基于回路风量法的矿井通风网络解算算法

基于当前矿井通风网络解算算法的不足,深入研究回路法、Scott-Hinsley和Seidel法,设计出一种能够快速解算复杂风网的算法,主要步骤包括确定风网结构、赋权边并选取最小生成树、圈划独立回路、进行网络解算。该方法用Kruskal法来选取最小生成树,思路清晰、易于理解,方便计算机程序的实现;用试探回溯法来圈划独立回路,对于反复出现的子问题,无需进行二次求解;用改进Scott-Hinsley法进行风量解算,计算收敛速度更快,提高了算法的执行效率。将该优化算法应用于“黄坊煤矿通风智能决策系统”迭代解算模块。结果表明:风量解算结果与实测值误差均小于5%,能满足工程应用要求,为矿井通风网络解算提供了一种新思路。

电子经纬仪工业测量系统定向及坐标解算算法研究

对经纬仪工业测量系统建立坐标系和坐标解算的两种算法———测站3维网平差法和光束法平差法进行了研究。提出将精确整平仪器的3维网法作为是无需整平的光束法的一种特殊形式,对虚拟像坐标进行加权,用带约束条件的光束法模型来统一两种算法,最后经实验验证用光束法模型来统一是切实可行的。

矿井气候多参数预测与通风网络自动解算算法研究

为了对受矿井气候影响的通风网络进行自动解算,并能在实际矿井中应用,提出了一种快速的通风网络自动解算算法。矿井气候对通风网络的影响体现在自然风压上,首先对影响自然风压的温度参数进行预测,在不考虑自然风压的前提下进行解算,以此结果为基础,根据热交换原理计算出通风网络各分支节点的温度;然后对相关变量:压强、密度、自然风压、通风阻力相互关系推导为只含有压强这一变量的函数;最后对含有自然风压的矿井通风网络迭代计算。实验结果表明:该算法实现井下各节点密度和压强的预测和含有自然风压的矿井通风网络自动解算。

基于模糊自适应互补滤波的姿态解算算法

在互补滤波姿态解算算法中,如果将滤波器参数设置为固定值,加速度计测量值包含振动噪声和运动加速度会影响姿态解算效果;针对此问题,首先根据加速度计测量值的模值对姿态解算算法进行改进,然后根据加速度计测量值求取的误差能反应载体运动状态这一特性,提出了一种模糊自适应互补滤波姿态解算算法;仿真试验表明:这种解算算法能实时调整滤波参数,相对于互补滤波姿态解算算法,姿态解算效果更佳。

一种改进的基于GPS某型舰船姿态解算算法

载波相位GPS测姿实施中,其姿态解算是核心技术之一,目前有多种姿态解算算法,其中对于单基线姿态测量,直接算法因具有原理简单、计算速度快、实时性好等特点被广泛应用。但在舰船测姿实施中,对姿态角的测量会产生一定的误差。采用直接算法在解算中没有对粗大误差和GPS信号缺失进行处理,使得解算结果误差较大。因此提出一种改进的舰船姿态解算算法即基于自适应卡尔曼滤波的姿态解算算法。建立航向角和纵摇角的解算模型,从理论上推导了基线越长,航向角测量精度越高;航向角的解算精度比纵摇角的解算精度高;基于自适应卡尔曼滤波的姿态解算算法的解算精度比直接法的解算精度高。通过仿真实验,对上述推理进行验证,航向角的解算精度比纵摇角的结算精度高出一个数量级;改进算法的解算精度比直接算法的解算精度高出一个数量级。

一种基于卡尔曼滤波的动态相对位置解算算法

在舰船海上校飞过程中,测量解算飞机相对舰船的位置会产生一定的误差。采用直接算法在解算中没有对粗大误差和GPS信号缺失进行处理,解算结果误差较大。提出了一种改进的相对位置解算算法。通过仿真实验,从方位角、俯仰角和距离3个方面,对改进算法的解算精度和直接算法的解算精度进行分析比较,仿真结果表明,改进算法能很好的提高相对位置解算精度。

望远镜主镜位置解算算法研究

利用位移传感器测量望远镜主镜相对镜室的相对位置时,需要设计算法将传感器测得值解算为主镜的姿态和位置信息。本文对已有的算法进行了改进,从空间解析几何角度出发研究了主镜位置解算算法,并分析了传感器安装位置偏差对解算精度的影响,发现传感器安装径向尺寸误差对解算精度影响较小,而安装角度误差影响较大,并得到最佳的传感器安装角度为30°,从而得到最佳的传感器布局和解算方法。

基于改进扩展卡尔曼滤波的姿态解算算法研究

为了解决标准扩展卡尔曼滤波器(EKF)在多旋翼无人机姿态解算中精度较低的问题,提出了一种改进扩展卡尔曼滤波算法(BPNN-EKF),使得解算精度得到较大提升。针对EKF存在预测模型参数要求具有先验已知性,在工程实践中难以获得准确的参数,以及标准EKF对非线性系统采用线性化模型带来的误差等问题,利用神经网络的非线性映射能力和自适应能力对标准EKF的估计值进行补偿,减小模型以及滤波参数误差对最优估计值的影响,从而提高最优估计精度。仿真实验证明,BPNN-EKF对多旋翼无人机姿态解算精度的提升具有显著作用。

