基于六轴MEMS器件姿态测量系统

为了解决噪声和漂移等原因造成的误差不断累积的问题,针对陀螺仪的静态性能以及加速度计的动态性能,提出了一种利用六轴MEMS器件对照相机三脚架的稳定测量系统,介绍了MEMS器件的工作原理,介绍硬件系统和软件系统,完成了基于ADXR450陀螺仪和ADXL355加速度计的检测硬件系统设计,通过传感器获取角速度加速度信息,采用不同的滤波方式对输出结果进行了分析,比较卡尔曼滤波和一阶RC数字滤波;经比较,卡尔曼滤波实时性更好,一阶RC滤波动态响应更好;实验证明,系统静态下更适用于一阶滤波,计算出姿态测量角度误差在0.104°以内,得到理想的姿态信息,能有效地提高检测目标姿态的精度。     

低通滤波与卡尔曼滤波相结合的制导律识别

为利用观测数据对执行追踪任务的非合作目标飞行器进行制导律识别,采用一种通用的隐式制导函数对制导行为进行统一描述,并且给出了一种采用时变制导系数的模型来逼进隐式制导函数.在此模型基础上,利用低通滤波与卡尔曼滤波相结合的频域分离自适应卡尔曼滤波方法对观测数据进行实时处理分析,最终得到目标飞行器的制导律识别结果.仿真结果表明,在目标飞行器采用比例导引律或Bang-Bang变结构制导律的情况下,识别算法能够从观测数据出发,对目标飞行器的制导律完成有效和快速识别.     

Multi-Dimensional Pedestrian System on the New Campus of University of Macau

The Multi-dimensional Pedestrian System( MPS) is an integral part of the new campus of University of Macau. It observes the principle of "pedestrian first " and features a pedestrian-vehicle dividing system.Based on a comprehensive analysis of the location,climate,ecology and other factors of the project site,the conception of the idea of MPS and the related researches are illustrated. The transportation features of the MPS,as summarized,include multi-dimensions,short-distance and weather-resistance. Its features for the sake of livability include integration of nature, respect for the environment and sharing of landscape. Upon the completion of the project, the effects on its users were tested. Finally, some constructive rules for the construction of similar campus pedestrian systems were proposed.     

城市快速路多尺度交通数据融合方法

为了从原始数据层面保证动态交通数据的质量,针对多检测器异步采样中非等采样率同时采样的情况,首先构建快速路多检测器动态系统,并对多检测器动态系统进行小波变换,提出基于小波和卡尔曼滤波的多尺度交通数据融合方法.最后,采用上海市南北高架快速路实测数据进行实验验证和对比分析.实验结果表明:对于添加噪声强度为2.5%、5.0%、7.5%和10.0%随机噪声的观测数据,该方法的数据融合效果均优于对比方法.     

基于Kalman滤波器的运动目标跟踪算法

运动目标跟踪是计算机视觉中的一个典型问题,如何能准确快速的跟踪目标是研究的关键。提出了Kalman滤波器结合Camshift的改进算法。首先选取一段视频图像序列,通过背景差分法快速检测出运动目标,初始化搜索窗口,用Kalmam滤波器预测目标位置,再用Camshift迭代算法计算目标最优的位置,将结果作为Kalman滤波器进行下一次预测的估计值。实验表明,当目标被严重遮挡或受到同色背景干扰时,本算法仍能快速准确的跟踪运动目标。     

速度梯度模型的高速公路交通流状态估计方法

为改进高速公路交通流状态估计方法,采用速度梯度模型作为交通流的系统状态方程构建交通流状态估计模型.通过对速度梯度模型参数的敏感性分析,发现模型估计误差对自由流速度和阻塞传播速度两参数较为敏感,需在线估计.然后分别给出了速度梯度模型与扩展卡尔曼滤波以及无迹卡尔曼滤波相结合的高速公路交通流状态估计方法,并应用实测数据对两类交通流状态估计方法的性能进行了评估.结果发现:两类交通状态估计的精度均可达85%左右,无迹卡尔曼滤波算法精度略好于扩展卡尔曼滤波,但计算时耗大.基于速度梯度模型的交通流状态估计方法能有效估计和跟踪交通流状态的变化,且相较于同类方法,所需标定的模型参数更少.     

Hybrid Kalman and unscented Kalman filters for INS/GPS integrated system considering constant lever arm effect

In inertial navigation system(INS) and global positioning system(GPS) integrated system, GPS antennas are usually not located at the same location as the inertial measurement unit(IMU) of the INS, so the lever arm effect exists, which makes the observation equation highly nonlinear. The INS/GPS integration with constant lever arm effect is studied. The position relation of IMU and GPS’s antenna is represented in the earth centered earth fixed frame, while the velocity relation of these two systems is represented in local horizontal frame. Due to the small integration time interval of INS, i.e. 0.1 s in this work, the nonlinearity in the INS error equation is trivial, so the linear INS error model is constructed and addressed by Kalman filter’s prediction step. On the other hand, the high nonlinearity in the observation equation due to lever arm effect is addressed by unscented Kalman filter’s update step to attain higher accuracy and better applicability. Simulation is designed and the performance of the hybrid filter is validated.     

SINS/GPS组合导航方法设计

根据SINS/GPS组合导航的基本原理,重点研究联合卡尔曼滤波方法在组合导航中的应用,基于最优化理论的数据融合技术,通过分析纯惯性导航系统的误差,建立了组合导航系统的误差模型,设计了高可靠性、易于工程实现的简化联合卡尔曼滤波器和对应的数据融合算法。并对该导航系统进行了动态实验,结果表明组合导航能有效抑制导航参数误差,提高导航精度。     

基于辨识技术的感应电机能效在线监测模型

将标准能效测试方法与电动机参数辨识方法相结合,分析了最小二乘递推(RLS)算法与扩展卡尔曼滤波(EKF)两种参数在线辨识方法计算过程及特点,以最小二乘递推算法为基础实现对电动机定转子漏电感等参数的在线辨识,考虑到最小二乘递推算法对转子电阻动态辨识性能较差,利用扩展卡尔曼滤波算法对电动机转子电阻进行在线辨识。基于在线辨识所得参数搭建电机能效监测模型,获得电机各项损耗及能效,通过仿真验证参数辨识方案可行性,并将能效测试B法所得损耗与该模型监测损耗及能效对比以验证该模型。     

面向水下管网的视觉检测系统研究

针对水下管网定期需要检修和维护的实际需求,设计一套水下管网视觉跟踪检测系统;针对水下光学图像特点和管网铺设特征,提出一种管线跟踪方法。方法通过自适应直方图均衡化将光照不均水下图像转换为匀光图像,结合色彩空间变换方式进行图像增强并完成管道区域分割,通过支持向量机的模式识别方法依据水下机器人跟踪策略对管道图像进行分类,并根据管线分类特征建立管线提取策略,基于Kalman滤波对管线进行跟踪处理。在实验水池进行管道跟踪检测实验,管网路径识别正确率达93.7%,验证了视觉检测系统的有效性和稳定性,能够满足水下管网检测实际需求。