人体6 自由度运动参数无线测试系统BTViewer 的设计与开发

为解决测试人体在三维空间中的关节运动参数,自主设计了人体六自由度运动参 数测试系统BTViewer。基于惯性传感器跟踪技术,设计了整体的系统平台工作流程,同时完成 了相关算法。为降低误差、减少漂移现象,本实验采用集成的三轴加速度计、三轴磁力计的模 块LSM303DLH 以及三轴陀螺仪动态采集样本数据,通过无线装置传输到电脑,有效合理地对 采集到的数据进行预处理,将原始数据互补滤波之后解析成实际数据,准确地得到人体六自由 度运动参数。最后,运用Qt 集成的OpenGL 等模块进行曲线、三维等可视化显示。实验表明, 该系统的设计达到了预期的要求,能够较好地跟踪人体6 自由度运动参数。     

基于Dempster-Shafer证据理论的匹配区多特征适配性分析方法

匹配区的适配性分析在景象匹配视觉导航中至关重要。目前已有很多匹配区适配性分析特征指标,但都只能片面说明匹配区的适配性。试图将多种特征指标进行综合,解决不同特征指标对适配性分析的冲突性,提出一种特征指标适配置信度和不确定置信度的度量方法,利用Dempster-Shafer (D-S)证据理论对置信度进行融合,得出匹配区适配综合置信度,实验验证了该算法的有效性。     

基于同心圆分割的大视场星图识别算法

针对星敏系统常见的三角形识别算法数据冗余量大、识别速度特别是初始识别速度低的问题,提出一种基于同心圆分割的大视场(FOV)星图识别算法。在分析星图信息以获得其主星的基础上,围绕主星以一定的半径画8个同心圆,再根据各星的坐标统计每个圆环内的星数量,从而得出主星的伴星分布向量。以同样方法基于基本星表构建相对应的导航星特征库,然后利用伴星分布向量与特征库进行模式匹配,从而得出星图识别结果。对特征库中的数据,根据各向量的第一维元素大小进行排序,以加快算法的识别过程。仿真实验结果表明,该算法所需的导航星特征库存储空间小,具有良好的实时性、抗噪性与较高的识别率,能够以95.3μs的识别时间达到88.9%以上的正确率,可与其他识别算法相结合,执行于不同的阶段,实现更高效、准确的天文导航。     

一种改进型的GPS单频整周模糊度快速解算方法

针对高精度的快速定位中观测矩阵存在病态性问题,研究了单频GPS整周模糊度快速解算方法。依据Tikhonov正则化原理和奇异值分解(SVD)的扰动性质,设计了SVD分解的改进算法,避免了因较小奇异值发生较大抖动而使正则化矩阵出现不稳定的情况;在分析法矩阵病态性特点的基础上,设计了正则化矩阵的构造方法,并从理论上证明了其优越性。实验结果表明,与传统方法和Tikhonov正则化-LAMBDA法相比,新算法能更有效地改善法矩阵的病态性,只利用3～5个历元即能实现模糊度浮点解的快速解算及其固定,且结果可靠,浮点值更加接近真实值。     

无人战机近距空战微分对策建模研究

针对无人战机（UCAV）在空战格斗中的自主决策问题,在UCAV的六自由度模型的基础上,将微分对策与机器博弈相结合;通过引入机器博弈中的“变值”思想,改进了传统的以“角度优势”作为支付函数的微分对策模型。当UCAV处于不同的空战态势时,该模型体现了同样的角度变化所获得的收益不同的真实状况,使UCAV的空战策略能够更趋智能与合理,仿真结果验证了算法的合理性与有效性。     

Dynamic contribution of variable-speed wind energy conversion system in system frequency regulation

Frequency regulation in a generation mix having large wind power penetration is a critical issue, as wind units isolate from the grid during disturbances with advanced power electronics controllers and reduce equivalent system inertia. Thus, it is important that wind turbines also contribute to system frequency control. This paper examines the dynamic contribution of doubly fed induction generator (DFIG)-based wind turbine in system frequency regulation. The modified inertial support scheme is proposed which helps the DFIG to provide the short term transient active power support to the grid during transients and arrests the fall in frequency. The frequency deviation is considered by the controller to provide the inertial control. An additional reference power output is used which helps the DFIG to release kinetic energy stored in rotating masses of the turbine. The optimal speed control parameters have been used for the DFIG to increases its participation in frequency control. The simulations carried out in a two-area interconnected power system demonstrate the contribution of the DFIG in load frequency control.     

水下机器人圆概率偏差的有效预报

在水下机器人设计过程中,对于导航精度设计指标无法用物理实验进行验证。如何有效预报圆概率偏差(CEP)成为了亟待解决的问题。采用直线航路模型,对误差源在直线航路上引起的导航误差进行定量分析,推求各误差合成后的纵向误差和横向误差表达式,建立水下机器人圆概率偏差迭代方程,求得圆概率偏差预报结果。推导结果表明横、纵误差之比小于0.7时可保证圆概率偏差不大于前两者之中的大者。该方法与实际实验结果吻合,表明提出的导航误差分析和圆概率估算方法是有效的,可准确预报水下机器人导航精度。     

最小二乘算法在煤矿导航中的应用研究

对最小二乘算法在煤矿导航中的应用进行了较深入的研究。推导了最小二乘定位算法和源选择算法,建立了最小二乘平滑滤波器,对TOA测距进行平滑过滤,消除了噪声,提高了定位精度。     

最优边缘检测算法在智能煤运车辆车道线识别中的应用研究

车道线的识别是智能车辆视觉导航系统的关键技术,目前还没有成熟的理论应用于煤运车辆的视觉导航系统。文章就结构化道路图像中的车道线识别的边缘检测算法进行了比较研究,分析了几种经典算子的原理,提出了改进的双阈值Canny算子,并做了将经典算子和改进的Canny算子用于车道线检测的仿真实验。实验结果表明,Canny算子效果优于其它的经典算子,并提出了车道检测中边缘算子的合理应用方案,为视觉导航应用于智能煤运车辆实现煤运车辆的自主驾驶,提供了可靠的车道线检测技术的理论依据,具有非常重要的研究意义。