机器人航空铆接的视觉定位方法研究

研究工业机器人自动铆接视觉辅助定位方法,通过多项式拟合十字线结构光的相平面曲线获得铆接孔附近壁板的三维信息,并利用图像中位置关系信息,运用插值法完成铆接孔的位置和姿态的理论计算。这种方法能够引导机器人末端在规划路径下实现铆接孔位置与姿态的修正,满足常规铆钉通用应用范围内的工业机器人自动铆接在线定位与施铆的精度与实时性要求。     

另一种传递时间的GPS共视法

利用GPS比对远距离时钟的标准方法称为共视技术。利用这种技术时,两个以上地面站同时观察一颗GPS卫星。最广泛使用的同视法,必须知道卫星的位置,因为必须计算出信号的传输时间。可是,共视法实际上是一种多R(距离)体制,利用这一技术可以求解出观测站和卫星的位置,以及时钟偏差。本文指出如何将这种原理(源自经典的多R测地文献)用于时间传递。论述了使共视站地理分布和观测时间最佳化的必要性。还基于大量数值仿真结果提出了现场试验的建议。     

位置度电算法

对直角坐标平面孔组复合位置度或以自身图框为基准的位置度的检验,只凭一般的实测误差数据是不足以评定的。需通过计算,确定出孔组的旋转或平移量,使其尽量接近孔组的理想位置,然后对误差作出判断。但是,这种计算是较为繁杂的,耗时较多。为了节省计算时间,本文介绍一种利用微型计算机计算直角坐标平面孔组复合位置度或以自身图框为基准的位置度误差的方法,供同志们参考。     

用两台带线列电荷耦合成象阵列的摄象机测量目标位置和姿态的原理

本文介绍了一种测量圆柱形目标位置和姿态的原理。在研究飞机挂梁弹射武器的性能时,这种技术很有用。利用两台带线列CCD摄象机测量目标顶端和底端两个视线切线角,本文推导出这些角度与所需测量的姿态和位置的表达式。还考虑了通过观察涂在目标侧面的标记测得倾斜角的方法。本文讨论了由角度测量误差和摄象机几何位置产生的目标位置和姿态测量误差,并推导出这些误差的简单一阶近似式。     

基于轴线投影精确模型的弯管立体视觉测量方法

利用立体视觉技术测量弯管轴线需精确计算弯管轴线在图像上的投影位置,现有方法将弯管图像轮廓中心线近似为空间轴线在像平面上的投影,这种近似计算存在误差。为获得弯管轴线的精确投影位置,提高三维测量精度,对弯管成像特征进行了深入研究。首先对弯管任意横截面建立透视投影模型,探索截面图像边缘点与空间轴线投影点间的几何关系,进而提出轴线上任意一点在像平面上投影位置的精确计算方法。采用双目视觉系统对某一航空管件进行重构测量。试验结果表明,相较于现有方法,采用本文方法计算轴线投影位置后,管件测量的重复性精度与前者相当,而测量精度平均提高14.5%。说明本文方法对轴线投影位置计算正确,可有效提高弯管轴线视觉测量精度。     

一种机载平台动态测姿精度检验方法

机载惯导平台目前只在实验室转台上进行过测试,实际动态情况下对较高姿态测量精度无法测试。本文针对这种情况,提出一种利用机载实况记录系统输出的测角数据、飞机和靶机位置数据等信息,对机载平台动态测姿精度进行检验的方法。     

下卧式径向偏心仪

本文介绍了下卧式径向偏心仪的结构原理及其灵敏度的调整，说明了物件径向偏心位置的测定方法及误差分析，利用这种偏心仪测量某些轴对称物件的质心位置，其测量不确定度优于1％。     

混联式三自由度手控器的位置标定方法

在使用一种混联式三自由度手控器的过程中发现其位置跟踪存在一定的误差,这种误差主要来自于一些重要部件的加工和装配误差。对此提出了一种针对这种结构的手控器位置跟踪精度的标定方法,通过分别对手控器三个自由度进行重新测量标定,计算出导致误差的零件的实际尺寸,修改手控器末端位置坐标的计算公式中的参数,提高了这种混联式结构手控器的末端位置跟踪精度。     

某机载短波干扰飞机控制系统机理研究

文中以系统级电磁干扰测试试验为基础,利用HFSS软件对短波发射时飞机典型位置场强分布、短波馈线电流分布等进行数值仿真。最终定义了机载短波干扰飞机控制系统的机理,并为后续的解决措施的提出及验证提供了理论支持。这种分析电磁干扰机理的方法对实际工程有很大的参考价值。     

火焰筒浮动瓦块的壁温-结构一体化优化

以火焰筒浮动瓦块结构为研究对象,提出了利用神经网络与遗传算法相结合的方法对浮动瓦块中冷却结构变量和安装位置变量进行同步优化.利用遗传算法分别对冷却结构变量和安装位置变量进行优化,将安装位置优化结果作为冷却结构变量优化中遗传操作的依据,最终实现冷却结构和安装位置的同步优化.为了通过计算效率,利用神经网络对安装位置的优化结果进行映射取代其优化过程.算例结果表明:该方法高效、精确,有很好的工程实用价值.      

