排爆机械臂多目标轨迹规划研究

针对排爆机械臂轨迹规划问题,提出多目标轨迹规划方法。建立三次样条曲线分段轨迹描述方程,采用外加虚拟点法保证三次样条曲线可任意指定轨迹初始速度、加速度,提出灵活性优化目标以提高机构灵活性;将优化目标及运动学约束以轨迹方程参数表示,转化为对各段运动时间的寻优;采用CNSGA-II对排爆机械臂运动进行多目标轨迹优化,处理非线性约束最优化,建立排爆机械臂多目标轨迹规划算法流程。结果表明,该方法能有效提高规划结果灵活性,各项目标均优于线性加权单目标规划,所得轨迹平滑可控。     

基于三次样条曲线的码垛机器人平滑轨迹规划方法

以混联式圆柱坐标码垛机器人为对象,研究了高速码垛机器人在关节空间内快速平稳的轨迹规划问题。首先应用三次样条曲线对机器人轨迹进行规划,其次以路径点的逼近程度与轨迹曲线的参数连续性为参考,建立了机器人平滑轨迹优化模型,得到了基于三次样条曲线的码垛机器人平滑轨迹。仿真结果表明,给定不同的曲线最大拟合误差,机器人的运动轨迹优化效果不同,验证了该轨迹规划方法能够兼顾码垛机器人的运动平稳性与轨迹平滑连续的控制要求,减小其在加、减速过程中产生的机械振动。     

基于五次多项式的码垛机器人轨迹规划

目的为了实现多轴码垛机器人速度和加速度变化曲线光滑、稳定,简化轨迹规划算法。方法介绍码垛机器人结构,并在码垛机器人结构基础上对码垛机器人运动进行分析,在关节空间下提出一种五次多项式插值的码垛机器人轨迹规划方法,利用五次函数对码垛机器人各个关节速度和加速度进行拟合插值。结果仿真结果表明,五次多项式轨迹规划方法拟合曲线更加光滑,同时保证速度和加速度无突变,保证了码垛机器人运动过程更加平稳。结论该轨迹规划方法能够保证码垛机器人按照预定的轨迹实现速度和加速度的平滑过渡,提升了码垛机器人运动精度。     

分段曲线拟合在同步距离后置处理中的应用

曲线拟合是运动目标轨迹后置处理的重要方法之一。对于经过预处理后的测量数据采用多项式曲线拟合进行平滑处理，阶数选取较高时，拟合效果较好，但方程求解复杂，拟合曲线稳定性变差。文章对多项式曲线拟合方法用于同步测量距离后置处理进行了分析，针对机动目标距离数据特点提出分段曲线拟合方法。实测数据处理结果表明，该方法能有效地解决拟合效果和多项式阶数之间的矛盾。     

基于R-FCN框架的多候选关联在线多目标跟踪

在线多目标跟踪是实时视频序列分析的重要前提。针对在线多目标跟踪中目标检测可靠性低、跟踪丢失较多、轨迹不平滑等问题,提出了基于R-FCN网络框架的多候选关联的在线多目标跟踪模型。首先,通过基于R-FCN网络从KF预测结果和检测结果中获取更可靠的候选框,然后利用Siamese网络进行基于外观特征的相似性度量,实现候选与轨迹之间的数据关联,最后通过RANSAC算法优化跟踪轨迹。在人流密集和目标被部分遮挡的复杂场景中,提出的算法具有较高的目标识别和跟踪能力,大幅减少漏检和误检现象,跟踪轨迹更加连续平滑。实验结果表明,在同等条件下,与当前已有的方法对比,本文提出在目标跟踪准确度(MOTA)、丢失轨迹数(ML)和误报次数(FN)等多个性能指标均有较大提升。     

