基于因子图优化的激光SLAM

为提高基于激光雷达的同步定位和建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)精度,提出一种基于因子图的高效率、高精度的激光雷达SLAM框架。采用一种基于滑动窗口的因子图方法,将当前帧进行帧间匹配得到相对位姿,按照一定规则选出关键帧,将关键帧与全局地图进行匹配得到绝对位姿;构建一个因子图,将得到的连续帧之间的相对位姿与关键帧的绝对位姿作为优化因子,机器人的位姿作为状态节点放入因子图中进行位姿优化,得到高频率的机器人位姿以及全局一致的环境地图。结果表明：该算法能够减小误差的累积,具有更高的定位精度。     

三轮全向移动机器人的航迹推算定位方法

为提高自主定位机器人的定位精度,设计一种基于三轮全向从动的航迹推算定位机器人机构.机器人的主动轮系统由4个麦克纳姆轮组成,从动轮系统由3个全向轮组成.通过离散化航迹推算定位公式计算并更新机器人的位姿信息.最后通过实验测量多种运动方式、不同采样周期下的定位误差.结果表明:该方法可基本满足机器人室内定位要求,为航迹推算定位提供理论依据和实验参考.     

并联式自动加注机器人运动学标定

为解决并联式自动加注机器人在高精度运动学逆解建模的问题,以并联式自动加注机器人为对象,对其 运动学标定进行研究。采用矢量微分法建立位姿误差模型,对各误差源对动平台末端位姿的影响规律进行分析,寻 找合适的标定位置,并以位姿均方根误差最小为目标函数,使用粒子群算法对神经网络结构进行优化,最后通过仿 真试验对其进行验证。仿真结果表明：该方法能有效提高并联式自动加注机器人的精度,为后续实验应用提供了理 论依据。     

可移动六自由度并联机构的位姿参数辨识及误差分析

针对可移动的空间六自由度并联机构的位姿辨识问题,通过测量多种位姿状态下运动平台上任意一个测量点的绝对坐标,构建运动学方程组并进行优化求解,实现了未知方位的并联机构位姿参数辨识以及测量点在动系中的坐标辨识,再根据测量点的目标位置,求解出各驱动杆的调整量,从而实现并联机构位姿的运动控制。采用Trust-Region Dogleg优化算法实现了冗余方程的求解,并且通过实验进行了验证。仿真和实验表明,对测量点坐标的辨识精度高于对并联机构自身位置的辨识精度。当并联机构自身运动误差不大于0.02 mm时,运用此方法并联机构在绝对坐标系中的定位误差能够控制在0.3 mm以内。     

基于虚拟连杆机构的类圆柱体目标位姿获取

目标位姿获取是制约排爆机器人智能化程度的关键技术与环节。针对危险弹药等类圆柱体目标的位姿获取难题,设计了一种以具有角度反馈的云台为底座、以激光测距传感器光束为虚拟连杆的目标位姿获取机构,描述其组成和测量原理,给出利用该机构实现位姿获取的计算、验证方法与公式,对测量误差进行分析。采用该机构和方法,仅需采集空间两点的坐标信息即可同时获取弹药等类圆柱体的位置和姿态,作业效率高,适于工程应用。设计了遥操作位姿测量系统,将该机构用于排爆机器人,获取的位姿精度能够满足使用要求,可直接用于引导机械手实现路径规划与自主抓取,效果良好。     

载机对海上舰艇无源三维交叉定位模糊区研究

根据载机对海上舰艇目标无源三维交叉定位原理和过程,研究了载机对海上舰艇无源三维交叉定位模糊区问题,重点分析了将三维交叉定位简化为平面交叉定位问题时带来的模糊区计算误差。仿真结果表明,将三维交叉定位模糊区进行简化后会带来一定的计算误差,特别是当目标舰艇位置靠近载机基线及延长线时,误差会显著越大。研究成果对载机对海无源定位中的运用和定位精度分析具有一定借鉴意义。     

改进的Active Bat室内超声波定位方法

针对Active Bat室内超声波位方法中定位精度受环境温度、硬件延时误差、时间同步误差等的影响,提出了改进的Active Bat室内超声波定位方法。该方法在Active Bat室内超声波定位系统结构基础上设立一个参考节点,通过参考节点定位坐标与实际位置坐标获取位置误差修正数,修正定位终端定位误差,以提高定位精度。室内环境下进行实验数据采集、解算、对比分析,实验验证表明,常规的Active Bat室内超声波定位定位平均误差为6.93cm;该方法定位平均误差为1.86cm。该方法可以有效提高室内定位精度,定位精度提高了接近73.16%。     

无人平台越野环境下同步定位与地图创建

为了满足无人平台在越野环境下碰撞检测以及定位的需求、解决三维点云地图处理计算资源耗费大的问题,设计一种适用于越野环境的同步定位与地图创建方案。提出一种拓扑层次地图,将整个地图划分为多个具有层级结构的三维体素子地图,并以概率方法表示每个体素的状态,进而提取可通行区域。基于三维激光雷达和惯性测量单元,提出一种基于分支定界法的旋转直方图最近邻匹配实时闭环检测方法,并使用Ceres优化稀疏位姿图实现6自由度全局位姿实时优化。越野环境下的实验结果显示：该地图的创建以及可通行区域的提取效果良好,全局定位误差在1 m以内,姿态基本与参考高精度惯性导航系统保持一致;基于该方案提取的可通行区域以及位姿优化结果可满足无人平台实时运动的需求。     

