移动机器人导航空间表示及SLAM问题研究

导航研究是移动机器人研究的承要领域之一。 空间表示则是移动机器人导航研究的基础性问题。围绕移动机器人导航空间表示，该文首先对目前广泛采用的空间分解表示，几何特征表示，拓扑地图表示等多种移动机器人导航空间表示方法进行详细的归纳和总结。通过对移动机器人导航空间各种表示疗法进行性能对比，指出各种空间表示方法的优点与不足。最后，对移动机器人导航研究中的同时定位与地图创建（SLAM）问题作了阐述，指出SLAM研究面临的问题，探讨了SLAM的未来研究方向。     

自动化学科面临的挑战

本文分析了控制理论与应用、模式识别与智能系统、导航制导与控制、系统科学与工程、人工智能与自动化交叉等领域的发展现状. 结合科技发展、国内国际研究前沿和新兴领域对自动化科学技术的需求, 提出重点发展智能控制理论和方法、高性能作业机器人、信息物理系统、导航与控制技术、重大装备自动化技术、自主智能系统和人工智能驱动的自动化技术优先领域, 加强数据驱动控制理论、人工智能基础理论研究, 进一步发展人机协同、跨域融合的智能自动化, 为实现国家社会的全面信息化智能化提供理论和技术保障.     

AGV自动导航小车自组织模糊控制器研究

随着在工业、农业等领域中自动化程度的不断增长,自动导航小车(简称AGV)在各领域的作用也相应提高.考虑到自动导航小车会在各种环境中工作,本文为此研究设计了一个积极而有效的控制器--自组织模糊控制器.我们采用在非最佳状态下使用遗传算法来调节隶属函数的方法,通过自校正和控制规则的产生提高了控制效率.     

四旋翼无人机自适应导航控制

研究四旋翼(Quadrotor)无人机导航控制问题。针对传统的四旋翼无人机导航控制方法的目标定位误差和实时性差问题,提出了基于CLOS技术的导航控制方法。采用CLOS技术所开发的导航控制系统使得四旋翼无人机能够在移动停机坪完成自主导航和着陆的任务,并详细研究了导航控制系统的设计和仿真。仿真结果显示了所设计的导航控制系统的性能和有效性,可应用于四旋翼无人机的实时导航。     

空-地制导武器发射前的载机控制研究

载机的控制主要包括导航控制和姿态稳定控制两个部分。针对空地制导武器发射前的载机控制，分析了导航控制方式和构成姿态控制的纵向与横侧向通道。研究了空地制导武器发射前栽机的导引控制率设计以及航向、俯仰、高度、速度等的控制规律。文章最后探讨了采用半实物仿真的方法在地面对其进行实验、验证的方式和方法。     

飞行器气动模型辅助导航方法的研究概况与进展

气动模型辅助导航是一种新型的导航方法, 将描述飞行器飞行状态的气动模型信息与现有导航系统信息相融合, 可以提高导航精度和可靠性, 近年来受到国内外学者的关注, 有望成为飞行器的新型自主导航方法. 通过对气动模型辅助导航方法研究现状的调研和分析, 阐述了该导航方法的概念与原理; 分析了目前主要的3 种技术方案—–气动模型/惯性导航融合、气动模型/卫星导航融合、气动模型/惯性/卫星导航融合的各自特点; 对气动模型辅助导航方法与当前几种主要的辅助导航方法进行综合比较, 分析了该方法的技术优势与应用前景; 结合目前的研究现状, 探讨了气动模型辅助导航方法后续研究的关键技术和发展方向. 气动模型辅助导航方法与飞行器的气动模型特性、制导、导航和控制流程密切相关, 该方法的研究有助于推动导航、制导与控制(GNC) 3 个方向的各自发展和深度融合.

