基于遗传PNN网络的组合导航故障诊断研究

针对INS/GPS组合导航系统观测信息无冗余且观测信息可能存在故障的情形,提出一种基于状态x2检验与自适应概率神经网络( APNN)相结合的组合导航故障诊断方法.该方法通过监测组合导航系统状态分量,提取故障的特征值并利用APNN确定故障的类别,从而实现故障的定位与隔离.APNN采用高斯函数作为激励函数,通过遗传算法获得模式层矢量最佳数目及匹配的平滑因子参数集,使每个神经元传递函数具有不同的平滑参数,提高了网络的泛化能力以及诊断精度.数值仿真结果表明,该算法能够有效地识别出INS/GPS组合导航系统的故障,确保了系统的安全性和可靠性.     

捷联惯导/天文导航/合成孔径雷达组合导航系统

设计了适用于巡航导弹的捷联惯性/天文导航/合成孔径雷达(SINS/CNS/SAR)组合导航系统,针对巡航导弹对导航系统高精度和自主性的要求以及其匀速、等高状态飞行的特性,突出工程实用性,对SINS/CNS/SAR组合导航采用非线性建模,非线性的无迹卡尔曼滤波(UKF)方法进行各子滤波器的滤波,非线性的模型和滤波方法更符合实际,因而提高了系统精度,而子滤波器之间的信息融合过程选择基于信息分配因子实时调整的联邦滤波器,大大增强了系统的容错性和实时性。提出了一种新的可观测度计算方法,简化了可观测度的计算。数字和半实物仿真实验表明组合导航系统对于巡航导弹高空长航的飞行环境具有很强适用性,该组合导航系统不但适用于巡航导弹,也适用于无人机等其他一些长航时飞行器,具有重大的工程应用价值。     

某型组合导航系统故障分析及预防

以某型组合导航系统出现Z轴加速度计故障为例,分析了组合导航系统相关部件原理、功能以及故障排除方法,提出了合理的预防方法,为后续修理该型组合导航系统提供一定的参考。     

水下潜航器的惯导/超短基线/多普勒测速信息融合及容错验证

针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题,分析了水声超短基线的相位差定位方法,推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线(INS/USBL)导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/多普勒测速(INS/DVL)滤波器,给出INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波在3种信息融合算法下的应用。通过MATLAB仿真对导航算法进行了验证,结果表明该导航算法能够抑制惯导系统误差随时间发散的问题,能充分利用了3种导航系统提供的参数信息,且状态维数低,滤波收敛速度快,其中基于精度因子信息分配方法的导航系统误差最小。容错性验证结果显示,当超短基线出现故障时,重构后的组合导航系统在较高航速情况下依旧能提供有效的导航参数。所提出的INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波方法能够精确地提供水下潜航器的各位导航参数信息,且具有较高的容错性和稳定性。     

一种改进的残差χ~2检验方法在联邦UKF滤波器中的应用

故障检测和隔离是实现联邦UKF(unscented Kalman filter)滤波器工程应用的关键.针对常规残差χ~2检验法因误警导致无故障子系统被频繁隔离的问题,提出了一种改进算法.该算法采用模糊逻辑和加权平均来处理残差χ~2检验法的检验阈值,可以根据突变信号的大小自动调节检测时间的长短,特别是对不易检测的小幅值突变信号,自动延长检测时间从而利用更多的信息,有效降低了系统的误警率;在此基础上,进一步设计了合理的故障检测控制规则.将改进的残差χ~2检验法应用于多传感器卫星组合导航系统中,仿真结果表明,改进算法有效提高了组合导航系统的稳定性,具有实用价值.     

