非平坦地形下移动机器人航迹推测方法研究

精确可靠的航迹推测是实现移动机器人自主导航的一个极为关键的环节.针对一个3 摇杆6驱动轮的移动机器人实验平台,本文提出了其在非平坦地形下的航迹推测方法.通过运动机构的分析,获得了移动机器人自身的位姿及运动参数.基于非平坦地形下运动机构间的刚体约束,建立了机器人的运动学模型.采用编码器、光纤陀螺仪和倾角传感器等测量机器人的动态参数信息,依据其运动学模型实现非平坦地形下的航迹推测、仿真,并分析验证了航迹推测方法的有效性,从而提高了移动机器人自主导航的定位精度.     

非平坦地形下移动机器人航迹推测方法研究

精确可靠的航迹推测是实现移动机器人自主导航的一个极为关键的环节.针对一个3摇杆6驱动轮的移动机器人实验平台,本文提出了其在非平坦地形下的航迹推测方法.通过运动机构的分析,获得了移动机器人自身的位姿及运动参数.基于非平坦地形下运动机构间的刚体约束,建立了机器人的运动学模型.采用编码器、光纤陀螺仪和倾角传感器等测量机器人的动态参数信息,依据其运动学模型实现非平坦地形下的航迹推测、仿真,并分析验证了航迹推测方法的有效性,从而提高了移动机器人自主导航的定位精度.     

面向消防、救援、治安的无盲区定位系统的研究

基于MEMS、GPS、3G、Virtual Reality以及智能控制等技术,基于航迹推算和特征提取等算法,使用动作分类的方法,再结合GPS定位与盲区推估这样组合导航形式来实现消防、救援人员在广域危险室外环境和复杂非结构化室内环境的全地域无盲区定位和状态监测(正常、跌倒、受困等),从而实现对救援消防作业人员的远程监控、调度和安全保障.     

全地形车车架的静态性能分析与结构改进

对全地形车车架在复杂路况下的断裂、裂纹等现象进行研究,在Unigraphics软件中建立车架的数据模型,用通用数据格式parasolid将模型导入到ANSYS环境中,建立车架的有限元模型。用有限元理论分析静工况下全地形车架的强度特性,探讨了承载式车架不同部位的受力特性,并就车架薄弱位置提出结构改进方法,对全地形车进行改进前后的强度试验,验证该改进方法的合理性和可靠性。     

一种航迹规划地形分析的改进算法

巡航弹航迹规划因地形参数不同而直接影响到规划方法与最终所得的航线的优劣，本文提出了巡航弹航迹规划地形分析的一种改进算法，包括由地形图已知点生成德朗利三角网的改进算法和由德朗利三角网找出通视点的改进算法．经仿真实验表明该算法可用性强、速度快，易于在规划作业过程中应用，包括实现部分地形图的变更和动态增加各种火力点等障碍物．     

关于全地形车发展问题的探讨

全地形车也称为全地形四轮越野机车,能够适合各种复杂的工作环境,是一种全天候、全地域下使用的车辆.当前由于市场需求不同,全地形车已经衍生出了许多不同类型的车种.但相较于欧美国家,我国全地形车还处于起步阶段,但全地形车以其自身的优势在未来市场中拥有非常广阔的发展前景.     

基于航迹规划的无人机地形辅助导航

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选出地形平坦区域和地形起伏区域,用航迹规划算法为无人机规划出在地形起伏较大区域的航线。针对传统遍历搜索高程匹配算法耗时长的问题,在粒子群算法基础上引入分布估计的思想,形成优化粒子群算法进行地形轮廓匹配,加强全局寻优能力。仿真实验结果表明：优化粒子群算法降低匹配时长2/3,基于航迹规划的地形辅助导航降低位置误差6/7。     

基于土地利用类型的ASTER GDEM精度评价——以连云港为例

先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型(ASTER GDEM)作为土地利用领域研究的重要基础数据,其精度对研究结果的准确性起到了重要作用.以连云港为例,应用地理信息系统(GIS)空间统计分析方法,选取高程互差最大最小值、均值、中误差、互差频率分布等指标,分析了不同土地利用类型的ASTER GDEM数据误差分布.结果表明:草地、水田、旱地、采矿等土地类型的精度较高,裸地、林地、园地、风景特殊等土地类型的数据误差较大;水域内的ASTER GDEM具有一定系统误差;采矿用地包括大量盐田,多分布于沿海平坦区域,ASTER GDEM数据误差较小;土地利用类型综合反映区域地形地势及植被类型等因素,其与ASTER GDEM数据精度的关系符合地形地势与ASTER GDEM数据精度关系.本研究对连云港及其他地区的ASTER GDEM数据质量评估及修正具有指导意义.     

基于三角形拓扑相似性的航迹关联算法

针对多个传感器量测航迹在系统误差下关联融合困难的问题,提出基于拓扑4交差模型和三角形拓扑相似度的航迹关联方法,将传感器探测目标分成若干个拓扑三角形结构,使用4交差模型排除不同传感器探测中相关可能性小的三角形;然后定义三角形相似度,对归属于不同探测源的拓扑三角形相似程度进行度量,从而得出目标之间的相关程度,获取航迹关联结果。仿真结果表明,在目标密集编队时,该算法具有有效性。     

摇臂转向架式星球车地形估计方法

针对摇臂转向架式星球车,提出一种基于摇臂转向架式星球车悬架运动学信息的星球车通过区域地形估计方法.通过分析星球车悬架正逆运动学模型,提出星球车通过区域地形估计模型.本地形估计模型将车体姿态和摇臂转角信息作为状态输入变量,可获得星球车车轮与车体相对位置,从而估计出车轮下方地形.相对于用双目相机和激光雷达地形感知方法,本方法通过车体悬架运动学信息估计地形,具有能耗低,消耗计算资源少等优点,并搭建了星球车运动学Matlab仿真平台,在多种典型工况下,验证了该方法的有效性.     