     

服务机器人社会意识导航方法综述

为提升服务机器人的社会可接受性,与人共融的社会意识导航一直是服务机器人研究领域的热点之一。重点对服务机器人社会意识导航方法展开综述,概述了服务机器人社会意识导航总体框架及主要研究方法;详细总结了基于社会空间关系模型（包括社会力模型和高斯模型）、基于社会行为学习及基于行人轨迹预测的社会意识导航方法;对服务机器人社会意识导航未来的发展趋势进行了展望。     

遥控空投系统研究

介绍了目前国内可控翼伞遥控系统的研究情况。本系统可实现人工遥控、GPS导航和无线自寻的导航三种方式对翼伞的有效控制，并已基本摸索出大面积翼伞的控制规律，成功地实现了对翼伞的控制功能。     

视觉导航铣刨机的模糊控制器设计与仿真

为了实现视觉导航铣刨机对导航基准线的跟踪,根据视觉导航铣刨机对象复杂,作业环境存在不确定因素、对象本身存在非线性和大时滞的特点,采用模糊控制方法对铣刨机进行导航;首先对其控制方法进行了研究分析,然后设计了视觉导航铣刨机的模糊控制器,最后在MATLAB环境下对控制器性能进行了仿真分析,结果表明,模糊控制器能较好地实现铣刨机的导航,与传统控制方法相比,提高了系统抗外部干扰能力和内部参数变化的鲁棒性,改善了动态特性。     

基于多传感器的组合导航接口子系统

针对多传感器组合导航系统对数据通讯的同步性和实时性的要求，以单片机和DSP双CPU导航计算机构成的嵌入式导航系统为对象，开展了相应的接口子系统设计和实现研究。完成了组合导航计算机的接口电路，并以此为基础，设计了整个导航接口子系统的时序控制流程，以实现多传感器数据采集的同步性和实时性。同时给出了数据采集周期和导航解算周期的时序控制，以及双CPU之间的实时数据通讯的实现流程，最后通过实物联调验证了该方案设计的可行性。     

非线性滤波在组合导航中的应用研究

组合导航系统是现代导航设备的一个主要发展方向,在人类航空、航天等领域被广泛运用.实现高精度、高可靠性、高抗干扰性是任何一种单一的导航系统都难以胜任的.组合导航系统通常以SINS为主导航系统,将GPS等导航定位误差不随时间积累的导航系统作为辅助导航系统,应用传感器信息融合技术和滤波技术,对组合系统的状态变量进行估计,从而给出高精度的导航参数.     

无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,为促进北斗卫星系统在导航方面的运用,降低我国导航方面对GPS的依靠,从而进一步降低成本,提高无人飞行器的导航精度,本文对捷联式惯性导航系统（INS）和北斗定位导航系统的组合导航算法进行了研究,通过惯性导航系统的原理和导航解算的过程,选择惯导系统和北斗系统的速度、位置差值作为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,利用无迹卡尔曼滤波得到惯导系统状态量和惯性敏感器的误差,对惯导系统进行误差补偿,从而实现无人飞行器的高精度导航控制.并使用Matlab进行仿真,得出高精度的模拟输出轨迹.     

非合作航天器自主相对导航研究综述

非合作航天器自主相对导航作为与非合作航天器实现空间交会对接过程中的关键技术,是在轨服务技术的重点发展方向之一,其研究具有重要的理论价值与工程意义.针对在轨服务任务对于自主相对精确导航的需求,本文对发展非合作航天器自主相对导航技术的必要性进行了阐述.首先总结了非合作航天器自主相对导航技术的内涵与研究现状;随后分析梳理了非合作航天器自主相对导航过程涉及到的光学敏感器、位姿测量、导航滤波器以及地面实验等关键技术.最后根据研究现状和关键技术的分析指出了非合作航天器自主相对导航目前存在的主要问题并给出后续发展的建议.     

Learning action models for the improved execution of navigation plans

Most state-of-the-art navigation systems for autonomous service robots decompose navigation into global navigation planning and local reactive navigation. While the methods for navigation planning and local navigation themselves are well understood, the plan execution problem, the problem of how to generate and parameterize local navigation tasks from a given navigation plan is largely unsolved.

This paper describes how a robot can autonomously learn to execute navigation plans. We formalize the problem as a Markov Decision Process (MDP) and derive a decision theoretic action selection function from it. The action selection function employs models of the robot’s navigation actions, which are autonomously acquired from experience using neural networks or regression tree learning algorithms. We show, both in simulation and on an RWI B21 mobile robot, that the learned models together with the derived action selection function achieve competent navigation behavior.     

