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基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航方法
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作者 黄文涛 钟昭 +2 位作者 翟文华 张媛 康传华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期233-244,共12页
[目的]针对体系化作战中,水面舰艇编队导航面临设备损毁、导航干扰等复杂作战环境的挑战,提出一种基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航系统及方法。[方法]通过分布式协同导航提升编队应对复杂环境的可靠性和灵活性。编队一体化导航... [目的]针对体系化作战中,水面舰艇编队导航面临设备损毁、导航干扰等复杂作战环境的挑战,提出一种基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航系统及方法。[方法]通过分布式协同导航提升编队应对复杂环境的可靠性和灵活性。编队一体化导航系统分为设备层、系统层和体系层,设备层输出原始的GNSS/INS导航数据,系统层输出节点独立导航数据,体系层融合生成编队协同导航数据。为实现体系层编队协同导航数据融合,采用Floyd算法,以基线传递路径最短的原则构建分布式编队协同导航网络,在节点独立导航数据的基础上通过动态基线传递生成节点协同导航数据;通过加权最小二乘法融合多个节点协同导航数据输出编队协同导航数据。[结果]仿真结果表明,应用该方法可成功构建分布式协同导航网络。通过导航支援,保障了受毁伤节点导航的不中断;通过精度支援,提升了受干扰节点的导航精度。[结论]分布式协同导航具有抗毁伤、抗干扰、可提高精度的优势,并可有效应对复杂的作战环境。 展开更多
关键词 体系化作战 舰艇编队 分布式协同导航 Floyd并行算法 加权最小二乘法
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可重构四足机器人的结构设计与协同导航算法 被引量:3
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作者 庄水管 翟远钊 +1 位作者 庄哲明 戴建生 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第1期256-262,共7页
可重构足式机器人作为移动机器人的一个重要分支,具有承载能力好、运动灵活、适应性强等特点。综合变胞Metamorphic理论和机器人驱动技术,设计一种自由切换形态的足式机器人,可广泛应用于校园、工厂等复杂场景的物流工作。提出不同形态... 可重构足式机器人作为移动机器人的一个重要分支,具有承载能力好、运动灵活、适应性强等特点。综合变胞Metamorphic理论和机器人驱动技术,设计一种自由切换形态的足式机器人,可广泛应用于校园、工厂等复杂场景的物流工作。提出不同形态间的切换方案,针对倾覆后的翻身动作提出对应的方案,可以适应复杂的任务。设计场景中包含动态行人的协同导航算法,采用时空-图注意力神经网络对机器人节点和行人节点进行建模,并从历史轨迹中提取出行人和机器人的潜在特征,通过实验验证算法的可行性,实验结果证明了该算法具有更好的行人未来轨迹预测能力。 展开更多
关键词 可重构 四足机器人 结构设计 协同导航算法
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GNSS/INS/VNS组合定位信息融合的多无人机协同导航方法 被引量:1
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作者 曹正阳 张冰 +1 位作者 白屹轩 勾柯楠 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期157-166,共10页
在信息化战场上,无人机面临多种潜在威胁,不时出现的非意图干扰对无人机系统的卫星信号和通信链路造成干扰,对飞行产生不良影响。为了解决这一挑战,采用多传感器信息融合,以全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)... 在信息化战场上,无人机面临多种潜在威胁,不时出现的非意图干扰对无人机系统的卫星信号和通信链路造成干扰,对飞行产生不良影响。为了解决这一挑战,采用多传感器信息融合,以全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)组合导航系统为主滤波器,并将全球定位系统导航系统和视觉导航系统作为子滤波器,建立了联合滤波器。将多架无人机数字影像的相对导航信息与各无人机平台获取的绝对导航信息融合,实现了一种基于卡尔曼滤波的多地标接力辅助导航算法,有效提高了GNSS/INS相对导航系统的解算精度,降低了多无人机群体的计算负担,扩大了无人机的巡航范围。采用并行分布式的系统框架,将算法部署在多个无人机平台上,通过无人机之间的信息传递和互动,实现多无人机的协同感知与自主定位。在仿真任务场景中进行相关实验,实验结果显示该方法在3架无人机协同导航中位置估计平均误差达到0.66 m,速度估计精度保持在±0.4 m/s,满足设计要求。 展开更多