一种改进的目标位置协同解算算法

在非合作的认知无线网络节点定位技术中,目标节点的位置信息均通过对测量方程组求解而获得,求解算法的优劣将直接影响目标节点的定位精度.针对传统算法仅利用少数位置已知的节点对目标节点进行定位,从而导致节点定位精度不高的问题,论文提出了一种改进的多节点协同解算算法.该算法利用接收信号强度差RSSD测量值得到定位方程组后,首先通过泰勒级数多元变量展开法估计方程组中位置未知节点的坐标信息,从而增加参与定位的节点数量;然后通过共轭梯度与泰勒级数展开法相结合的方法协同估计目标节点的位置坐标.仿真测试了不同测量误差条件下的定位误差,结果表明,与传统的解算算法相比,论文提出的协同解算算法提高了对目标节点的定位精度,具有更好的定位性能.

多星座卫星导航系统定位方程直接解算算法的研究

在导航定位系统中,传统的最小二乘定位解算算法需要通过线性迭代求解,计算量大且迭代过程不稳定,影响导航定位的实时性以及稳定性。针对此问题,利用多卫星导航系统可获得多颗可见卫星的特点,提出了"3+2+2"和"3+3+2"的直接解算算法,以及当3个星座系统可见卫星数目达到9颗及以上时将导航定位的非线性伪距方程组直接转化为线性方程组的直接解算算法。3种方法均不需要预先假设接收机的初始位置坐标,避免了线性迭代过程,减小了计算量。通过仿真对提出的直接解算算法进行了验证,结果表明所提算法均能够有效实现多星座导航系统定位解算。

空间滤波测速中速度解算新算法及Monte Carlo仿真

针对空间滤波测速(SFV)中的速度解算算法和系统设计参数优化问题,使用计算机仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算新算法,设计了计算机仿真计算实验,得到线列图像传感器采集的特征目标的图像和速度解算精度。在运动物体的速度范围为0.1~100m/s内,设计的SFV均可以解算出物体的运动速度,解算速度相对误差的均值偏差为-0.250%,相对误差的标准差为0.623%。使用Monte Carlo仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算算法中功率阈值对速度测量精度的影响,以物体运动速度100m/s为例,解算得到的运动速度的误差由功率阈值为0dB时的1.065m/s降低至功率阈值为-5dB时的0.381m/s,即相对误差由1.065%降低至0.381%。

管道IMU弯曲应变解算算法优化与全尺寸试验验证

【目的】基于惯性导航(Inertial Mapping Unit,IMU)内检测器的管道弯曲应变识别技术目前已被国内外广泛应用。IMU内检测器通过陀螺仪获取的俯仰角、航向角等进行解算并获取管道全线弯曲应变,由于内检测器实际运行时存在因自身尺寸等原因造成的检测轨迹线偏移,导致IMU检测弯曲应变与管道真实弯曲应变之间存在一定误差。【方法】基于实际内检测器尺寸建立无异常振动等干扰的IMU内检测器仿真模型,构建管径508 mm管道不同弯曲应变条件下的仿真数据库,提出基于神经网络-决策树深度学习模型的解算优化算法,开展了误差分析与弯曲应变解算算法研究。开展全尺寸管道弯曲应变牵拉试验,验证解算优化算法的可行性与准确性。【结果】随着管道弯曲应变增大,IMU内检测器检测弯曲应变与管道真实弯曲应变之间的误差随之增大。解算后弯曲应变数据的均方误差、误差协方差、误差标准差分别由0.0070、0.0049、0.0702降低至0.0012、0.0016、0.0126,而表示相关性的决定系数由0.443增至0.981。采用全尺寸牵拉试验验证该算法,弯曲应变与应变片检测真弯曲应变之间误差分别降低了79.6%、79.4%、76.0%。【结论】通过有限元模拟与全尺寸牵拉试验数据验证了所提出解算优化算法的可行性与准确性,可为基于IMU内检测的管道真弯曲应变获取提供技术支撑与指导。(图9,表2,参25)

含自然风压通风网络的自动解算及应用

矿井自然风压作为矿井通风动力的重要组成部分,与通风系统和通风网络密切相关,随着煤矿产量和开采深度的增加,矿井自然风压对通风系统的作用会越来越大。为了快捷预测、计算和分析矿井自然风压及其对通风系统的影响,运用流体静力学、热力学,结合通风网络解算算法,得出了矿井自然风压实时计算算法。结合晋煤集团长平煤矿实际矿井,得出了不同温度、压强条件下,含有自然风压的实时通风网络解算结果。实例表明:该算法能够进行含自然风压通风网络的自动解算,能够快捷、实时计算得出含自然风压实时通风网络解算的结果,为确保通风系统稳定可靠运行提供技术支持。