A model of online reading engagement: Linking engagement,navigation, and performance in digital reading

A model of online reading engagement is outlined. This model proposes that online reading engagement predicts dedication in digital reading. Dedication in digital reading according to the model is reflected in task-adaptive navigation, and task-adaptive navigation predicts digital reading performance over and above print reading skill. Information engagement is assumed to positively predict task-adaptive navigation, while social engagement is assumed to negatively predict task-adaptive navigation. These hypotheses were tested using OECD PISA 2009 Digital Reading Assessment data from 17 countries and economies (N = 29,395). Individual task responses served as the primary unit of analysis. Linear mixed models were used to predict navigation behavior from the interaction of information and social online reading engagement with navigation demands. High information engagement was associated with more task-adaptive navigation behavior, as shown by significant positive interactions between information engagement and tasks’ navigation demands. In contrast, high social engagement was associated with less adaptive navigation behavior, as shown by negative interactions between social engagement and navigation demands. Generalized linear mixed models were used to predict task performance by the interaction of navigation demands and navigation behavior. Adaptive navigation behavior predicted digital reading task performance, as shown by significant interactions between navigation behavior and navigation demands. These results are in support of the proposed model of online reading engagement.     

合成孔径雷达在导航系统中的应用

综述了合成孔径雷达和干涉式合成孔径雷达的发展、导航系统的发展以及它们两者之间的相互渗透和相互辅助的应用情况。针对全天候、全天时的现代高分辨力微波遥感成像的合成孔径雷达,分析了合成孔径雷达与惯导系统组合的性能和方式,研究了惯导系统对合成孔径雷达不足的弥补方法,为合成孔径雷达技术在导航系统中的应用提供了有用的参考。     

智能车辆SINS/DGPS/光电测速仪组合导航的研究

为适应自主驾驶车辆的高精度、高频率与高可靠性的导航要求,本文对智能车辆的多传感器组合导航进行了研究.提出了一种双向光电测速仪和CP-DGPS共同辅助SINS的智能车辆组合导航方法,进行了仿真试验验证.结果表明,该组合导航系统能为智能车辆提供丰富的导航信息,并具有100 Hz的高频输出、厘米级的导航精度和较强的容错能力,当GPS较长时间中断时,通过SINS/光电测速仪的组合仍能为智能车辆提供可靠的导航数据.     

Optimal motion planning using navigation measure

We introduce navigation measure as a new tool to solve the motion planning problem in the presence of static obstacles. Existence of navigation measure guarantees collision-free convergence at the final destination set beginning with almost every initial condition with respect to the Lebesgue measure. Navigation measure can be viewed as a dual to the navigation function. While the navigation function has its minimum at the final destination set and peaks at the obstacle set, navigation measure takes the maximum value at the destination set and is zero at the obstacle set. A linear programming formalism is proposed for the construction of navigation measure. Set-oriented numerical methods are utilised to obtain finite dimensional approximation of this navigation measure. Application of the proposed navigation measure-based theoretical and computational framework is demonstrated for a motion planning problem in a complex fluid flow.     

北斗双星定位系统上的基于联邦Kalman滤波的组合导航技术

作为常用导航手段的惯性导航、GPS系统等单一的导航设备，已不能满足现代电子战条件下的作战使用需求。因此，目前世界各国广泛采用多设备组合、冗余设计、多功能的组合导航系统。本文设计了基于联邦Kalman滤波的组合导航技术，进行了相应的数据仿真实验，并使用北斗星定位系统上的实际运行数据进行了算法验证，从而验证了在北斗双星定位系统上使用基于联邦Kalman滤波组合导航技术的有效性和可行性，为未来进一步在中国独立自主研究的北斗双星定位系统上进行实际的工程应用和商业应用奠定了良好的基础。     

基于偏振光辅助定向的车辆自主式导航方法研究

针对车载惯性导航系统运动学辅助算法中, 航向角误差发散,无法长时间得到高精度、高可靠性导航参数的问题,提出一种基于大气偏振光分布规律高精度定向的运动学辅助惯导精度提高算法。通过车载偏振光传感器系统测量解算获得的航向角信息和车辆动态数学模型提供的虚拟位置与速度观测量,与惯性导航系统的输出一起,利用多源信息融合技术进行导航参数的滤波估计,结果能实时反馈校正惯性导航系统和车辆动态数学模型。通过计算机仿真与分析表明,该改进的惯性导航系统辅助方法能够有效抑制航向角误差发散,定位精度较纯惯导及传统惯导运动学辅助方法显著增强,且对最终实现陆地作战车辆精确可靠的自主导航定位具有一定的工程应用价值。