关键词 无人机 协同导航 卡尔曼滤波算法 GNSS/INS组合 视觉导航
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多AUV协同导航问题的研究现状与进展 被引量:47
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作者 徐博 白金磊 +2 位作者 郝燕玲 高伟 刘亚龙 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期445-461,共17页
自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)协同导航是未来50年解决水下中间层区域AUV导航定位的重要方法.本文针对多AUV协同导航,对该领域相关问题的研究进展进行了综述,包括:1)论述多AUV协同导航领域的研究现状,包括协同导... 自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)协同导航是未来50年解决水下中间层区域AUV导航定位的重要方法.本文针对多AUV协同导航,对该领域相关问题的研究进展进行了综述,包括:1)论述多AUV协同导航领域的研究现状,包括协同导航问题界定、特点综述与讨论;2)分析多AUV协同导航系统模型及相关算法的研究进展,包括基于优化的、基于参数估计的和基于贝叶斯估计的滤波算法;3)对协同导航网络下的误差建模与补偿方法的研究进展进行了综述,包括未知洋流的影响、水声通信延迟补偿等;4)从影响协同导航定位精度的角度出发,对AUV协同导航的可观测性与编队最优构型设计的研究进展进行了一系列的分析;5)陈述目前多AUV协同导航中存在的关键问题,并讨论其发展趋势. 展开更多
关键词 多AUV协同导航 水声通信延迟 信息融合算法 编队构型
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分布式卫星系统的协同导航估计方法 被引量:6
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作者 王晓初 尤政 +1 位作者 赵开春 李滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1106-1114,共9页
针对分布式卫星系统对合作目标的协同导航估计问题,提出了前端与后端结合的一种分布式协同导航方法。前端基于一致性算法对无迹卡尔曼滤波方法进行改造进而完成设计,后端基于协方差交集算法并利用快速权值计算方法以及非可加性参数融合... 针对分布式卫星系统对合作目标的协同导航估计问题,提出了前端与后端结合的一种分布式协同导航方法。前端基于一致性算法对无迹卡尔曼滤波方法进行改造进而完成设计,后端基于协方差交集算法并利用快速权值计算方法以及非可加性参数融合方法进行设计。最后基于Matlab以及STK轨道传播模型进行了数值仿真,得到了预期的仿真结果,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 分布式卫星 协同导航 一致性算法 无迹卡尔曼滤波 数据融合
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一种基于UKF的AUV移动声学网络协同导航方法 被引量:3
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作者 刘明雍 沈超 +1 位作者 张立川 龚雪晴 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期934-938,共5页
针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在自主水下航行器(AUV)移动声学网络协同导航中,存在强非线性观测方程条件下线性化误差大、计算复杂等缺点,文章提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的AUV移动声学网络协同导航方法。利用移动长基线原理和UKF方法,... 针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在自主水下航行器(AUV)移动声学网络协同导航中,存在强非线性观测方程条件下线性化误差大、计算复杂等缺点,文章提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的AUV移动声学网络协同导航方法。利用移动长基线原理和UKF方法,建立基于UKF的协同导航滤波算法,并通过仿真实验与传统的EKF协同导航算法进行对比。仿真结果表明,基于UKF的协同导航算法能明显减小导航定位误差,在导航精度上优于EKF方法,是AUV协同导航中一种更加简单有效的导航滤波方法。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 移动声网络 协同导航 AUV