基于GLRT零速检测算法的行人室内定位系统

针对微机电系统中惯性传感器漂移大、精度低导致室内行人定位精度不高的问题,本系统在惯性导航解算算法的基础上,提出基于广义似然比检验的零速检测算法。该方法是利用广义似然比检验对行人处于站立相或摆动相的概率进行估计以及进行零速更新,提高行人定位精度。基于本文提出的行人室内定位模型,搭建以惯性测量单元为核心的实验平台,评估本文算法的可行性。实验结果表明行人定位的动态误差为-1.814 1 m^1.451 6 m,置信度为97.61%。表明本文的行人室内定位系统满足实际定位的要求。

GPS/INS紧组合导航姿态计算方法选取分析

基于GPS/INS紧组合模式,研究了方向余弦算法和四元数算法的解算过程,并通过模拟数据试验,分析了它们在姿态解算过程中对姿态漂移误差的影响。通过对比可以得出,四元数法在相同模拟环境和相同解算阶数下,其姿态解算精度要优于方向余弦算法,且所用参数和约束方程均少于方向余弦算法。

基于DSP的自旋弹姿态存储测试方法

针对姿态信息测试仪的低精度、体积大、抗过载能力差等问题,提出了一种基于DSP的姿态存储测试方法,选用陀螺和地磁传感器组合测试,用DSP来控制,并在DSP内部设计卡尔曼滤波器解算姿态信息并存储。通过仿真和转台实验得出数据分析,验证了此方法的可靠性和可行性,达到了高测试精度的要求,同时还对所设计的记录仪进行了抗过载实验,结果表明完全可以用于高过载下的姿态测试试验,为以后的弹载姿态信息测试提供了新的方法。

定位用SINS/GPS组合算法仿真及分析

从SINS/GPS(StrapdownInertialNavigationSystem/GlobalPositionSystem)组合系统算法设计的总体方案入手,给出了低动态载体定位或高动态载体短时定位用的一种捷联解算算法,推导了SINS/GPS组合算法采用的惯性测量误差方程,结合某载体运动参数,对几种情况下的SINS/GPS组合定位误差进行了仿真,并对仿真结果进行了比较,为工程应用奠定了基础。

基于UKF的车辆GPS/蜂窝网无缝定位算法

当车辆运行在存在遮挡和多路径的复杂环境下时，车载GPS接收机由于无法接收到足够数量的GPS定位卫星将导致车辆无法准确定位。GPS/蜂窝网无缝定位技术将蜂窝基站视作伪卫星，将蜂窝基站观测值与 GPS 观测值结合进行融合解算有效解决了该问题。针对目前融合解算算法所采用的 EKF解算算法存在高阶项截断误差和 Jacobian 矩阵难计算的缺点，本文将不敏卡尔曼滤波(UKF)引入到基于GPS和蜂窝网的无缝定位算法中。UKF算法是一种基于UT变换的非线性的滤波方法，避免了因进行强行线性化带来的误差影响。通过在高斯信道、静止和运动场景下，对两种混合定位算法性能进行对比分析，实验结果表明：将UKF算法用于GPS和蜂窝网络的混合定位中时，在不同的定位环境下，其定位均方根误差（RMSE）相较EKF算法降低了20%~70%。

基于测距的定位系统中位置解算研究

在现有的基于测距的位置解算算法中,定位精度受测距误差的影响较大.为了提高定位精度,提出了一种基于根心的位置解算算法.该算法中,首先根据位置未知的节点(Target节点)与每三个位置已知的节点(Anchor节点)之间的距离测量值,计算出对应的根心坐标;在根心集合中,滤除误差较大的部分根心;根据剩余根心的坐标及其权重值,计算平均值作为解算结果.仿真结果表明,在相同的误差下,提出的位置解算算法相比于现有的基于测距的位置解算算法有效地降低了解算误差,提高了定位精度.

大口径主镜位置的实时检测

由于望远镜主镜位置的调整与主镜位置的实时监测相关,本文设计了基于位移传感器的主镜位置监测系统。重点考虑镜室重力变形的影响,利用解析几何方法得到了解算主镜位置的算法。以实验室的1.2mSiC主镜作为试验镜进行了主镜位置实时监测试验。在主镜绕支撑架做俯仰转动时,通过布置在主镜背部和侧向的6个位移传感器,实时采集测量数据,并利用有限元方法计算镜室的变形;最后将镜室变形作为系统差和传感器测量值代入解算算法,得到主镜沿X、Y、Z三向平移、绕X、Y轴转动角度及主镜半径随温度变化值。测试结果显示:该试验主镜的支撑系统中的轴向支撑刚度远大于侧向支撑刚度。当镜室转动45°时,主镜的Z向平移变化只有20μm,而X向平移和Y向平移分别为146μm和100μm。试验结果验证了提出的实时监测方法和监测系统的准确性,为大口径主镜实时位置校正提供了依据。