一种陀螺与罗盘组合导航系统的故障检测方法

为了提高MEMS陀螺和磁罗盘组合导航系统的可靠性,减少各种干扰和故障对导航精度的影响,提出了一种及时、精确、有效的故障检测方法。该方法首先对正常工作时的MEMS陀螺和磁罗盘信号中的各种噪声进行分析;然后针对组合系统中的常见故障,从陀螺和磁罗盘航向信息中提取出短时间内两者航向变化量差值的均值、均值的一阶差分量及二阶差分量作为故障检测量,用以区分识别不同的故障源;最后使用预警模式,来减小故障检测过程中的延迟影响,提高故障检测的及时性。实验结果表明,此方法可以及时、准确地区分识别出组合系统中零偏、速率斜坡故障以及两种磁干扰,有效地降低了干扰和故障的引入误差。     

面向室内行人的Range-only UWB/INS紧组合导航方法

为了提高室内行人组合导航系统的精度和灵活性,提出了一种Range-only超宽带(UWB)/惯性导航系统(INS)紧组合导航方法。该方法将锚点的位置信息引入到系统状态变量中并通过数据融合滤波器进行预估,以克服传统UWB/INS紧组合导航模型中需要预先获取锚点位置信息的缺点,减少锚点位置信息精度对组合导航系统的影响。在此基础上,利用迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)来完成组合导航系统的数据融合滤波,以提高对目标行人导航信息的预估精度。实验结果显示,所提方法的平均绝对位置误差与传统UWB/INS紧组合方法相比降低了11.69%,算法对锚点位置信息的依赖程度也显著降低。     

VMD-模平方阈值与PNN相结合的齿轮故障诊断

针对故障齿轮振动信号的非平稳和调制特性,提出了在变分模态分解(VMD)-模平方阈值降噪的基础上利用概率神经网络(PNN)进行齿轮故障诊断的方法。首先,利用VMD将原始振动信号分解为若干个本征模态函数分量,采用模平方阈值方法对各分量处理后并重构;然后,提取重构信号的峭度和均方根作为特征值组成特征向量;最后,将特征向量输入PNN实现故障类型识别。通过齿轮故障试验分析,将其与基于EMD-模平方阈值、LMD-模平方阈值和EEMD-模平方阈值的BP神经网络故障诊断方法相比较。结果表明,该方法能有效的提取特征信息,故障诊断准确率高达96.875%,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于证据理论的多技术油液分析信息融合故障诊断

将证据理论应用于多技术油液分析故障诊断的研究中,针对证据理论的核心——基本概率分配函数的构造问题,提出了新的构造基本概率分配函数的方法,并将该方法应用到某综合传动机构的可靠性试验中,试验结果表明,该方法能很好地识别出故障模式,具有较好的应用价值。     

船用三相变压器运行状态监测与故障预警诊断技术研究

采用电气量信息样本作为变压器状态监测与故障预警诊断的判据,比用变压器油中溶解气体成分作为判据更具可操作性,样本便于获得,适用于船用变压器的动态监测。采用概率神经网络以变压器电气量信息波形系数作为故障鉴别的"阈值",具有准确、快速判别故障原因的特性,可对变压器故障进行先期预测,为主动维修争取时间。实验证明,变压器故障样本空间越大,样本数据越准确,概率神经网络的训练效果越好,预测效果越佳。     

基于单星测量的星光惯性组合导航

为减小杂光影响,全天时星光定向仪一般采用小视场,同一时刻只能观测一颗恒星无法输出姿态信息.本文提出一种基于单星测量的星光惯性组合导航系统,首先根据惯导输出的姿态和位置信息,控制转台和星光定向仪摆镜保证星光定向仪对目标导航星的观测,之后根据惯导的误差模型建立系统状态方程,根据星光定向仪测量的导航星方向矢量建立测量方程,利...     