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一种基于无迹卡尔曼滤波的UUV协同定位方法 被引量:10
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作者 刘明雍 沈俊元 +1 位作者 张加全 胡俊伟 《鱼雷技术》 2011年第3期205-208,共4页
多水下无人航行器(multi-UUV)协同定位技术是解决海洋中间层水下导航定位问题的重要途径,针对以往multi-UUV仅靠距离量测的协同导航定位精度低的问题,给出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)方法的UUV协同定位方法。利用从UUV的运动学方程... 多水下无人航行器(multi-UUV)协同定位技术是解决海洋中间层水下导航定位问题的重要途径,针对以往multi-UUV仅靠距离量测的协同导航定位精度低的问题,给出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)方法的UUV协同定位方法。利用从UUV的运动学方程和基于距离的量测方程建立了从UUV的导航模型,针对该非线性导航模型,采用UKF设计了导航滤波算法,避免了对非线性方程的线性化处理,实现了递推导航滤波算法,并与传统的航位推算方法进行了仿真对比。仿真结果表明,从UUV能够利用该导航滤波算法进行实时定位,比传统的航位推算方法具有更高的定位精度。 展开更多
关键词 无人水下航行器 协同定位 无迹卡尔曼滤波 递推导航滤波算法 航位推算方法
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基于非合作LEO卫星辅助GNSS联合定位技术
8
作者 秦红磊 姜穆元 《导航定位与授时》 CSCD 2022年第1期35-40,共6页
针对全球导航卫星系统(GNSS)在受挑战的环境中,出现导航卫星信号被干扰或遮挡,导致可见卫星数目无法满足定位最低要求的情况。利用低轨(LEO)卫星具有信号到达地面功率高、抗干扰能力强,以及在未来将进行大量部署的特点,可为GNSS的导航... 针对全球导航卫星系统(GNSS)在受挑战的环境中,出现导航卫星信号被干扰或遮挡,导致可见卫星数目无法满足定位最低要求的情况。利用低轨(LEO)卫星具有信号到达地面功率高、抗干扰能力强,以及在未来将进行大量部署的特点,可为GNSS的导航服务提供备份与补充。提出了基于非合作LEO卫星辅助GNSS联合定位算法,不同于现有的LEO/GNSS联合定位算法将低轨卫星简单地视为轨道降低的导航卫星,该算法以LEO为通信卫星,从非合作、非导航特性的实际情况出发,将LEO的多普勒与GNSS的伪距、多普勒相结合求解用户位置信息,并以ORBCOMM低轨通信卫星联合GPS为例进行了仿真实验,实验结果验证了算法的可行性与性能。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统 低轨卫星 伪距 多普勒 非合作LEO卫星辅助GNSS联合定位算法
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空间非合作目标相对导航技术研究 被引量:4
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作者 李文跃 徐贵力 +3 位作者 周龙 王彪 田裕鹏 李开宇 《航空兵器》 2012年第3期14-17,50,共5页
针对当前非合作目标相对导航系统复杂庞大、成本高昂以及GPS对空间导航存在缺失段等问题,本文提出了一种非合作航天器相对导航新方法,利用视觉系统和激光测距仪对非合作航天器分阶段获取导航信息,并通过实验验证了近距离段相对导航算法... 针对当前非合作目标相对导航系统复杂庞大、成本高昂以及GPS对空间导航存在缺失段等问题,本文提出了一种非合作航天器相对导航新方法,利用视觉系统和激光测距仪对非合作航天器分阶段获取导航信息,并通过实验验证了近距离段相对导航算法的有效性,精度较高,且算法不失一般性。该方案能够适用于非合作航天器的相对导航。 展开更多
关键词 非合作目标 相对导航 视觉系统 激光测距仪 导航算法
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基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统 被引量:3
10
