双目机器人工具末端姿态自动测量算法研究

针对标定过程中工业机器人工具末端姿态测量精度低的问题,提出了一种基于改进最小二乘法的双目机器人工具末端姿态测量算法。为了减少噪声对拟合收敛性的影响,提高拟合的精度和速度,该算法融合“邻域加权平均法”的去噪原理,结合空间解析几何理论和最小二乘法,对双目相机测量得到的点云数据进行筛选和特征提取。利用拟合模型完成点云数据的轴线拟合,实现对末端姿态的自动测量。实验表明,该算法相比传统姿态标定算法的测量精度提高 0.2°,保证了工业机器人的标定精度,在工业上具有较强的应用价值。     

有源噪声主动控制中一种改进的变步长算法研究

在噪声有源抑制（ANC）技术中,自适应控制算法的核心是基于最小均方误差的信号跟踪问题,传统算法对提高收敛速度和减小稳态误差不能兼顾。本文提出了一种改进的变步长算法（IVssLMS）,该算法可以在保证稳态误差的同时,有效拓宽计算步长的调节范围,提高计算的迭代收敛速率。仿真试验证明了算法的有效性。     

GPS 姿态传感器的数学原理和实现

详细描述了GPS姿态传感器的数学原理 ,给出了一种基于基线长度约束和最小二乘方法的模糊度搜索算法 ,得到了预期结果 ,经过静态和动态车载试验证明GPS姿态传感器切实可行 ,在基线长度为三米的条件下 ,航向角精度优于 0 1°。     

GPS矢量观测确定载体的三轴姿态

利用ＧＰＳ确定姿态是９０年代兴起的一项新技术,ＧＰＳ可为载体提供全球、全天候、精度稳定的三轴姿态,使ＧＰＳ成为可同时测量位置、速度、时间和姿态甚至角速度的１３维全能型敏感器。本文从理论和实验两方面研究了基于ＧＰＳ的矢量观测定姿算法,包括两种基于矢量观测的定姿算法和３种形式的载波相位观测量转换为矢量观测的方法,研究了ＧＰＳ星座对此类转移精度的影响。取得了较满意的实验结果,验证了算法的有生和理论分析的     

GPS姿态系统中周跳的检测及修复方法

讨论了利用GPS载波相位信号测量载体姿态中出现的周跳问题及解决方法。首先根据静态情况下GPS载波相位信号的特点提出了一种基于外推法的周跳检测和修复方法。在此基础上又用故障检测的原理提出了一种利用冗余双差载波相位观测量的周跳检测和修复方法，该方法可以应用于动态情况，其适用条件是要求相邻历元至少有4颗卫星锁定，并且整周模糊度已经固定。文中利用实测数据对提出的方法进行了验证，结果表明两种周跳检测及修复方法是有效的，在GPS姿态系统中，综合运用这两种方法可大大减少系统的初始化次数。     

一种面向机动的低成本姿态测量系统

载体作机动运动时,基于加速度计和磁传感器的姿态测量系统易受载体运动加速度的影响而导致测量精度降低.通过将GPS加速度引入重力观测方程,有效补偿了载体运动加速度造成的姿态测量误差.利用基于重力场和地磁场矢量观测的迭代最小二乘姿态确定算法得到修正罗德里格姿态参数.姿态信息通过互补滤波器与陀螺仪测量值融合以提高动态响应.实验结果表明,该低成本姿态测量系统可明显提高机动环境下的姿态测量精度,姿态角测量误差小于3°.     

仪表测量系统中的噪声干扰及其抑制方法

本文基于等效电路原理和统计分析的观点,对工业仪表及测量系统中的各种主要噪声和干扰信号进行了讨沦,分析了其产生的机理,总结出了各种有效地抑制噪声和干扰的方法。     

GPS姿态测量分析系统设计

研究导航系统定位优化问题,GPS载波相对定位进行载体姿态测量会受到信号传播误差、天线布局、姿态信息解算方法等因素的干扰,从而导致测姿精度下降。为了有效分析各种干扰因素对测姿系统影响程度,采用GPS载波相位双差定位和直接求解姿态矩阵算法,设计了GPS姿态测量分析系统,开发出能综合分析GPS测姿系统性能的分析软件,并通过实例进行了仿真。仿真结果表明,系统能完成GPS测姿系统定位性能优化的有效性。     

GPS姿态确定的整数模糊度快速算法

本文介绍计算GPS姿态确定整数模糊解的一种新算法。该算法首先引用瞬时（静态）整数搜索法,利用一个几何不等式大大缩小搜索空间。然后利用批处理损失函数检验剩余的整数,以确定最优整数解。批处理损失函数将本体坐标系中表示的GSP矢线矢量表示为2个矢量之和;一个矢量与相位差测量有关,另一个与未知的整数倍波长有关。新算法有几个优点：不需要航天器的先验估计姿态信息;利用协方差阵表达式可检验算法本身的完整性;即使基线共面,也能判定整数模糊解。新算法的性能在一种动力学硬件仿真器上进行了检验。     