一种空间匹配的高速飞行目标轨迹估计方法

针对低空高速飞行目标轨迹估计问题,提出了一种利用多阵列进行空间匹配的轨迹估计方法。该方法首先对探测范围内的空间点进行划分,计算其相对于阵列参考坐标的真实方位角与俯仰角并建立字典进行存储。将传感器阵列接收到的信号进行分帧处理,对每一帧数据计算波达方位。理论上,在探测范围内,高速运动目标为直线运动。在理想情况下,对于单个阵列,每一帧数据得到的方向矢量与参考坐标所构成的直线均处于同一平面。对每一帧数据估计得到的波达方位在字典上进行匹配,找到误差最小的N个空间点,进行直线拟合。再对由两帧以上数据得到的直线进行空间平面拟合,得到估计平面。两个阵列所得的估计平面的相交直线即为高速飞行目标的估计轨迹。仿真结果验证了高速飞行目标的轨迹估计算法的有效性。     

机器人纸箱套装系统的轨迹规划与分析验证

目的保证机器人纸箱套装系统稳定工作,提高包装质量与效率。方法对系统进行整体规划后,确定纸箱套装系统的轨迹点,对不同的运动过程分别在关节空间中和笛卡尔空间中进行轨迹规划,并生成各关节插值曲线。借助Matlab对机器人进行仿真实验,得出各关节角度规划曲线,并将之与轨迹规划所得结果进行比较。利用机器人实物对轨迹规划进行验证。结果各关节插值曲线与角度规划曲线吻合,角度规划曲线平滑。结论选用的套箱机器人轨迹规划方法可行,结果正确。     

大面阵数字航测相机的精密几何标定

通过将大面阵数字航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部,转动测量机架,使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD靶面上,结合相应的计算公式和测控软件,得出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值,解决了大面阵数字航测相机视场大、不易标定的问题.实践证明该方法是可行的。     

三元组线列阵分裂波束目标方位跟踪方法

针对单线阵进行弱目标跟踪时容易受到强目标影响的问题,将三元组线列阵进行分裂波束定向,可提高对弱目标的方位跟踪能力。通过将三元组线列阵等分为两个三元组子阵,对两个三元组子阵分别进行心形波束形成,利用各自心形波束输出进行分裂波束处理得到目标方位。与常规单线阵分裂波束目标跟踪方法相比,该方法不但能给出跟踪目标的左右舷信息,同时提高了不同舷侧存在多目标时的目标跟踪能力。对海试数据的实际处理结果表明,三元组线列阵分裂波束定向时提高了对多目标的方位跟踪能力。     

基于关联维数和线段聚类的滚动轴承故障诊断

提出一种基于关联维数的滚动轴承故障特征提取方法。线性标度区域的识别是影响关联维数准确度的重要因素,针对关联维数线性标度区对应的二阶导数在零上下波动这一特征,将二阶导数数据点转化为线段,再利用线段的聚类方法进行两次聚类分析,并应用统计学准则排除粗大误差,最后对数据拟合得到特征值。对经典的Lorenz混沌系统进行仿真分析,具有良好的效果,并对滚动轴承4种状态信号进行特征分析,实验表明该方法能更加准确地识别出轴承故障信号。     

基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m³/h。     

半挂式车辆自主驾驶的轨迹跟踪控制研究

该文针对半挂式车辆的自主驾驶,设计一种基于迭代线性二次型调节器(iLQR)的轨迹跟踪控制器。通过深入研究转向过程中半挂式车辆的运动,建立满足非完整性约束的非线性车辆运动学模型,并根据期望轨迹对其进行线性化,得到线性的轨迹跟踪误差模型。基于扩展卡尔曼滤波器设计车辆状态观测器,估计车辆的航向角。通过对期望轨迹进行基于三次Bezier曲线的自适应拟合得到轨迹跟踪的前馈控制信息,并利用iLQR得到最优控制序列。基于Simulink进行半挂式车辆轨迹跟踪的仿真实验析,结果显示该控制器能够使半挂式车辆快速且稳定地跟踪期望轨迹,并且满足跟踪精度的要求。     

