基于多目摄像机的鲁棒眼动跟踪技术研究

为改进单个远程传感器采集眼动数据时存在视场小、容易被遮挡物遮挡的缺点,研究了一种多目摄像机眼动跟踪技术,以更好地采集眼动数据。应用多个摄像机对人体头部姿态和眼球信息进行采集,通过分割视频帧提取瞳孔图像和计算被测用户头部姿态角度,将瞳孔图像放入卷积神经网络进行训练得到注视点坐标,并基于头部姿态信息计算每个摄像机的注视点权重,从而加权融合得到更精确的注视点信息。研究结果表明：在头部姿态角较大时,多目眼动追踪技术的精度比单目传感器的精度高30%~50%。该技术具有灵活性和通用性,在驾驶舱设计、用户用眼习惯评估和驾驶学员眼动绩效分析中具有重要的应用和推广价值。     

基于高速开关阀的起落架着陆冲击载荷控制

选用并联组合高速开关阀作为起落架半主动控制执行器。针对起落架的着陆冲击这一瞬间过程,本文未采用常规的脉冲流量控制方法而是采用直接电压控制方法;考虑了高速开关阀的离散性和迟滞性,建立了基于高速开关阀的起落架半主动控制缓冲动力学模型;按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计PD控制律。仿真结果表明,基于高速开关阀的起落架半主动控制方法对着陆冲击振动有较好的控制效果。     

轻型飞行模拟器运动平台自适应模糊反步控制

轻型飞行模拟器6自由度运动平台是典型的并联机器人系统,具有高度的非线性,对其进行运动控制是一项具有挑战性的工作.目前的研究大都只考虑了平台动态特性,但在实际应用场合执行器的动态特性不可忽视.针对轨迹跟踪这一典型控制任务,本文建立了考虑执行器动态特性的平台动力学模型.同时利用反步技术,提出了一种控制结构,综合使用了间接自适应模糊控制方法和计算力矩控制方法.该控制律不但能够对系统参数的变化做出实时的补偿,保证轨迹跟踪的稳定性和精度,而且无需解算复杂的回归矩阵,计算负荷小.通过对平台系统的实验表明,自适应模糊反步控制器跟踪精度优于传统的PD控制器,而且能对动平台负载的变化作出有效的补偿.     

飞行模拟器EGPWS地形显示模块研究及仿真

增强型近地警告仿真系统(EGPWS)已经成为现代商用客机训练仿真用飞行模拟器不可或缺的一部分。文中对EGPWS仿真系统核心模块——前视地形显示模块进行了研究和分析。利用GDAL库建立了地形数据库;通过空客A320的飞行动力学模型获取了飞机的实时飞行数据;设计和实现了前视地形显示的仿真算法;在MFC中利用OpenGL进行绘图,完成了地形缩放和跟踪航路显示功能。整个仿真实验达到了真实的仿真效果,对EGPWS研究和应用有一定的促进意义。     

头盔伺服系统执行机构的动力学建模及其验证

首先对头盔伺服系统的执行机构——6URHS并联机构进行了运动学分析,建立了丝杠运动状态、螺母运动状态与动平台运动状态间的关系式;其次,采用牛顿-欧拉法对驱动分支及其构件进行了动力学分析,建立了驱动分支整体和包括螺母在内的部分构件的牛顿与欧拉方程,考虑了螺旋副摩擦力的影响,推导完成了封闭式的6URHS并联机构动力学方程;最后,采用MATLAB分别建立了6URHS并联机构的动力学模型和Simulink虚拟样机,对两者进行了动力学响应对比实验。实验结果表明:对于同一组驱动力矩输入,动力学模型与虚拟样机的动力学响应基本一致,动力学模型同虚拟样机的准确度相仿。另外,还进行了动力学仿真程序的轨迹跟踪实验,对驱动力矩进行了计算与分析。     

面向失控改出训练的模型预测洗出算法设计

近年来飞机失控已成为飞行事故主要原因,飞行模拟器需要具备失控预防和改出训练功能,因此对洗出算法提出了更高的要求。利用模型预测控制理论对约束处理的优势,结合人体前庭感知模型,建立了基于模型预测控制的洗出算法,采用失速改出这一典型飞机失控情况进行仿真实验,并与经典洗出算法进行了比较,结果表明,模型预测控制洗出算法在约束范围内,提高了仿真逼真度,并具有较好的调整灵活性,对飞行模拟器失控改出训练具有一定应用价值。     

基于手掌分割的摄像机阵列手部定位技术研究

人手的三维空间定位是虚拟现实交互中的关键技术之一.人手目标是具有多自由度的柔性体,而且运动范围较大,难以准确定位.提出一种基于手掌分割的摄像机阵列手部定位技术,可以有效解决上述两大难点.该方法首先对单摄像机采集到的图像进行基于颜色的手部整体轮廓信息提取.然后,通过分析轮廓特征分割手掌.以手掌为近似刚体,在二维图像中对手掌进行定位.最后,智能选取摄像机阵列中符合定位要求的多个摄像机,应用摄像机配对、投影几何以及最小二乘法估计人手目标的三维位置.实验结果表明,该方法抗干扰性好,对不同手型的适应能力强.同时应用多摄像机进行手部定位,不仅跟踪范围广,而且可以在标定困难的环境中,应用未标定的摄像机阵列获得较高的精度.     

基于视觉伺服的手部跟踪仿真研究

在虚拟现实技术中,手势是人机交互中一个至关重要的直接输入方式,目前能满足人机交互过程中手势输入的方式仅有数据手套,这种方式存在一些缺点,如不能保证交互过程中的无束缚性和自然性,并且需要复杂的标定和安装过程。计算机视觉为获取手部的三维位置提供了一种更加自然且没有接触的方法,但重点在于解决手部跟踪运动过程中的自遮挡问题。分析了基于视觉伺服的手部跟踪技术,并针对Stewart机器人的动力学模型进行了仿真实验,结果表明该方法能够完成利用主动视觉解决手部跟踪运动过程中的自遮挡问题,进行手部跟踪的任务。     

基于滑模变结构控制的高精度交流伺服系统的设计与仿真

本文根据滑模变结构理论提出一种速度调节器的设计方法,并利用Matlab5.0进行了仿真实验,仿真结果表明由此构成的三闭环交流位置伺服系统具有定位无超调,无静差,响应速度快,鲁棒性强等优点,最后,讨论了滑模控制器各参数的选择对系统性能的影响。     

采用滑模变结构控制策略的高精度交流伺服系统的设计与仿真

根据滑模变结构理论提出了一种速度调节器的设计方法。该速度调节器由滑模控制器和积分环节2部分组成。通过对其切换函数斜率C、调节器比例因子Ψ1和积分因子Ψ2、及相关参数α1、α2和β1、β2的合理选择,使由此构成的位置、速度、电流三闭环交流位置伺服系统的滑模变结构控制策略,具有定位无超调、无静差、响应速度快、鲁棒性强等优点。并利用Matlab 5.0进行了仿真实验,对之以验证。