作者 施顺明 宋光明 +3 位作者 刘盛松 韦中 李松涛 宋爱国 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期101-109,共9页
为了改善传统为人导航系统的导航效果,设计了一种基于多部位振动触觉反馈的为人导航系统.该系统以具有自主导航功能的移动机器人为基础,运用充分考虑用户在系统中自主性和舒适性的人机协作导航算法,使用户能自由地选择行走速度.通过统... 为了改善传统为人导航系统的导航效果,设计了一种基于多部位振动触觉反馈的为人导航系统.该系统以具有自主导航功能的移动机器人为基础,运用充分考虑用户在系统中自主性和舒适性的人机协作导航算法,使用户能自由地选择行走速度.通过统计学方法研究人体各部位振动触觉感知能力,发现手指和手腕适合充当振动触觉信号的感知部位.开发多部位振动触觉装置作为系统的人机接口,利用该人机接口和人机协作导航算法实现了系统的自主为人导航.系统性能验证实验结果表明,基于多部位振动触觉反馈的导航系统具有良好的抗干扰能力,平均队形误差均值为0. 23 m,导航速度为0. 13 m/s,优于基于运动觉反馈的导航系统和基于单部位振动触觉反馈的导航系统. 展开更多
关键词 人机协作导航算法 多部位触觉反馈 自主导航机器人 人体跟踪
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无人机-智能车队协同路径实时规划研究 被引量:3
11
作者 谢博宇 李茂青 +1 位作者 岳丽丽 陈启香 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第20期20-27,共8页
在智能交通系统下的路径实时决策方法中,由于智能车队因路旁检测器未设置、故障或者通信信号中断等情况而导致接收不到道路信息的问题,引入无人机,使智能车队和无人机协同工作,称之为机测工作模式。该模式是根据车道上不同信号显示下的... 在智能交通系统下的路径实时决策方法中,由于智能车队因路旁检测器未设置、故障或者通信信号中断等情况而导致接收不到道路信息的问题,引入无人机,使智能车队和无人机协同工作,称之为机测工作模式。该模式是根据车道上不同信号显示下的行驶时间以及在交叉口的延误时间,动态计算行驶时间并得到一条用时最少的路径。通过4种场景,利用Matlab仿真得到的结果和理论分析一致,验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 智能交通 路径规划 无人机-智能车队协同系统 DIJKSTRA算法 车辆导航系统
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基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法研究 被引量:6
12
作者 晁正正 马喜宏 +2 位作者 李小燕 吕辰 朱孟龙 《测试技术学报》 2019年第5期406-411,共6页
针对单兵作战系统易受室外GPS(Global Positioning System)信号遮挡失锁难以定位与INS自主定位容易发散的问题,提出一种基于单兵之间相互测距信息的EKF(Extended Kalman Filter)班组协同定位算法.利用角速度均方根阈值判别法进行单兵零... 针对单兵作战系统易受室外GPS(Global Positioning System)信号遮挡失锁难以定位与INS自主定位容易发散的问题,提出一种基于单兵之间相互测距信息的EKF(Extended Kalman Filter)班组协同定位算法.利用角速度均方根阈值判别法进行单兵零速修正,UWB(Ultra Wideband)进行相互测距的同时传输协作单元位置估计和协方差信息,通过构造距离量测方程在零速区间协同定位.实测试验对比单兵INS定位算法与基于相互测距信息的EKF班组协同定位算法,试验结果表明:基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法明显优于单兵INS算法自主定位,其位置误差减小了一个数量级,有效抑制了单兵INS定位误差累积.该算法可以在我军反恐作战、抢险救灾等极端环境下单兵班组协同定位中使用. 展开更多
关键词 单兵协同导航 UWB测距 零速检测 EKF算法 轨迹修正
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基于PSO算法的多UUV导航方法 被引量:2
13
作者 王磊 王国臣 范世伟 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第3期272-276,共5页
