基于双级互补滤波的姿态测量算法设计

陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和磁场的干扰是影响MARG传感器姿态测量精度的主要原因。针对传统姿态测量算法在磁干扰环境下由于航向角误差导致水平角测量精度降低以及载体线性加速度影响水平角精度的问题,提出了一种基于四 元数的双级互补滤波姿态融合算法。该算法利用加速度计和磁力计测量数据分别对估计四元数进行补偿修正,避免了磁干扰环境下航向角误差对水平姿态测量的影响。同时引入线性加速度误差和磁干扰误差自适应补偿方案,以降低线性加速度与磁干扰的影响,为了验证算法的有效性,进行了静态与动态实验。实验结果表明该姿态测量算法能显著提高姿态测量精度和抗干扰能力,与传统的Mahony算法相比,俯仰/滚动角的测量精度完全不受磁干扰的影响,性能得到了明显的提升。     

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明：应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。     

一种面向机动的低成本姿态测量系统

载体作机动运动时,基于加速度计和磁传感器的姿态测量系统易受载体运动加速度的影响而导致测量精度降低.通过将GPS加速度引入重力观测方程,有效补偿了载体运动加速度造成的姿态测量误差.利用基于重力场和地磁场矢量观测的迭代最小二乘姿态确定算法得到修正罗德里格姿态参数.姿态信息通过互补滤波器与陀螺仪测量值融合以提高动态响应.实验结果表明,该低成本姿态测量系统可明显提高机动环境下的姿态测量精度,姿态角测量误差小于3°.     

基于多传感器数据融合的人体运动模式识别研究

针对单一传感器在人体运动姿态监测中误差较大的问题,提出了一种基于加速度传感器和陀螺仪数据融合的人体运动模式识别方法;该方法使用陀螺仪输出的人体运动信息对加速度传感器采集到的姿态角信息进行修正,采用卡尔曼滤波算法实现多传感器信息的融合,有效提高了姿态角度测量的准确度;根据人体日常的活动状态构建了基于人体姿态角度特征的隐马尔可夫模型实现人体运动模式的识别;实验表明,该方法比采用单一传感器方法识别的准确率高,可以有效区分不同的日常活动行为。     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。     

基于多传感器的运动姿态测量算法

在基于MEMS传感技术的运动姿态测量中, 陀螺仪信号的漂移和载体线性加速度与重力加速度的叠加是影响测量结果准确性的主要原因, 实践中一般采用静态补偿和滤波技术减小测量误差. 基于自主研发的惯性测量单元, 设计了一种新型两级扩展卡尔曼滤波器: 基于四元数的运动姿态测量模型, 首先构造自适应加速度误差协方差矩阵, 消除载体线性加速度, 再采用多传感器融合技术进行数据融合, 修正陀螺仪信号漂移产生的误差. 实验表明, 本文算法结果与业界认可的动作捕捉系统Xsens的测量结果一致, 可有效满足应用需求.     

基于陀螺仪的随钻姿态测量新算法

水平定向钻进中钻具姿态的实时测量是实现导向的关键因素。针对已有算法的不足和缺点,采用陀螺仪进行钻具倾角、方位角和工具面向角的测量,推导出了相应的姿态角计算公式。同时针对测量过程中存在的陀螺仪漂移误差,采用四元数全姿态互补滤波算法,利用加速度计和磁强计对陀螺仪进行补偿,给出了详细的理论分析和计算过程。实验结果表明:基于传感器组合的四元数全姿态互补滤波算法能够有效地消除陀螺仪漂移误差,获得的方位角测量精度优于±0.3°。     

