基于光流定位的四旋翼飞行器技术研究

以四旋翼为研究对象,提出一种改进LK光流定位算法。通过自主设计的四旋翼平台在室内飞行对算法进行验证,四旋翼无人机基于此改进算法在光流估计过程中,利用前后向误差对异常特征点进行剔除,并对可靠特征点的估计偏移量进行更新,以提高无人机的定位精度和飞行稳定性。结果表明,改进LK光流法定位精度高,在室内能够稳定悬停飞行,其定点悬停精度大约为半径40 cm的圆形。     

基于ORB特征和LK光流的视觉里程计算法

针对移动载体的自主定位问题,结合ORB特征和多尺度LK光流,提出了一种基于多尺度分层跟踪的RGB-D图像视觉里程计算法。首先,改进了ORB特征提取的效果,采用基于多尺度多区域的特征提取方式提高了特征点的分布性;其次,基于LK光流,采用多尺度分层跟踪的方法对前后帧图像之间的特征点进行数据关联,将数据关联的精度提高到了亚像素级;最后,采用通用图优化方法解算运动参数,使得定位精度精确到了厘米级。实验部分通过公开数据集和实际应用数据从精确性和实时性两个方面对算法的性能进行了验证分析,结果表明,所提出的视觉里程计算法具有较高的定位精度和较好的实时性,总体定位误差约为3 cm,处理单帧图像的运算时间在50 ms以内。     

基于差分GPS的无人机群小范围定位方法研究

为提高无人机群定位精度,减小飞行误差,增强避障能力,针对无人机飞行过程中精确定位受大气、卫星轨道、电磁等因素影响,引入差分GPS定位方法。利用差分GPS对无人机实现空间绝对定位,然后用短距无线通信实现多个无人机间的相互通信,达到相对定位的目的,最终将接收机站信号上传到上位机实现仿真验证。根据实验验证结果得出差分GPS定位在无人机群方面可提高定位精度。     

基于四轴飞行器的单目视觉避障算法

针对四轴飞行器平台上单目视觉避障算法实时性不够,准确率不高的问题,提出了一种新的基于金字塔LK(Lucas-Kanade)光流与平移光流融合的单目视觉避障算法并给出了这一方法的数学推导过程。在配有320pixel×240pixel摄像头的ArduCopter四轴飞行器上开发和实现了该算法,并进行了多次飞行测试验证了算法的可行性与有效性。在飞行器自主飞行过程中,采用消失点进行导航,并结合神经网络PID对其进行飞行自适应控制。与单目即时定位与地图构建(SLAM)避障算法、Horn-Schunck光流避障算法以及图像分割避障算法比较了算法的实时性和准确性,结果显示:本算法具有实时性好和准确率高的优点,可以满足实际工程中四轴飞行器的实时避障要求。     

基于视觉的小型四旋翼无人机自主飞行控制

提出为实现小型四旋翼无人机自主飞行控制,设计一种基于视觉的飞行控制方法,并搭建嵌入式控制架构飞行试验平台。在控制过程中,光流信息与姿态角信息进行融合用于估计无人机水平位置信息,利用获取到的水平位置信息作为内外环结构的比例微分积分(Proportion integration differentiation,PID)控制器外环反馈信息。不同于传统的基于地面站的控制架构试验平台,该飞行系统中采用了一个嵌入式控制架构的试验平台。该平台依靠机载嵌入计算机进行光流计算、运动状态估计,并采用机载飞行控制器执行控制算法。这种嵌入式控制架构工程实现难度高,但更利于实现四旋翼无人机的全自主飞行控制。试验结果表明,提出的设计方法取得了较好全自主飞行控制效果。     

反射镜用Kelvin支承定位精度研究

针对ICF装置中大口径反射镜等光学元件快速更换和精确定位的要求 ,采用精确约束理论设计了Kelvin运动支承 ,建立了几何参数矩阵对结构的定位精度进行了理论计算 ,分析了产生误差的原因并对结构进行了改进 ,采用激光客观散斑法对样件的定位精度进行了测试 ,试验数据统计表明结构重复定位精度 (± 3σ) ;平移± 6 .2 μm ,转角± 2 .3″。     

改进的步态光流图与视角相结合的身份识别

提出将改进的步态光流图(LK-GFI)与视角相结合的方法来解决步态识别易受视角影响的问题。该方法采用La-cus-Kanade(LK)光流法获得连续两帧侧影图像间的光流场,并构造步态特征图像LK-GFI,利用成像原理计算人的行走方向以确定视角。首先,离线建立目标在各视角下的LK-GFI数据库;然后,提取待识别人的当前视角和LK-GFI;最后,用欧式距离度量同一视角下待识别人与目标的LK-GFI之间的相似性。分别采用CASIA数据库和实际室内获得的步态序列对该方法进行了验证。结果显示,错误拒绝率分别为7.95%和9.12%,与采用传统的步态能量图(GEI)相比分别降低了12.5%和14.45%;与采用步态光流图(GFI)相比分别降低了7.77%和6.74%。该方法识别准确性高,实时性强,对多视角有较强的鲁棒性。     

