RESEARCH ON THE METHODS OF IMPROVING DGPS POSITIONING PRECISION

A DGPS positioning model is described, and the elements that influence DGPS positioning precision are analyzed in detail. On this basis, the methods of improving DGPS positioning precision are proposed which include increasing updating rate of DGPS correction, building extended DGPS system and improving quality of DGPS correction signal. In the intelligent monitor and control system of the public transport in Beijing, these methods improve the vehicle positioning precision to 2～5m.

基于改进蝴蝶搜索算法的DGPS整周模糊度快速解算

为了快速准确地解算差分全球定位系统(DGPS)整周模糊度,提出了一种改进蝴蝶搜索算法(IBOA)求解整周模糊度。首先在蝴蝶优化算法(BOA)的香味系数中加入一个自适应权重,弥补BOA算法觅食行为中较弱的搜索能力;其次使用动态切换概率权衡BOA算法中全局搜索与局部搜索的比例;最后在全局搜索和局部搜索阶段引入新的迭代位置更新策略,提升了算法全局搜索能力和跳出局部最优能力。与最小二乘模糊度降相关平差算法(LAMBDA)算法进行1000个历元数据的解算对比实验,结果表明所提算法的平均搜索成功率比LAMBDA算法提高了5.07%。

IPMSM全速域无位置传感器控制策略

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器系统全速域运行,提出一种改进型IPMSM复合控制策略。首先,在零低速域选用高频旋转电压注入法实现对电机转速和转子位置的估计;其次,在中高速域,为了削弱传统滑模观测器中开关函数造成的系统抖振问题,构造新型超螺旋滑模观测器,提高系统的观测精度;最后,引入差分进化算法优化过渡速域权重系数,实现不同观测方法间的合理切换,完成全速域下转子位置和转速的高精度辨识。研究结果表明,所提算法能够实现电机全速域运行,且具有良好的动态性能。

基于云平台的新能源汽车通信网络定位技术

现行技术在新能源汽车通信网络定位中的应用效果不佳,定位偏移率较高,因此提出基于云平台的新能源汽车通信网络定位技术。利用云平台传输和存储新能源汽车全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据,通过地图匹配新能源汽车定位,采用差分定位算法确定新能源汽车位置,并通过地图可视化展示定位结果,以此实现基于云平台的新能源汽车通信网络定位。实验结果表明,所设计的技术定位偏移率在1%以内,在新能源汽车发展中具有较好的通信网络定位效果。

船舶供电系统失电快速恢复方法

为能够在船舶供电系统发生失电故障时,迅速、准确地定位故障点,并有效恢复供电,本研究基于网络拓扑有向遍历技术,设计了一种船舶供电系统失电快速恢复方法。在船舶供电系统失电故障指示器发出失电预警后,构建供电系统网络拓扑有向图,有向图的每个顶点和边代表的线路节点。利用深度优先搜索遍历算法,逐一搜索故障指示器预警范围,定位失电故障位置;针对失电故障位置,启动船舶供电系统失电快速恢复模型,构建负载恢复供电速度最大化、开关动作次数最小化的失电恢复目标函数,利用差分进化算法求解满足目标函数条件的备用发电机组启停、负载开关切换方案,实现失电快速恢复。实验数据证明:此方法可在1.05 s范围内快速实现失电恢复。

智能化综采工作面采煤机的定位试验研究

为解决采煤机当前定位不准确影响其智能化、自动化的开采效果,在对采煤机基本结构和工作模式简单研究的基础上,提出基于果蝇优化卡尔曼滤波算法为核心将惯性传感器差分布的惯性导航定位方法,最后通过构建试验平台对采煤机的初始位置校准效果、姿态定位效果和位置定位效果进行验证,并取得理想效果,为后续推进采煤机的智能化定位功能的实现奠定理论基础。