无人水下航行器(UUV)协同导航过程中,惯性导航系统(INS)在水下工作时的定位误差随时间累积,在不升出天线的情况下,难以利用全球定位系统(GPS)对惯导误差进行修正,地磁导航虽可以在水下修正惯导系统的误差,但传统的地磁匹配导航对先验地... 无人水下航行器(UUV)协同导航过程中,惯性导航系统(INS)在水下工作时的定位误差随时间累积,在不升出天线的情况下,难以利用全球定位系统(GPS)对惯导误差进行修正,地磁导航虽可以在水下修正惯导系统的误差,但传统的地磁匹配导航对先验地磁图过于依赖。受到生物利用地磁进行导航行为的启发,文中针对多UUV仿生协同导航问题,提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多UUV仿生协同导航方法,将导航过程归结为多目标搜索问题,通过共享UUV间的信息,完成导航任务,实时对惯导系统进行定位误差的修正。仿真结果证实了该方法的有效性。 展开更多
关键词 无人水下航行器 协同导航 仿生导航 粒子群优化算法
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基于深度前馈网络的自适应相对导航滤波
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作者 顾冬晴 符俊 +3 位作者 刘晓坤 叶飚 陈凤 王盈 《上海航天(中英文)》 CSCD 2020年第5期119-124,共6页
针对空间非合作翻滚目标近距离相对导航中出现测量异常偏差导致滤波精度下降甚至发散的问题,研究了具有抗差能力的自适应滤波估计方法。在设计了相对导航滤波模型的基础上,提出了基于深度前馈网络的自适应扩展卡尔曼滤波算法,并且详细... 针对空间非合作翻滚目标近距离相对导航中出现测量异常偏差导致滤波精度下降甚至发散的问题,研究了具有抗差能力的自适应滤波估计方法。在设计了相对导航滤波模型的基础上,提出了基于深度前馈网络的自适应扩展卡尔曼滤波算法,并且详细设计了智能故障检测与估计的深度前馈网络模型与训练方法。数学仿真结果表明:深度前馈网络能够有效估计测量异常偏差且估计误差小于异常偏差值的15%,基于深度前馈网络的自适应扩展卡尔曼滤波结果显著优于常规扩展卡尔曼滤波。 展开更多
关键词 非合作翻滚目标 相对导航 深度前馈网络 自适应算法 卡尔曼滤波算法
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非合作目标超近距离光学相对导航方法及半物理仿真系统研究
15
作者 彭杨 张翰墨 +3 位作者 王兆龙 曹姝清 刘宗明 武海雷 《上海航天》 CSCD 2017年第6期76-82,共7页
针对非合作目标研究了一种可实时应用的超近距离相对导航方法,用相机主动获取目标飞行器图像,对图像进行预处理得到有效的边缘段信息。选取立方体卫星作为非合作目标的通用模型,用轮廓精化提取方法进行轮廓的三维重建,并给出了轮廓三维... 针对非合作目标研究了一种可实时应用的超近距离相对导航方法,用相机主动获取目标飞行器图像,对图像进行预处理得到有效的边缘段信息。选取立方体卫星作为非合作目标的通用模型,用轮廓精化提取方法进行轮廓的三维重建,并给出了轮廓三维位置和姿态估计信息获取的具体步骤。建立了用四元数和相对欧拉角表示的追踪器与目标器相对姿态的轨道动力学模型,设计了基于衰减扩展卡尔曼滤波的相对导航算法。构建了一套基于运动导轨的半物理仿真系统,以验证算法的有效性和可行性。给出了仿真系统的硬件组成和软件功能。结果表明:所建仿真系统获得的相对距离10~0.5m内非合作目标相对位姿精度分别为0.03~0.15m,0.5°~1.5°,可用于非合作目标超近距离相对导航研究的相关验证;用所提方法可实现非合作目标的实时超近距离相对导航,能同时获得位姿及相关速度类导航信息,精度满足工程要求。该仿真系统在工程中有较大的应用价值。 展开更多
关键词 非合作目标 超近距离 光学相对导航 轮廓精化 相对位姿 衰减卡尔曼滤波 半物理仿真 位姿精度
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基于绿灯时刻图的车辆行驶路径动态导航方法
16
作者 刘成生 蔡玉宝 张雷元 《中国人民公安大学学报(自然科学版)》 2021年第4期32-36,共5页
传统的路经导航方法通常只考虑距离、时间和路况等因素,而忽略了交通信号灯控制的影响,只能计算得出无管控因素参与下的相对较优路径,并非真的最优导航结果。在城市实际导航过程中,对行程时间影响最大的往往是路口红绿灯等待时间,而路... 传统的路经导航方法通常只考虑距离、时间和路况等因素,而忽略了交通信号灯控制的影响,只能计算得出无管控因素参与下的相对较优路径,并非真的最优导航结果。在城市实际导航过程中,对行程时间影响最大的往往是路口红绿灯等待时间,而路段速度通畅程度往往只在高峰期影响较大。为使得导航时间更精准、停车次数最少及行程时间最优,在此探讨一种基于绿灯时刻图的车辆行驶路径动态导航方法。根据城市交通信号控制系统的信号配时参数及信号阶段、相位灯态等实时运行信息,并结合路径长度、到达时间及停车次数等指标,计算出一条信号管控因素参与下的效率优化的通行路径。总体以行程时间和停车次数作为路径导航优化目标,并引入了推荐路段引导速度,重复利用交通信号灯配时参数,解决实际导航误差问题。 展开更多
关键词 绿波算法 车路协同 动态导航 信号控制 车联网