基于UKF的海底集矿车组合导航研究

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在海底集矿车组合导航系统应用时存在着计算复杂、线性化误差大等问题,基于附加打滑参数的履带车运动学模型,将无色卡尔曼滤波(UKF)用于集矿车长基线声学导航(LBL)与推算导航(DR)的组合导航系统中.考虑到测量数据时延,组合导航系统融合LBL与DR信息,得到海底集矿车位置估计.研究结果表明:采用EKF方法,测量数据时延0,0.5,2s时,东向定位精度为0.14,0.32,0.48m,北向定位精度为0.13,0.28,0.44m;采用UKF方法,测量数据时延0,0.5,2s时,东向定位精度为0.10,0.26,0.37m,北向定位精度为0.09,0.24,0.34m.测量数据时延越短,EKF,UKF的位置估计效果都会越好.但与EKF方法相比,UKF方法能够明显减少组合导航系统的线性化误差,提高海底集矿车导航系统的精度与稳定性.     

基于ADAMS的型钢堆垛机小车机构设计建模与运动仿真

根据型钢堆垛机的工作原理和对小车机构的设计要求,基于ADAMS软件建立小车机构的虚拟样机参数化模型,提出了小车机构的运动学仿真策略,可高效地完成小车机构的设计综合.以机构的传动角为优化目标,确定了机构的基本参数、设计变量和优化变量,探讨了基于ADAMs的机构优化方法.结合实例进行了小车机构的参数优化仿真和小车运动特性仿真,获得了小车机构的可行参数和运动特性,为小车机构的动力分析奠定了基础.     

变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析

为了提高越野汽车的平顺性，研究了不同类型越野路面变形程度与悬架振动参数之间的关系.应用载荷沉陷理论建立了地面非线性离散模型.综合动态轮胎力、悬架动挠度、越野地面沉陷等因素建立了简化越野车辆模型的动力学方程.通过改变土壤类型和越野路况，对松软路面上悬架参数与车身垂向加速度的关系进行仿真.以平顺性为目标，分析了松软路面不同变形程度对优化的悬架阻尼值的影响.仿真结果表明，增大系统刚度比可以显著减小车身垂向加速度，但刚度比不宜超过临界值；在变形较大的路面上行驶时，应采用较大的悬架阻尼以改善平顺性.     

基于模糊逻辑的六轮月球车路径跟踪控制

以六轮差速转向月球车样机JLUIV-6为研究对象,推导了三维环境下月球车速度运动学模型,进而得出逆运动学模型。在路径跟踪阶层,根据横向偏差和角度偏差设计了车体的偏航角速度模糊控制器,并基于路径曲率和地形崎岖程度,引入模糊修正模块来控制车体的期望速度。在执行阶层,根据控制器输出的车体期望速度和角速度,用逆运动学模型给定车轮相应的转速指令,使其跟踪车体的期望速度和角速度。最后通过ADAMS/Simulink联合仿真验证了所提方法的有效性。     

一种面向虚拟环境的真实感地形生成算法

给出了一种面向虚拟环境的地形生成算法模型．引入Perlin噪声作为地形高度生成器的基本模型,通过控制噪声的幅度和频率以及噪声叠加,可以生成形态各异的地形．在渲染过程中,使用了3D纹理映射技术,可以模拟随海拔高度而各异的生态景象．给出了一种地形描述脚本语言,能够以数据驱动的方式快速而方便地生成地形．实践证明,用该算法模型在普通PC平台上能够生成真实感较强的地形,并能方便地应用到虚拟现实系统中,满足实时模拟的需要．     

大型露天磷矿数字矿床系统

"数字矿山"作为信息时代的必然产物,在矿业中发挥出越来越大的作用,通过数字化矿山建设实现矿产资源储量的可持续管理,是矿业发展的目标和方向.依据云南磷化集团昆阳磷矿地质报告、地形地质图、剖面图等相关资料,研究昆阳磷矿矿床分布空间关系,采用DIMINE矿业软件,建立不同数据信息表,并进行错误校正,然后依次将上述信息导入DIMINE软件,生成钻孔地质数据库.利用地形地质图和钻孔数据库建立昆阳磷矿四采区的地形模型、三维实体模型,通过块段模型,并对不同品级矿石赋予各块段不同的体重值,运用距离幂估值地质统计法进行储量估算,实现资源储量估值.     

仿生机器蟹样机研究

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台.     

Rollover prevention control for a four in-wheel motors drive electric vehicle on an uneven road

When a four in-wheel motors drive electric vehicle with a specific wheels mass is running on an uneven road and transient steering occurs in the meantime, the joint action of the large unsprung dynamic load and the centrifugal force may cause the vehicle to rollover. To avoid the above accident, a rollover prevention control method based on active distribution of the in-wheel motors driving torques is investigated. First, the rollover evolution process of the four in-wheel motors drive electric vehicle under the described operating condition is analyzed. Next, a multiple degrees of freedom vehicle dynamics model including an uneven road tyre model is established, and the rollover warning threshold is determined according to the load transfer ratio. Then, the hypothesis of the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road and on an uneven road is verified respectively. Finally, a rollover prevention controller is designed based on the distribution of the four wheels driving torques with sliding mode control, and the control effect is verified by simulations. The conclusion shows that, once the wheels mass does not match road conditions, the large unsprung mass may play a detrimental role on the vehicle roll stability on an uneven road, which is different from the beneficial role of large unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road. With the aforementioned rollover prevention controller, the vehicle rollover, which is caused by the coupling effect between large unsprung dynamic load and suspension potential energy on an uneven road, can be avoided effectively.