基于在线差分进化算法的平面开关磁阻电机约束预测位置控制

模型预测控制方法在解决平面开关磁阻电机非线性、不确定干扰、约束等问题具有突出的优势,有望实现平面开关磁阻电机的高精度约束最优控制,目前平面开关磁阻电机约束预测控制亟需解决在线计算量大、内存大的问题。为快速、精确地求解平面开关磁阻电机约束预测控制在线优化问题,并获得小内存控制器,提出基于在线差分进化算法的约束预测位置控制方法。基于电机的多步预测位置模型,建立考虑输入约束的电机预测位置控制器,采用设计的差分进化算法在线求解最优控制量,构建具有摩擦补偿的电机约束预测位置控制系统。为提高差分进化算法的收敛速度并获得更优解,采用缩小种群范围、生成分区种群个体以及优化初始种群的操作产生初始种群,利用优化的变异因子和交叉因子对种群个体进行变异和交叉操作,将预测控制的代价函数作为适应度函数对种群个体进行选择操作。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

基于差分进化算法的机位分配优化研究

为了使机场停机位资源的利用更加合理、高效,系统地研究了机位优化分配问题。通过深入分析机坪管制程序与航空器地面运行特性,综合实际地面运行环境考虑了航空器机位大小匹配、特定航班进行机位分区停靠等约束限制,提出以近机位利用率、机位匹配效率最大化为目标的停机位多目标分配模型,设计了一种基于双目标的差分进化优化算法(Differential evolution, DE)对数学模型进行求解,并与遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)进行结果对比分析。利用成都双流机场的实际计划航班作为数据进行仿真验证,结果表明,DE算法相对于GA、PSO算法在近机位利用率指标中分别提升10.37%、10.38%;在机位匹配效率指标中分别分提升9.05%、12.02%。可见差分进化算法能有效提高近机位利用率与机位匹配效率。

基于北斗和边缘计算的车联网导航技术研究

随着车辆保有量的不断增长和车联网应用的普及,车辆终端会产生大量需要实时处理的数据消息。在车辆高速移动场景下,传统的车联网导航系统由于车辆差分定位数据存在传输时延,导致车辆定位结果存在一定的偏差,无法及时获得高精度定位结果。基于此,文中提出了一种基于北斗定位和边缘计算的车联网导航技术方案,采用改进的遗传算法进行终端定位请求的资源分配,有效降低整个边缘网络的服务时延,并利用基于边缘节点的优化无损卡尔曼滤波算法来提高车联网节点的定位精度。实验表明,文中所提出的方法能够为大规模车联网终端提供实时精准、低延迟和高精度的定位服务,具有较高的实际应用价值。

融合多策略的增强海鸥优化算法

针对海鸥优化算法(SOA)求解精度低、种群多样性差、易陷入早熟收敛的缺点,提出了一种融合多策略的海鸥优化算法(ESOA)。首先,在每次迭代的过程中,引入改进的自适应差分变异策略,对单个海鸥个体进行差分变异操作并通过自适应机制扩大海鸥的全局搜索范围及提高种群的多样性;其次,设置了基于粒子群算法的机制来处理最差的海鸥个体位置;最后,针对海鸥的最优位置,采用了动态透镜映射的策略增加算法跳出局部最优的能力。采用CEC2017测试函数中的14个函数作为基准测试函数,将ESOA与麻雀算法(SSA)、飞蛾扑火算法(MFO)、灰狼算法(GWO),以及改进的GSCSOA、CCSOA进行性能对比。实验结果表明ESOA在统计学意义上具有显著的性能优势。

交互式水域环卫机器人的设计与实现

为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题,贴合当下环保需求,设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别,基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息,基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划;下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成,通过差速推动控制机器人在水域中全向移动;收集部件基于伯努利定常流动定律,通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾,并结合当下先进的自动化技术,实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境(图像、温度、p H、含氧量)信息实时监测为一体的机器人设计。

基于多目标自适应DE算法在UWB中的应用研究

在室内定位的应用中,超宽带(UWB)技术可以实现厘米级的定位,并且具有良好的抗多径干扰和衰弱的性能,具有较强的穿透能力。但实际上室内环境多变,UWB信号极易被遮挡,即使UWB技术具有穿透能力,在较强干扰时基本无法完成室内定位,因此提出一种多目标自适应差分室内UWB精确位置标定方法。利用改进后的自适应差分进化算法和UWB方法结合实现精确定位。实验表明,此方法能有效提高定位精度,减少NLOS误差。

交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人(Interactive Water Sanitation Vehicle,IWSV)在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物,提出一种将基于采样的快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标,利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角,基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围,对更优的RRT算法中的随机采样过程进行进一步优化,得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景,引入抗积分饱和比例积分微分控制(Proportional Integral Differentiational Control,PID Control)法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性,基于到达时间(Time of Arrival,TOA)定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明,该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT算法路径规划效果更优,可靠性更好,可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求,且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。

