Novel Real-Time Seam Tracking Algorithm Based on Vector Angle and Least Square Method

Real-time seam tracking can improve welding quality and enhance welding efficiency during the welding process in automobile manufacturing.However,the teaching-playing welding process,an off-line seam tracking method,is still dominant in automobile industry,which is less flexible when welding objects or situation change.A novel real-time algorithm consisting of seam detection and generation is proposed to track seam.Using captured 3D points,space vectors were created between two adjacent points along each laser line and then a vector angle based algorithm was developed to detect target points on the seam.Least square method was used to fit target points to a welding trajectory for seam tracking.Furthermore,the real-time seam tracking process was simulated in MATLAB/Simulink.The trend of joint angles vs.time was logged and a comparison between the off-line and the proposed seam tracking algorithm was conducted.Results show that the proposed real-time seam tracking algorithm can work in a real-time scenario and have high accuracy in welding point positioning.

一种冲击噪声下的多目标跟踪算法

针对现有的子空间类多目标跟踪算法无法对相干目标进行有效跟踪,传统的动态跟踪方法在冲击噪声环境下失效的问题,提出了一种冲击噪声下的多目标跟踪算法。构造了一种新的零记忆非线性处理方法实现去冲击,推导得到了基于协方差矩阵更新的极大似然多目标跟踪方程,并设计了一种量子猫群算法,对其进行快速准确求解,实现了在恶劣噪声环境下的鲁棒多目标跟踪。仿真结果表明,所设计的算法突破了已有跟踪方法的性能和应用局限。本文分析结果可用于指导被动雷达和感知系统的跟踪模块设计。

基于IQGA-ELM的无绝缘轨道电路故障诊断研究

根据二端口网络理论建立了ZPW-2000A型轨道电路等效模型,在此基础上分析了区段轨道不同状态对机车感应电压信号幅值的影响并进行仿真。采用角度编码与小区间种群初始化、联合交叉与量子非门变异及量子旋转门自适应动态调整三个策略改进了量子遗传算法,并对极限学习机的输入层与隐含层间连接权值及隐含层神经元阈值进行寻优;通过改进的量子遗传算法优化极限学习机实现了对轨道电路的故障诊断。结果表明,该分类方法在保持较快收敛速率的同时,分类识别准确率也较高。

复杂光照背景下机器人激光测距姿态自动控制方法

对机器人姿态进行控制时,为了精准预测机器人的运动路径,解决其姿态角实际值与期望值差别大、变化规律波动大以及响应时间长的问题,提出一种机器人激光测距姿态自动控制方法。增强光照复杂背景下的激光数据,在合并码盘数据以及加速度计数据的基础上,结合增强后的激光传感器定位数值以及机器人姿态数值,预测机器人即将运动的位置,引入跟踪算法,控制机器人的位置和角度,实现机器人激光测距姿态自动控制。实验结果表明,所提方法在第6 m的运行长度下,姿态角不再发生变化,而且波动情况最小,响应时间在50 s左右逐渐趋于平稳,符合实际情况,保证姿态角实际值与期望值差别小、变化规律波动小以及响应时间短。

新型角度巡迹小车研究

为了解决智能小车在十字路口或米字型路口的巡迹问题,提出一种基于方位角度的巡迹方法。通过角度传感器MPU6050测量小车的水平方位角,控制小车沿预定的角度行驶。为提高角度循迹的精度和稳定性,用PID算法进行了控制。设计了硬件电路并进行了软件编程,制作出了小车样品。经测试该小车能够能够沿着任意角度行驶,较好的解决米字型路口的巡迹问题,具有精度高、速度快等优点。该方法相对于光电传感器巡迹,克服了其在复杂路口难以找准正确路径的问题。

机载武器四象限测角制导新算法

通过对传统四象限测角算法误差的分析 ,提出了一种用于机载武器的四象限测角的高精度快速跟踪算法 。

视日轨迹太阳跟踪装置控制系统设计

根据天文学上的天球模型,选择地平坐标系法的高度角和方位角来描述太阳位置,并将高度角和方位角的算法程序化,以此作为双轴太阳能跟踪装置的核心算法.采用STC89C52作为控制芯片,利用高精度时钟芯片DS12C887提供时间信息,同时引入风速传感器和压力传感器,使得控制系统能在恶劣条件下可实现自保护和除雪自清洁的功能.最后通过立杆投影法验证太阳能跟踪装置的跟踪效果.

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度。利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证。实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求。本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义。

太阳能电池板自动追光系统研究

为提高太阳能的利用率,设计了一套以STC89C52单片机为控制核心的自动追光系统。系统采用光电追踪和视日运动轨迹追踪相结合的方法,通过阴晴检测电路判断晴天或阴天。晴天时利用光电传感器采集的光强偏差控制步进电机,实现光电追踪;阴天时采集时钟芯片信息利用Spencer算法计算当时当地的太阳高度角和方位角,驱动步进电机,实现视日运动轨迹追踪。实验表明,该追光系统能在不同天气状况下对太阳进行较准确追踪,能量接收效率明显提高,达到了充分利用太阳能的目的。

关于多波束声速剖面改正问题的探讨

简要介绍了声线跟踪计算中比较精确的常梯度声线跟踪算法,针对实际声速剖面测量中可能出现的随机误差和整体偏差两种情况,分别设计了相对应的模拟声速剖面,然后采用常梯度声线跟踪算法计算波束脚印,分析声速剖面误差对波束脚印计算的影响,给出了实际多波束测量作业中声速剖面测定密度和间隔的建议。