轴流风扇宽频噪声声功率实验研究

航空发动机降噪研究迫切需要一种叶轮机械管道内宽频噪声测量方法来指导降噪设计。为了研究管道内宽频噪声,利用沿管道内壁面布置的环形麦克风阵列对单级轴流风扇进行了噪声测量,通过测量信号与参考信号互相关以及奇异值分解(SVD)方法成功地得到管道内宽频噪声结果。结果表明:该方法不仅可以计算出管道内主要单音,而且可以计算宽广频率范围内的宽频噪声;并能有效分辨出管道内向前和向后传播的声功率。宽频噪声结果证实该方法可以应用到高背景噪声和硬壁反射下的管道内声场研究。     

基于空域稀疏性的宽带DOA估计

利用宽带阵列接收信号的空域稀疏性,将宽带信号的波达方向(DOA)估计转化为一个稀疏信号重构的问题,提出了一种新的宽带信号DOA估计算法。该算法将宽带信号分解为多个子带信号,联合利用多个子带信号的空域稀疏性进行重构。它是对用于稀疏重构的标准的稀疏贝叶斯学习算法的推广,可适用于多冗余字典的信号模型。另外,通过对多快拍的阵列接收信号进行奇异值分解(SVD),提取信号子空间作为算法的输入数据,可以在有效减少运算复杂度的同时,提高对噪声的稳健性。与传统的宽带阵列DOA估计方法相比,该算法能够用于低信噪比、快拍有限和信源相关性较高的场合,同时算法的性能对信源个数的估计值不太敏感。仿真实验表明,该算法相对现有的基于子空间类的方法,具有更好的DOA估计性能。     

在冲击噪声环境中基于子空间的测向算法研究

 首先分析了冲击噪声的性质以及它对传统的基于二阶或高阶统计量的子空间测向技术的影响, 然后提出了一种新的在冲击噪声环境中基于子空间的阵列测向算法。该算法利用TLS-ESPRIT 算法的基本思想, 通过对阵列输出信号的协变异系数矩阵进行奇异值分解来估计来波方位, 最后进行了计算机仿真试验, 验证了该算法的可行性和有效性。     

嵌套阵列最大似然估计测向算法

针对在辐射源个数未知的条件下嵌套阵列难以估计多个辐射源角度的问题,提出了基于最大似然估计(MLE)的嵌套阵列角度估计算法。算法在嵌套阵列模型的基础上,首先通过推导阵列截获多辐射源信号的最大似然函数及其梯度,利用最速下降法估计出空域中所有潜在辐射源的角度;然后,通过多元假设检验,利用最大似然比与门限进行比较,确定出空域中所有潜在辐射源中某一时刻发射信号的活跃辐射源角度,排除其余噪声形成的虚假辐射源角度,解决了在辐射源个数未知条件下嵌套阵列对多个辐射源角度估计问题。仿真结果表明:与传统多重信号分类(MUSIC)算法相比,该算法在辐射源数目未知、存在相干信号、低信噪比(SNR)、低快拍数条件下,均具有较好的角度估计精度,并且算法形成的虚拟阵列自由度是空间平滑MUSIC算法的2倍;多元假设检验法比传统信源数目估计算法在低信噪比条件下和处理相干信号方面具有明显优势。     

含噪信号经验模式分解虚假分量识别方法

针对含噪信号Hilbert-Huang变换存在虚假分量,提出改进的奇异值分解(SVD)方法进行降噪,改进包含两个部分:一是利用重构相空间代替传统矩阵如Hankel矩阵,以去掉信号冗余,再者提出奇异值能量熵分量差分法,更易于定出重构奇异值阶次;二是提出了频谱比值法对虚假分量进行辨识,更有效辨识出虚假分量.首先利用经验模式分解(EMD)得到本征模式分量(IMF),识别并剔除趋势项,重构信号,然后进行SVD,重构降噪后的信号,消除虚假分量,最后进行时频分析.联合方法应用于含噪仿真信号,信噪比(signal noise ratio,SNR)提高了5.5%,虚假分量辨识率提高至100%,用于双跨转子故障振动信号,得到正确的时频结果,表明了所提方法识别含噪信号虚假分量的有效性.     