面向电网巡检的多旋翼无人机航测系统关键技术研究及应用

针对无人机电力巡检所面临的定位精度低、近距离巡检操控难度大、自动化程度低、人为操控事故风险高等问题,本文提出了利用多旋翼无人机RTK差分定位技术、复杂塔型飞行规则机器学习算法等无人机航测系统技术,研发面向电网巡检的无人机智能操作系统及控制终端,提升电网线路日常管理和应急指挥的规范性、便利性和经济性,为电网管理部门提供一种低成本、易操作、高效率、机动灵活的新型巡检模式。

变截面压杆稳定非线性微分方程边值问题的最优化算法研究

针对任意约束类型的变截面受压杆件的稳定临界载荷计算问题,结合非线性微分方程数值算法和最优化方法,以起点边界的初始条件、待求临界荷载和附加约束力为设计变量;以终点边值条件满足的函数关系与位型条件构建目标函数,提出变截面压杆临界载荷和稳定位型的优化求解算法。应用VB编制通用的优化计算程序,分析了典型算例;通过对比发现,本文以较少设计变量实现了临界载荷的高精度计算,为工程应用提供参考。

基于TDOA的无线定位算法改进

无线定位技术广泛应用于各个行业。首先分析了基于TDOA的Chan定位算法,针对Chan算法在测量噪声加大时定位精度下降的问题,将差分演进算法(DE)与Chan算法相结合,提出了一种Chan-DE复合算法,并通过仿真验证了Chan-DE复合算法的有效性。

6-CRS并联机器人机构及其位置分析

提出一种新型6-CRS广义Stewart并联机器人机构,建立了其几何模型。应用螺旋理论分别分析了以圆柱副中的转动和线性移动作为主动输入的合理性,研究了相应的机构位置正反解问题。为提高差分进化算法(DE)的寻优效率,将其改进为自适应逃逸差分进化算法(AEDE),可有效克服早熟收敛并提高计算精度。建立了以转动输入为主驱动的机构位置正解非线性方程组,并应用AEDE求其解;推导了以移动输入为主驱动时的位置正解封闭表达式。数值实例表明,AEDE能快速求出以转动输入为主驱动时的全部高精度位置正解,并通过位置反解验证了位置正解的正确性。

一种井下人员无线定位算法研究

针对传统井下指纹定位算法存在需要采集大量指纹数据和定位精度不高的问题,提出了一种差分鱼群优化最小二乘支持向量机(DEAFSA-LSSVM)的井下人员无线定位算法.首先将井下实验区域划分为多个小区域,并利用克里金插值算法建立指纹数据库;然后利用差分进化与人工鱼群混合智能算法优化正则化参数和核函数宽度,建立最小二乘支持向量机算法模型,利用无线采集接收终端采集待定位点的无线信息数据,通过最小二乘支持向量机算法模型计算出其所属小区域;最后利用小区域内无线信息数据,通过加权K近邻算法进行实时定位.实验结果表明:该定位算法的收敛速度快,分类准确,准确率达到98.87%;定位精度高,平均定位误差为1.51 m,比未经优化的最小二乘支持向量机算法的定位精度提高18.82%.

初始震源深度对双差地震定位深度的影响分析

利用随机生成的理论地震走时数据,取2、5、10、15 km作初始深度,对用双差定位法给出的定位深度结果进行分析。通过模拟计算,认为初始深度误差对双差定位法的空间位置影响较小,但对深度结果有一定影响。

基于RTW的圆盘位置PV控制方法研究

为提高由直流电机驱动的圆盘位置控制的准确性,在对对象的建模和分析的基础上,改进传统的PID控制结构,引入只对被控制量进行微分的比例-速度(PV)控制结构,以克服期望值不断变化对对象状态的影响;同时,考虑到微分环节会造成具有大惯性的圆盘对象的控制品质下降,引入一阶惯性环节,采用不完全微分的PV控制方法设计控制器;在所构建的基于RTW、能实现自动代码生成的实验平台上进行了全数字仿真和实物验证,结果显示控制过程无超调,调节时间短,验证了该方法的有效性。