C^2算法在雷达低空目标俯仰角测量中的应用

由于多径信号的干扰,单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时,会带来很大的误差。将传统的多目标分辨算法(C2算法)应用于某相控阵雷达系统低空目标偏轴跟踪中俯仰角的测量,文中给出某次实际飞行试验中的测量结果,并对测量结果进行修正,表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能,验证了该算法在低空多径环境下目标俯仰角测量的有效性和可实施性。

海面多径环境下雷达目标俯仰角测量提取的研究与应用

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地影响了雷达对低空目标俯仰角的测量。通过对多路径反射环境模型分析,同时考虑镜面反射和漫反射的干扰,得出了岸、海基单脉冲雷达低空目标跟踪时俯仰角测量误差的产生原因,将传统的多目标分辨算法(C2算法)与偏差补偿技术相结合应用于低角多径环境下偏轴跟踪目标俯仰角的测量,弥补两种算法各自的不足。在给定的测量环境下对不同高度目标进行仿真,得到良好的仿真结果,表明两种算法结合使用,可较大地提高低空目标偏轴跟踪俯仰角的测量精度。并将其应用于某型雷达对掠海巡航飞行目标测量数据事后俯仰角的提取,与雷达实时输出的俯仰角测量数据相比,验证了该算法的有效性和可实施性。

雷达低空目标俯仰角偏轴测量的C^2算法研究

由于多径信号的干扰,单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时,会带来很大的偏差。应用多目标分辨算法(C2算法),对其在某相控阵雷达系统中低空目标俯仰角偏轴跟踪测量性能进行了分析和仿真,为雷达系统的设计提供依据。通过对不同场景下的仿真结果分析,表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能,可以提高俯仰角的测量精度,该算法运算比较简单,适宜应用于单脉冲比幅测角体制雷达低空目标俯仰角的实时跟踪测量。

基于角测量的机动目标跟踪算法

利用角测量估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散。本文针对反直升机雷构成的雷群进行目标定位和跟踪,利用最小角度差算法对目标的位置进行静态估计,用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行数据处理,最小角度差算法的估计结果作为自适应滤波的观测值;算法简单而且有效,对目标的机动和非机动运动参数都能得到良好的估计结果。

镜向多路径模型在低角跟踪中的应用

在存在多路径反射的低角跟踪中,当信源相关时,传统的多信号分类(MUSIC)算法和其它一些超分辨技术一样,空间谱估计性能会明显变差。为了克服这一缺点,用一组模拟镜向多路径的特殊向量代替波达矢量(DOA)。把镜像多路径模型应用在最大似然(ML)估计中,其性能得到了很大的改善。最后,应用同一镜像多路径模型,对MUSIC算法和ML算法的性能进行比较,给出仿真结果,结果表明,应用同一镜向多路径模型,且其它条件相同的情况下,在高信噪比时,ML算法和MU-SIC算法性能相当,但在低信噪比时,由于ML算法需要的快拍数少而更有效,且计算量小。

C^2动态相位估计的偏差补偿算法--雷达低空目标俯仰角测量提取的研究与应用

由于多径回波信号的干扰,极大地影响了雷达对低空目标俯仰角的测量,且对低空目标俯仰角的闭环跟踪测量实现极为困难,通常采用偏轴跟踪技术。通过对多路径反射环境模型分析,同时考虑镜面反射和漫反射的干扰,得出了岸、海基单脉冲雷达低空目标跟踪时俯仰角测量误差的产生原因,将传统的多目标分辨算法(C^2算法)与偏差补偿技术相结合应用于低角多径环境下偏轴跟踪目标俯仰角的测量,由C^2算法代替偏差补偿算法的航迹滤波并且动态估计直射和反射路径的相位差,然后对单脉冲比进行补偿,弥补两种算法各自的不足。在给定的测量环境下对不同高度目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明C^2动态相位估计的偏差补偿算法,可较大地提高低空目标偏轴跟踪俯仰角的测量精度。并将其应用于某次试验中对掠海巡航飞行目标俯仰角的事后提取,与雷达实时输出的俯仰角测量数据相对比,验证了该算法的有效性和可实施性。

雷达精细化引导航空器进近航迹研究

针对目前终端区内管制员实施雷达引导不精确、浪费空间及时间间隔的问题,从航空器加入雷达航线四边开始,结合航空器自身性能,建立了四转弯模型。并且通过对多个大型机场切入边的分析及专家经验法,确定了切入进近航迹的角度范围及切入点距进近入口的距离范围。通过寻求最佳转弯点位置,求得在无冲突情况下航空器的最短飞行距离。仿真实验表明,模型可对加入最后进近航迹进行优化微调,显著降低航空器飞行距离。与原航迹相比,节省了9.04%的飞行距离,即模型是有效可行的,可以为雷达引导辅助软件的设计科学化、规则化、精细化提供基础。

N阶线性跟踪-微分器及其在电力系统相角预测中的应用

证明了一种阶线性跟踪-微分器的收敛性。由于该线性跟踪-微分器的结构参数和跟踪性能对噪声和对象有一定的敏感度和依赖性,采用自适应遗传算法对三阶线性跟踪-微分器的结构参数进行了优化,以期获得较好的参数匹配,提高跟踪预测的精度和速度。将优化后的三阶线性跟踪-微分器用于电力系统参考相角预测研究中,仿真结果证明,优化后的三阶线性跟踪-微分器具有较好的跟踪性能和预测精度,满足电力系统相角预测的要求。

基于C^2算法海杂波抑制在低仰角跟踪时的应用

由于多径反射信号的干扰,雷达低仰角测量一直是一个难点。结合脉冲测量雷达技术特点,阐述了测量雷达常用的低仰角跟踪技术,通过分析多径误差机理,提出了利用C2算法、海杂波抑制处理技术,实现复杂背景环境条件下对低空目标的跟踪策略,给出了理论分析与验证成果。