无人机对移动目标实时动态定位研究与实现

针对传统的无人机对地目标只能"冻结"图像后静态定位,而无法实时跟踪目标位置并得知运动趋势的问题,提出了一种针对运动目标实时动态定位的方法;采用"圆筛"原理优化实现运动目标轨迹展示与预测,并提高其定位精度;给出了工程实现的示例,并对其精度和误差计算方法进行了分析总结。试验结果表明:此方法的目标定位精度逼近静态定位,能够满足火炮等武器初始对准要求。     

巡飞侦察弹药定位精度及误差校正方法

巡飞侦察弹药在进行战场侦察和目标定位过程中,由于惯性导航设备测量误差的存在,使得侦察设备获取的目标位置信息误差较大。文中从误差产生的原因入手,对巡飞侦察弹药的定位精度进行分析,并提出了一种通过引入标定点位置信息对惯性导航设备的测量误差进行校正的方法,仿真结果表明:该方法能够有效的对导航设备的测量误差进行校正,极大的提高了目标定位精度。     

机器人楼层内组合定位系统

为实现移动机器人楼层内的自主定位,研究了基于编码器和陀螺仪的相对定位,基于超声波传感器结合地图信息的走廊路口的绝对定位和基于机器视觉的目标房间位置绝对定位相组合的定位方法.设计和实现了该组合定位系统,根据需求完成定位总体方案设计、走廊相对定位设计、走廊路口和目标门牌位置绝对定位设计,并选用合适的传感器,以实验室轮式移动机器人为对象对组合定位系统进行实验验证.实验结果表明:该组合定位系统在楼层内定位误差不超过30 cm,在目标位置处的定位误差不超过15 cm,能实现在整个楼层内的精确定位.     

基于PSD 的火炮身管膛线精度测量数据补偿方法

针对火炮身管内部膛线测量技术及自动检测问题,提出一种精度测量数据补偿方法。搭建火炮内膛检测 机器人测量系统。采用激光测距仪对火炮身管阴阳线内径进行测量,使用PSD 激光位置传感器对火炮身管轴线与测 量系统轴线的偏心距离进行测量,分析检测误差产生的原因,推导基于矢量三角法的测量数据精度补偿算法和误差 补偿计算公式,通过补偿前后数据的对比分析,结果表明：该测量补偿方法是有效的,能够解决火炮内膛轴线与机 器人旋转中心不重合产生误差的问题。     

基于水下管道巡检机器人的优化设计方案

针对传统水下管道巡检机器人设计存在的弊端,设计一款水下巡检机器人。结合前沿技术及水下智能机 器人的发展趋势,通过加载双目摄像头,实现对水下管道小范围的目标精准定位,并配合机械手远程遥控完成管道 表面异物清除及回收。结果表明：该机器人结构合理,功能完善,稳定性与操控性能良好。     

鱼雷实艇靶末弹道测量算法分析与误差仿真

提出了一种同步工作方式下鱼雷实艇靶末弹道测量的线性、非线性算法，分析了测量误差，并进行了误差仿真，给出了误差分布曲线．仿真结果表明，基阵位置误差和时延测时误差对定位精度影响较大，测声速误差的影响较小，而系统的姿态修正误差对定位精度的影响不容忽视．     

捷联激光探测器组合GPS测量弹丸滚转角方法

针对激光半主动末段修正弹滚转角解算的问题,提出利用捷联激光探测器与弹载GPS组件的测量信息求解弹丸滚转角的方法。以理论计算得到的非滚转成像面上的目标成像点作为空中姿态对准的基准,结合激光探测器成像面上目标实际成像点,推导得到弹丸滚转角计算公式。利用蒙特卡洛模拟法仿真计算,分析弹丸在不同发射角下弹丸位置误差、速度误差和激光探测器测量误差对弹丸滚转角解算精度的影响。仿真结果表明：该方法对滚转角解算误差最大不超过4°;3种误差中,激光探测器测量误差对滚转角解算精度的影响最大。该方法满足精度和实时性要求,适用于低速滚转的激光半主动末段修正弹。     

基于多帧图像同名点的无人机对地定位新方法

基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度较低,不能满足精确打击作战需求,提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及其至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标。该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法3个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度。仿真与真实图像实验计算表明,摄站奉身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当摄站坐标精度为5m时,对地定位误差约为10 m,远远小于传统方法的定位误差。     

早期预警雷达和多功能相控阵雷达的目标指示交接方法

为解决远程预警相控阵雷达和多功能相控阵雷达在目标指示交接中存在着搜索空域划分不合理、波位编排不准确造成的耗时长、占用雷达资源多,甚至出现误交接等问题,提出一种新的相控阵雷达目标指示交接方法。根据目标弹道以及坐标变换非线性的特点,利用扩展卡尔曼滤波器对目标滤波定轨;由目标出现概率划分并更新搜索空域,根据目标概率密度,设计一种动态波位编排算法。通过目标指示交接实验和波位编排实验,验证了该方法比传统方法在交接误差控制上更能满足交接要求,动态波位编排算法得到的目标落入概率高于传统波位编排算法得到的目标落入概率。新的相控阵雷达目标指示交接方法能有效提高目标指示交接成功率,节省雷达资源。