基于联邦滤波的智能车辆多传感器组合导航的研究

为满足复杂环境下自主驾驶智能车辆的高可靠性导航要求,对智能车辆的多传感器组合导航进行了研究。提出了一种基于自适应联邦卡尔曼滤波的智能车辆SINS/CP-DGPS/双向光电测速仪组合导航方法,根据联邦滤波的分散滤波结构,分别建立了各滤波器的模型,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,具有100Hz的高频输出、厘米级的导航精度和较强的容错能力,便于实现对发生故障的传感器的隔离。当GPS较长时间中断时,组合系统通过SINS/光电测速仪所构成的局部滤波器的辅助仍能为智能车辆提供可靠的导航数据。



     

An in vitro investigation of image-guided steerable catheter navigation

The objective of this study is to provide catheterization with a three-dimensional (3D) guiding image and reduce the collision probability between the catheter tip and vascular wall. A bidirectional steerable catheter was integrated with two magnetic position-tracking sensors on both sides of its bending segment. The tracking information was displayed on the guiding image, which helped the surgeons to determine the relative position between the catheter tip and surrounding vessels. The navigation path was generated on the basis of the vascular skeleton. Moreover, along the path, a series of guiding circular planes were set as the guidance for the catheter. Three operations (bending, advancing, and twisting) were jointly conducted to get the catheter through these guiding planes in turn and eventually into the target vessel. The effectiveness of the proposed navigation method was verified by experiments implemented in an aorta vascular phantom. The navigation system has a mean error of 0.19 mm, a root mean square of 0.49 mm, and a standard deviation of 0.46 mm.     

基于 EM 估计的多模型车载组合导航算法

针对行车过程中车载全球卫星导航系统受遮挡产生多径效应、可见星数量少等影响,造成的定位精度差的问题,提出了 一种基于期望最大化(EM)的交互式多模型车载组合导航算法。 本文采用了混合高斯分布模型描述 GNSS 多径效应误差分布, 提出了基于 EM 的 SINS / GNSS 子系统组合导航信息融合方法,实现多径效应偏置误差的估计。 建立了基于零速约束的 SINS / OD 组合导航模型,同时利用交互式多模型算法实现了在 GNSS 信号丢失情况下的导航模型交互融合,提高了车载组合导航系 统精度。 车载实验结果表明在 GNSS 多径效应及信息丢失条件下,本文所提出算法能有效提高导航精度,多径效应的混合高斯 模型偏置为 10 m 条件下,偏置估计误差小于 0. 5 m,水平最大定位误差为 2 m,比传统交互式多模型算法定位误差降低 84. 62% 。     

复杂系统小子样可靠性综合检验方法

一次计数抽样检验方法是一种基于经典统计理论的试验分析方法,由于它具有较强的通用性,被广泛应用于工程实践中.但该方法由于忽略其他信息的作用,需要较大的试验样本量,不适用于小子样产品的检验问题.为解决上述问题,考虑到子系统的性能在一定程度上能决定全系统的性能,提出适用于串联系统的一次计数抽样综合检验方法.该方法充分利用子系统试验数据,可将子系统试验与全系统试验进行折合,从根本上减少系统的样本量.通过实例仿真分析结果表明,所提出的综合检验方法是合理可行的,较传统计数抽样检验方法所需样本量大大减少,从而满足小子样抽样的要求.     

新型智能导航系统车载终端的设计

基于车辆行车道路信息的实时共享概念,设计一种新型智能导航系统,使GPS可以收悉道路的实时动态和突发性信息,提升了GPS的智能导航性;该系统可根据实际情况查询比较不同行车线路,然后自主选择最佳行驶路线;使GPS的搜索功能更加智能,通过Internet信息综合,能快速搜索周围目标并引导司机到达。     

分布式信息共享平台框架体系和关键技术

为集成分散的铁路信息系统,实现信息共享,建立了分布式信息共享平台。设计了一个分层次、多要素综合的网络信息系统架构,并根据信息与应用的异域、异构、分布等特征,分别从事务完整性、网络交互协议、元数据动态导航、标准体系和管理体系等方面进行重点研究。该平台在现有交易中间件、Web中间件技术和应用服务器内部系统控制技术的基础上引入ODBC标准,以简单对象访问协议作为客户/服务器之间的交互方法。大量的实际应用表明,分布式信息共享平台可大大简化应用实现的复杂性,增强系统的模块化,提高应用的可靠性,具有较好的社会和商业应用价值。