多微型传感器自适应信息融合姿态估计方法

融合微型惯性和磁传感器数据能够用于实时跟踪人体肢体运动、或估计某一运动刚体姿态.这里,三维加速计被用来测量传感器坐标系下的重力向量,用于确定相对于水平面的方向;三维磁力计测量得到传感器坐标系下的磁场强度向量,用来确定垂直轴上的旋转;三维陀螺仪测量角速度,通过积分可以得到角度.重力向量受人体运动加速度的干扰,磁场强度受周围环境磁感物质的干扰,而角速度在积分过程中也会引入随时间增长的漂移,所以需要融合这3种观测量.提出了一种自适应Kalman滤波的姿态估计算法AKF,通过加速度与磁场强度计算得到的姿态来做观测量与角速度融合,将非线性观测方程线性化,从而降低了计算复杂度;磁场的干扰不会影响Pitch和Roll两个角的估计;而对于运动加速度的干扰,通过自适应调整滤波器中的观测噪声协方差矩阵来抵除.算法的稳定性和精确性在实验中得到了有效验证.     

基于多传感器的行人航向推算算法研究

针对室内行人航位推算(PDR)系统中单一地以陀螺仪作为航向估计会出现误差累积和航向角偏移的问题,提出一种由方向传感器和陀螺仪组合的航向角校正算法。首先,利用卡尔曼滤波（Kalman Filter KF）分别消除方向传感器的信号干扰和陀螺仪的动态漂移误差;然后,通过陀螺仪和方向传感器测量的航向角差值是否超过阈值来判断是否存在硬磁场干扰;最后,根据硬磁场干扰情况对航向角估计值进行相应的角度补偿得到新的航向角估计值。实验表明,该算法的航向推算性能优于启发式漂移消除算法和增强式启发式漂移消除算法。     

互补滤波算法在四旋翼飞行器姿态解算中的应用

针对四旋翼飞行器飞行过程中的姿态最优估计问题,本着准确、快速的原则,选择了基于陀螺仪、加速度计和电子罗盘的捷联式惯性测量系统.由于这些传感器存在温度漂移和噪声干扰等问题,采用互补滤波算法,通过融合IMU多传感器的数据信号,对测得的姿态数据进行补偿修正,解算出高精度的姿态角.为了验证互补滤波算法的有效性和实用性,通过实际的四旋翼飞行器角度测量系统对互补滤波算法展开研究.结果表明姿态角解算中采用互补滤波算法能够快速、稳定的输出高精度姿态数据,姿态角最大跟踪误差控制在±2°以内,满足四旋翼飞行器飞行控制的要求,成功完成了姿态的最优估计.     

Hibernate技术在基于GIS数据库中的应用研究

空间信息的存储和处理问题是地理信息系统(GIS)的核心问题.对空间数据和属性数据的统一存储管理已成为必然趋势.本文通过对GIS中海量数据的存储方式进行研究,指出对象-关系型的数据库存储方式是空间数据库的发展方向.在此基础上讨论了Hibernate技术与GIS数据库的结合,使用Hibernate技术将关系数据库中空间数据和属性数据进行封装,屏蔽了数据库底层操作,使得程序员可以用面向对象的思想随意操纵数据库,在利用了关系数据库的快速检索、查询能力的同时也增强了数据的一致性和可移植性.     

自卫干扰对无人机敏感性的影响研究

研究了单架无人机在突防地空导弹系统的过程中,自卫干扰对无人机敏感性的影响,分析了自卫干扰在敏感性各个环节的作用,仿真分析了平均干扰功率对无人机最小暴露半径、被探测到的概率、脱靶距离及被击中概率的影响。仿真结果表明,使用自卫干扰技术能有效地降低无人机的敏感性,从而提高其作战生存力。研究结果可为无人机敏感性评估、生存力增强措施的研究及雷达探测系统的效能评估提供一定的依据。     

基于LabVIEW的钢杆裂纹定量检测的研究

介绍基于LabVIEW的钢材表面裂纹定量检测原理，设计了基于LabVIEW的钢杆裂纹定量检测系统，并对钢杆表面横向裂纹缺陷进行模拟实验，初步建立数学模型，通过评判Vpp得到反映裂纹状况的定量检测结果，从而验证了该方法的可行性和有效性，并得出相关的结论。     