基于离散传递函数的线性跟踪系统的控制算法

给出一种基于离散传递函数的线性跟踪系统的控制算法，并在离散传递函数的零点都在单位圆内的情况下证明了这种控制算法的控制量序列是有界序列，从而保证了这种控制算法的可行性，将这种算法应用于ATP粗跟踪系统中，对某飞机的一组方位角数据的拟合轨迹进行跟踪仿真，获得了满意的跟踪结果。     

基于卷积神经网络的水下多目标方位估计方法

针对水下多目标方位估计问题,提出了一种利用卷积神经网络模型对目标声源进行方位估计的方法。该方法使用不等强度的声源数据进行训练并使用焦点损失函数作为训练损失函数。通过对阵列接收到的信号进行特征提取,使用焦点损失函数指导卷积神经网络训练,最终利用训练好的卷积神经网络模型进行目标方位估计。对不同模型参数的训练进行对比,结果表明所训练的卷积神经网络模型在较低信噪比条件下也能正确估计弱目标的方位。试验结果表明,与采用二元交叉熵损失函数的卷积神经网络模型相比,该方法对弱目标的方位估计能力更强,提高了方位估计的准确率。     

100 km光纤链路中小于100 fs分辨力的双光梳钟差测量实验研究

为了解决远距离光纤链路两端测量钟差限制在ps量级的问题,运用线性光学采样法测量钟差的基本理论,利用双光梳线性光学采样法完成了100 km光纤链路两端的钟差测量实验研究。通过梳齿压缩和色散补偿技术实现了光梳梳齿线宽和远距离光纤链路净色散量的优化,突破了高精度读取干涉花样中心时刻的难点,最终实现了高分辨力的钟差测量。通过时间间隔计数器与线性光学采样法测量光纤链路时延对比实验和100 km光纤链路钟差测量实验证明：基于线性光学采样法测量的钟差小于100 fs,能够有效满足高精度时间同步系统的要求。本研究为促进精密导航、高速通信和精准授时等领域的发展起到重要作用。     

Bistatic clutter analysis and range ambiguity resolving for space time adaptive processing

The clutter characteristics of bistatic airborne radar are more complex than those of monostatic airborne radar. The clutter spectra not only vary severely with range, but also vary with bistatic configuration. The problem of range dependence is more serious in monostatic airborne radar. In this paper, the geometry of arbitrary bistatic airborne radar configuration is firstly analysed, and a formula for Doppler frequency calculation with the variables of azimuth angle and bistatic range is deduced, which is an efficient tool for bistatic clutter analysis. Because of the severe clutter range dependence, the processing of compensation is indispensable in space time adaptive processing (STAP). However, when range ambiguity occurs, the compensation is difficult to be applied to each clutter range cell. To solve this problem, a range ambiguity resolving approach is further proposed by utilising azimuth elements in phased array. Because this approach will result in spatial degrees of freedom (DOF) loss, the overlapped subarray processing is introduced in order obtain enough spatial DOF for STAP. By doing so, the compensation for mitigating range dependence can be applied effectively to bistatic clutter.     

一种快速移动对象轨道聚类算法

针对已有轨道聚类(TRACLUS)算法的线段聚类模块需要对划分后的每条线段进行邻域查询的问题,将取样技术引入轨道聚类,提出一种快速移动对象轨道聚类(FTCS)算法。FTCS算法根据基于极大连通子图的合并原理,对核心线段的Eps邻域以及与该Eps邻域相重叠的所有轨道聚类进行合并,避免了TRACLUS算法中核心线段Eps邻域内线段的不必要邻域查询操作。在真实和合成轨道数据集上的大量实验结果表明,FTCS算法显著降低了邻域查询操作次数,在保持TRACLUS算法轨道聚类质量的同时,成倍提高了轨道聚类的时间效率。