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Obstacle avoidance for multi-missile network via distributed coordination algorithm 被引量:13
17
作者 Zhao Jiang Zhou Rui 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期441-447,共7页
A distributed coordination algorithm is proposed to enhance the engagement of the multi-missile network in consideration of obstacle avoidance. To achieve a cooperative interception, the guidance law is developed in a... A distributed coordination algorithm is proposed to enhance the engagement of the multi-missile network in consideration of obstacle avoidance. To achieve a cooperative interception, the guidance law is developed in a simple form that consists of three individual components for tar- get capture, time coordination and obstacle avoidance. The distributed coordination algorithm enables a group of interceptor missiles to reach the target simultaneously, even if some member in the multi-missile network can only collect the information from nearest neighbors. The simula- tion results show that the guidance strategy provides a feasible tool to implement obstacle avoid- ance for the multi-missile network with satisfactory accuracy of target capture. The effects of the gain parameters are also discussed to evaluate the proposed approach. 展开更多
关键词 cooperative guidance Distributed algorithms Impact time Missile guidance Multiple missiles Obstacle avoidance Proportional navigation
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基于序列图像的航天器自主导航降维滤波方法 被引量:3
18
作者 孙博文 王大轶 +3 位作者 王炯琦 周海银 葛东明 董天舒 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期519-527,共9页
非合作目标的运动感知与状态估计,是太空领域技术发展的重要组成部分。非合作目标相对状态的精确估计是相对导航的难点问题。传统的非合作目标扩展卡尔曼滤波算法需要结合非合作目标的质心位置,增加了状态变量的维数,提高了系统不确定性... 非合作目标的运动感知与状态估计,是太空领域技术发展的重要组成部分。非合作目标相对状态的精确估计是相对导航的难点问题。传统的非合作目标扩展卡尔曼滤波算法需要结合非合作目标的质心位置,增加了状态变量的维数,提高了系统不确定性,从而会影响状态扩展卡尔曼滤波的收敛速度。提出了一种基于序列图像的非合作目标相对导航方法,该方法在不对质心进行估计的情况下首先对非合作目标姿态进行估计,在完成非合作目标姿态估计后再对其质心进行估计。本文推导了光学相机测量值与目标真实姿态的关系,构建了基于序列图像的测量模型,分别建立了不含有非合作目标质心位置的状态方程和基于非合作目标位置、速度矢量的状态方程,设计了适用于非合作目标状态估计的扩展卡尔曼滤波算法。仿真实验表明该方法可在10Hz采样频率下经过50次采样(即5s)内快速收敛,从而有利于空间飞行器的在轨服务与维护。 展开更多
关键词 非合作目标 序列图像 相对导航 滤波算法 收敛速度
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