无人机飞行航迹预见控制技术研究

在分析现行无人机飞行航迹的基础上,从改进飞行航迹的控制方法入手,利用数字预见控制理论的技术和方法优化无人机飞行航迹,解决现行无人机航迹控制系统的固有缺陷,由此建立无人机航迹优化模型并进行仿真分析.对于提高无人机的战场机动能力和快速反应能力具有重要的军事应用价值.     

一种改进光流法的运动目标检测及跟踪算法

针对精确制导武器末制导过程中动态背景情况下难以有效检测出运动目标的问题,提出了一种改进光流法的运动目标检测方法,并设计了相关跟踪算法。将Shi-Tomasi角点检测和金字塔LK(Lucas-Kanade)光流法结合,只计算强角点处的光流场,较好地估计了全局运动参数,然后采用卡尔曼滤波平滑运动矢量,有效地对当前图像进行了运动补偿。8对补偿后的图像采用三帧差分法得到运动目标,并设计了形态学腐蚀和膨胀运算去除了噪声以更准确地提取目标,最后对检测出的运动目标用归一化积相关算法进行了跟踪。仿真试验及嵌入式平台下的实际测试结果表明,所设计的算法在背景运动情况下依然能够非常有效地检测出运动目标,并且对目标能够稳定地跟踪。在PC上处理速度达到了34.1 f/s,嵌入式平台下为15.6 f/s。     

角点检测与光流跟踪的焊缝特征提取与定位研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊缝特征点检测精度不高的问题,研究了一种基于激光视觉传感的角点检测与光流(LK)跟踪的焊缝特征快速提取与定位方法。根据三角测量原理,设计了能够实时检测焊缝特征图像的激光视觉传感器,并建立了由激光条纹特征点像素坐标到焊缝特征点三维坐标的数学模型;对焊缝图像进行了预处理,采用Shi-Tomasi角点检测提取了焊缝特征;最后使用光流法为后续帧匹配特征角点,实时计算出了图像中焊缝特征点的亚像素位置。研究结果表明:基于角点检测与光流法跟踪的焊缝特征提取与定位方法,其特征点检测精度较高,平均误差在±0.13 mm以内,可以实时、准确地识别焊缝特征。     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

转子轴花键的铣削

介绍了利用大径定心的花键轴花键的实用加工方法。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

滚子表面缺陷分析

采用金相分析以及扫描电镜、能谱分析等试验方法对滚子表面缺陷进行了分析.结果表明:滚子表面的麻坑(黑点)缺陷是腐蚀坑,主要是由于热处理炉保护气氛不纯,滚子在高温状态下产生表面腐蚀而形成.     

基于B/S结构在线监控研究应用

简述了DCOM、ActiveX等组件模型,结合ASP技术在Internet/Intranet环境下实现了基于Browser/Server结构锅炉在线监控.该系统在DCOM技术基础上通过ADO编程实现数据传输和访问,结合ASP和ActiveX控件技术实现动态发布和在线监测.     

基于插值法的计量泵流量控制算法研究

针对目前国产计量泵实际流量显示不直观、计量精度低等问题,分别用分段插值、拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值4种算法,对不同压力下多种型号的计量泵实际流量和频率之间的关系进行了理论研究,并用线性回归分析法对所得计算结果进行了分析。分析结果表明,分段插值算法所得标准误差最小,残差图中的离散性最明显,置信区间最小,更真实的反映了实际流量和频率的关系,可大大提高计量泵的计量精度,适合用作计量泵控制器流量控制算法。     

单片机应用系统研究——轮式移动机器人控制系统设计与研究

机器人的移动方式有很多种,但大致就分为两种:车轮式和足步式两种.本文从轮式移动机器人(WMR)的体系结构出发,重点设计了机器人移动控制系统的硬件、软件平台.首先,通过对非完整轮式移动结构和直流伺服电机模型的分析,建立了移动机器人的控制系统模型.其次,设计了基于AVR微控制器(AT90S8515)的移动控制系统,其中主要包括PWM功率驱动、测速单元和串行通讯模块等;对机器人速度、位置控制采用模糊PID算法,较好地克服了移动机器人模型的不确定性、转速位置控制要求的多变和环境改变等因素的影响.程序使用ICCAVR C语言编写,在AVR SUDIO调试软件中用ICE200仿真.     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。