阵列宽带Lamb波在结构损伤检测中的应用

阵列信号处理中的空间谱估计可以对信号源进行辨别和定位,于是通过采集在结构上布置的阵列传感器Lamb波信号用来检测损伤发生的位置。通常,大多数空间谱估计方法均以窄带信号为假定,在很多基于Lamb波的结构损伤检测中,为了减小频散特性的影响,大多数研究以Lamb波为窄带信号进行分析,但无限窄的激励信号是物理不可实现的。因此,其在多数情况下Lamb波信号并不符合窄带信号假定,更应被认为是一种宽带信号来进行处理。进而利用空间谱估计中宽带信号非相干子空间处理方法（Incoherent Signal Subspace Method,ISM）中阵列接收的宽带Lamb波信号进行处理,检测出结构发生单一损伤时的损伤位置。随后,当结构损伤与边界反射波有叠加时会引起损伤信号相干,采用宽带信号相干子空间方法（Coherent Signal Subspace Method,CSM）对损伤位置进行检测,得到了较好的结果。     

An intelligent algorithm for coherent sound source localization based on a strong tracking filter

Background noise is inevitable when sensor arrays are used for aeroacoustic measurements in wind tunnels. The direct removal of background noise, however, would affect the measurement accuracy. In particular, the existing array signal processing algorithms are either invalid or inefficient for removing the noise that is coherent with the signal of interest. In this paper, an intelligent algorithm is developed to localize the coherent sound sources and background noise in real time by iteratively checking the collected data from the array. The proposed method can automatically adjust the suboptimal fading factor to extract useful information as much as possible in residual sequence. This algorithm is tested in simulations and then demonstrated in an experiment.Compared to the two existing methods, the results indicate that the new method has a good phase-shift tracking ability and rapid estimation-error convergence speed, and can achieve an acceptable performance even for low-cost acoustic sensors. Overall, the proposed method should assist array beamforming and hence benefit aeroacoustic measurement.     

一种基于贝叶斯估计的高分辨目标定向新方法

提出一种高分辨方位估计新方法。它是建立在阵列输出信号和噪声参数联合后验概率密度基础上的空间谱估计。仿真结果表明,该方法具有以下几个显著的优点：①极高的空间分辨率和估计精度;②可解相干源;③低信噪比、少快拍数的情况下很有潜力;④可以估计不同方向目标源的能量;⑤具有较好的工程应用前景。该方法和ＭＵＳＩＣ方法的性能进行了比较并给出计算机仿真结果。     

Noise subspace techniques in non-gaussian noise using cumulants

We consider noise subspace methods for narrowband direction-of-arrival or harmonic retrieval in colored linear non-gaussian noise of unknown covariance and unknown distribution. The non-gaussian noise covariance is estimated via higher order cumulants and combined with correlation information to solve a generalized eigenvalue problem. The estimated eigenvectors are used in a variety of noise subspace methods such as multiple signal classification (MUSIC), MVDR and eigenvector. The noise covariance estimates are obtained in the presence of the harmonic signals, obviating the need for noise-only training records. The covariance estimates may be obtained nonparametrically via cumulant projections, or parametrically using autoregressive moving average (ARMA) models. An information theoretic criterion using higher order cumulants is presented which may be used to simultaneously estimate the ARMA model order and parameters. Third- and fourth-order cumulants are employed for asymmetric and symmetric probability density function (pdf) cases, respectively. Simulation results show considerable improvement over conventional methods with no prewhitening. The effects of prewhitening are particularly evident in the dominant eigenvalues, as revealed by singular value decomposition (SVD) analysis     

Analysis of a Signal Processor for an Antenna Array

A signal processor that provides ratio-squared predetection combining, has been investigated for application in an adaptive antenna array. The analysis and experimental data presented here pertain to the signal processing gain when the antenna array is illuminated by a coherent signal source and a partially coherent noise source. For a noise source which is coherent, the processing gain depends on relative strength of the signal and noise, relative directions of arrival, and the usual "array factor." The array exhibits capturing effects much as in an FM receiver. The effective antenna pattern is a superposition of two beams of different magnitudes, one directed to the signal source and the other to the noise source. When the noise is partially coherent, the behavior of the signal processor is quite complex. Analytical prediction and experimental simulation measurement on a four-channel system indicate that the partially coherent noise may be regarded as the source of an incoherent noise component plus a coherent noise component with the magnitude of the latter determined by the coherence coefficient for the noise source.