用改进的自适应鲁棒控制,使挖掘机液压混合动力系统具有足够大的反馈增益。最后对斗杆、动臂和铲斗的倾角进行跟踪仿真实验,给出了系统模型位置和速度的跟踪误差,并与PI控制进行比较分析。结果表明:相比于PI控制,ARC控制下的斗杆、动臂和铲斗倾角的最大振幅波动率和倾角的波动范围都有所降低,且回转位置和速度的跟踪误差超调较小。说明采用ARC控制的挖掘机混合动力系统控制方法,能够更好的补偿系统模型的非线性,具有较好的控制稳定性以及跟踪精度。

智能车横向跟踪控制模式切换策略及评价方法

针对智能车横向跟踪控制算法传统切换策略中模型匹配策略总是处于激活状态,占用计算资源和运动平顺性变差的问题,设计了一种基于最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的控制模式切换策略,在不同工况下根据误差判断策略切换控制模式.从安全性、舒适性和跟踪精度3个方面构建控制效果评估函数,并根据多目标优化数学模型实时执行系统最优控制量.仿真试验结果表明:该切换策略能够保证智能车在不同工况下具有优秀的横向跟踪性能,路径跟踪偏差范围为±0.1 m,横摆角速度波动范围为±2(°)/s,jerk值的范围为±10 m/s^(3),与传统的单一控制算法相比,具有更好的跟踪精度、稳定性和舒适性.

最小二乘预测滤波在靶场光电跟踪伺服中的应用

由于被跟踪目标的飞行速度不断提高,靶场光电跟踪伺服系统的输入角速度、角加速度在逐步增加,导致系统跟踪动态误差加大,甚至出现目标逃逸出光学探测器视场的情况。对此,采用最小二乘预测滤波算法,通过将电视或红外脱靶量叠加转台角位置信息,估计出目标角速度值,前馈到伺服角速度环输入端,从而构成等效复合控制。经过仿真和跟踪旋转靶标试验验证,所提方法可以计算出相对精准的目标角速度,采用等效复合控制可以有效减少跟踪误差,提高跟踪精度。

图书推荐《精密跟踪测量雷达技术》

跟踪测量雷达诞生于20世纪40年代。第二次世界大战期间,美国研制的中等测量精度、采用圆锥扫描技术、用于火炮控制的SCR-584雷达,实现了对空中飞行目标的连续自动跟踪和对火炮射击的控制,其角跟踪测量精度大约是2mrad,距离跟踪测量精度为几十米。

图书推荐《精密跟踪测量雷达技术》

跟踪测量雷达诞生于20世纪40年代。第二次世界大战期间,美国研制的中等测量精度、采用圆锥扫描技术、用于火炮控制的SCR-584雷达,实现了对空中飞行目标的连续自动跟踪和对火炮射击的控制,其角跟踪测量精度大约是2mrad,距离跟踪测量精度为几十米。即使这种中等精度的跟踪测量雷达也使当时的高炮射击命中率提高近两个数量级。

高精度太阳能聚光双轴定时跟踪控制系统设计

为提高太阳能电池光电转换效率,设计了不得一种太阳能双轴全自动聚光跟踪控制系统,使可以放多个太阳能电池模块的框架平台可以跟踪太阳光旋转,并保持框架平台上的太阳能电池与阳光入射角保持垂直,以达到光能的最大获取率。在考虑太阳的运动轨迹模型的基础上,设计出可以同时跟踪太阳轨迹的二轴框架平台结构,方位轴和俯仰轴。在考虑晴天和阴天等复杂天气情况下,设计太阳运行轨迹跟踪方式和光传感器跟踪方式相结合的自适应智能跟踪方法,全自动地准确跟踪太阳的位置,跟踪精度小于0.4°,最大限度的接收太阳能,提高了太阳能光电转换的效率。

空地激光通信跟踪精度主要外界影响因素研究

为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究。使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三种外界因素对跟踪精度的综合影响情况。在文中假设基础上,分析可知:粗跟踪单元可以较好的抑制地面运动平台的振动,保证激光能够进入精跟踪视场;中强度的湍流使精跟踪残差标准差增大4倍左右,如果试验地点选择在高海拔地区,大气湍流使精跟踪残差标准差增大2倍左右。

加速度滞后补偿提高光电跟踪系统跟踪精度的方法

在速度滞后补偿的基础上,提出了一种加速度滞后补偿提高光电跟踪系统跟踪快速运动目标精度的方法,并将其应用于提高电视跟踪稳态精度中。结合电视跟踪器补偿技术,在保证最大跟踪误差不大于3′的条件下,将目前光电经纬仪电视跟踪系统跟踪最大角速度30°/s和最大角加速度12°/s2能力,提高到跟踪最大角速度50°/s、最大角加速度30°/s2。仿真和实验结果表明,该方法简单实用,可以在速度滞后补偿提高跟踪精度的基础上,大大提高系统跟踪快速运动目标跟踪精度的能力。在实际工程应用中,所述方法取得显著效果。

机载激光通信稳瞄吊舱设计与跟踪精度测试

针对飞机姿态扰动和强烈震动条件下激光通信中的光轴稳定问题,研制了粗精复合跟踪机构,并对减振器安装结构形式进行了分析,完成了减振系统设计和伺服系统仿真。在此基础上开展了飞机姿态和振动特性测试,根据测试结果,绘制了振动试验曲线。进行室内仿真检测和外场飞行测试的试验结果表明,在大气信道条件下,粗跟踪吊舱跟踪精度优于23.97μrad,精跟踪精度优于7.03μrad.对比实验室和外场测试环境的差异,可知大气干扰引起的光斑闪烁是导致跟踪精度下降的主要原因,为系统指标分配和吊舱跟瞄精度的提高提供了参考。