防雨帽对探空仪湿度测量影响的CFD研究

采用流体动力学方法研究了GL-5000P探空仪湿度传感器的防雨帽对湿度测量的影响.运用Pro/E对湿度测量系统结构进行建模,使用前处理软件ICEM对其进行网格划分,导入Fluent软件进行稳态和瞬态计算分析.模拟结果表明:GL-5000P防雨帽很好地防止了高空云雨滴对湿度传感器的影响,其兼具一定的防太阳辐射功能,但高空25 km以上防辐射能力减弱,甚至起相反作用;防雨帽厚度对太阳辐射误差影响较小,而其反射率影响则较显著;瞬态分析揭示了传感器表面的湿度场分布产生了时间滞后,且时间滞后常数随海拔高度的升高而增加,到27 km达到0.42 s.该研究为湿度垂直廓线的时间滞后修正提供了理论依据.     

基于平衡树的应用层多播树构建算法

应用层多播协议通过生成树向其组成员发送数据包,一个节点失效则会引起生成树的分裂,并导致下游成员节点无法接收数据包,这正体现了应用层多播系统的脆弱性。为提高应用层多播的健壮性,提出一种基于K叉平衡树结构的应用层多播树构建的改进方案。     

基于OPNET的背景流量对FTP业务影响的研究

主要考察背景流量对FTP业务传输质量的影响。首先简要介绍了OPNET仿真软件,然后对某公司的广域网网络进行仿真,建立两个场景,分别不设背景流量和加载背景流量,最终得出背景流量对FTP业务传输的影响曲线。结论为：背景流量可令链路平均利用率、链路平均吞吐量提高,但是当仿真达到稳定状态之后,随着链路负载的增大会导致FTP下载平均响应时间增加。     

锁紧装置对导弹出筒振动影响研究

研究导弹垂直发射装置中导向轨对导弹出筒时状态影响问题,并对导向轨进行改进设计。为了能够准确有效地获得导向轨作用力对导弹出筒状态影响规律,将接触碰撞模型引入导向轨和导弹接触区域间隙中,采用拉格朗日运动学方程,建立导弹的垂直发射动力学模型,计算导弹发射过程中振动特性曲线;通过分析发现,导弹发射筒与导向轨边界约束作用是影响导弹出筒口振动的重要因素。为了降低出筒时的振动,提高导弹出筒平稳性,增加锁紧装置设计。通过对比有无锁紧装置系统响应,表明锁紧装置对吸收导弹发射时冲击振动,减小导弹发射振动幅值有积极作用,为提高导弹出筒时的平稳性提供了科学依据。     

基于DivertSocket的Honeypot技术研究

Honeypot系统通过设置诱骗服务来迷惑攻击者,从而使真正网络服务避免被恶意探测和攻击。分析了现有Honeypot技术的不足,提出并讨论了基于DivertSocket和事件分离的强交互和弱交互Honeypot的实现技术(DS-Honey-pot),给出了相关定义,分析了DS-Honeypot安全性。     

三维片上网络拓扑结构研究综述

三维片上网络(three-dimensional network on chip,3D No C)是在三维集成电路(three-dimensional integrated circuit,3D IC)、片上系统(system on chip,So C)和二维片上网络(two-dimensional network on chip,2D No C)的基础上发展起来的,主要解决高集成度芯片通信瓶颈等问题,已引起国内外学术界和产业界的高度重视。3D No C拓扑结构体现了通信节点在芯片中的布局与连接,对三维芯片性能起决定性作用。简介了2D No C、2D No C到3D No C的演变、3D No C的优点与存在的问题以及3D No C解决的关键技术问题,分析了3D No C总体发展状况。三维拓扑结构是3D No C设计中的关键问题之一,重点研究了3D No C拓扑结构的分类方法,从通信角度将3D No C拓扑结构分成9大类,分类论述了3D No C拓扑结构,并分析比较了现有63种拓扑结构各自的特点,最后指出了3D No C拓扑结构的未来研究方向。     

基于UML的公园管理信息系统研究

围绕着公园管理系统的开发过程,利用统一建模语言(UML),从功能分析、静态模型设计、动态模型设计到物理模型设计,对复杂的公园管理系统进行建模,为公园管理系统的进一步开发提供技术支持.