基于加速度计和磁强计的随钻姿态测量观测模型

水平定向钻进中钻具姿态的实时测量是实现导向的关键因素。推导了钻具姿态角的测量方法,给出了姿态转换矩阵的解算公式。针对姿态测量的非线性问题和已有算法的不足,建立了姿态测量系统的线性观测方程,该观测方程利用加速度计和磁强计分别测得的地球重力场分量和地磁场分量来构造新的观测向量,并以姿态四元数的误差向量作为观测模型的输入。给出了线性观测模型的求解方法,最小二乘递推法。仿真结果表明:该算法收敛速度快,能够得到钻具准确的姿态信息,即使起始姿态的估计值与真实值之间的偏差很大,该算法仍能很好地收敛到真实值。     

多干扰下GPS接收机抗干扰自适应算法

为了找到一种适合于全球定位系统(GPS)接收机抗压制性干扰的方法,在介绍自适应数字波束形成的基础上,研究了直接矩阵求逆(SMI)和GS自适应算法的基本原理,在GS算法的基础上进行了改进,在均匀线阵中对各算法进行仿真,比较了各算法的优缺点,在运算量小和抗干扰性能稳定的前提下,认为改进的GS算法是适宜于工程实现的一种好方法.     

新的全球定位系统弱信号高灵敏捕获算法

通过对弱信号条件下的全球定位系统(GPS)捕获算法的分析,建立了相干累加—非相干累加结合捕获算法的信号模型及检测概率模型。为了提高强弱信号并存时GPS卫星信号的捕获性能,提出一种采用序贯概率比检测方法的GPS捕获算法。对该方法和相干累加—非相干累加算法的检测概率、时间复杂度进行了分析比较,并进行了仿真验证。通过理论分析和计算机仿真,证明该方法在保证较高检测概率性能情况下,可以有效地缩短强弱信号并存时的检测时间,提高对GPS弱信号的捕获性能。     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

GPS移动用户台的研制

本文介绍了一种基于ＶＰ＿ＯＮＣＯＲＥ ＧＰＳ ＯＥＭ板的ＧＰＳ移动用户设备，分析了系统构成，硬件设备性能，主要组成单元的功能及关键接口电路和软件流程。     

车载GPS与双DR组合定位系统的设计与实现

本文通过分析GPS和航迹推算(DR)进行车辆定位导航的优缺点,提出GPS与双DR组合定位的系统方案,并且介绍了该系统的硬件和软件实现方法。跑车实验结果表明所设计的车载组合定位系统具有较高的精度和可靠性。     

基于最小二乘优化的加权DV-Hop改进算法

针对传统DV-Hop算法定位精度差的问题,加权DV-Hop算法优化了待计算节点的平均单跳距离。在存在GPS定位误差的情况下,对加权DV-Hop算法进行了改进,利用最小二乘法优化全网信标节点的平均单跳距离,利用二次曲线算法代替三边测量法。随机单次仿真的平均定位误差较传统算法降低13.01%,较加权DV-Hop算法降低8.94%,重复实验仿真结果同样表明算法精度、稳定性有显著提高。     

GPS检测算法性能和仿真研究

弱信号检测算法是高灵敏度GPS定位的核心,对低信噪比环境下的相关累加结合非相关累加、圆周相关累加以及差分相关累加捕获算法进行了理论分析,对信号捕获流程进行了讨论,重点对算法捕获性能进行了仿真。根据理论分析和仿真结果可以看出,所讨论的几种算法都能够在一定程度上提高接收机的捕获灵敏度,差分相关累加捕获算法更适合检测低信噪比环境下的GPS信号。     

基于GPS残迹的分布式导航算法

全球定位系统(GPS)通信中断等问题经常导致寻路导航系统的失效。为实现寻路导航系统的有效容灾,提出基于GPS残迹的分布式导航算法GVDN。给出算法的主要思想、算法模型、数据结构及运行流程,应用蒙特卡罗方法设计道路可通行程度评估方案,并进行算法效能分析。仿真实验结果证明,该算法具有较好的容灾性能和响应速度。     

GPS在行程时间调查中的应用

基于GPS的测试车采集行程时间的方法,具有操作方便、资料丰富和精度高的优点.研究了利用GPS数据计算行程时间的两种方法--端点时间差法和速度积分法,并进行了比较研究,同时还给出了一个实际案例.结果表明,基于GPS的测试车方法采集的行程时间具有较高的精度.     

基于因子图算法的INS/GPS信息滞后处理方法

针对全球定位系统（GPS）信息滞后导致惯性导航系统（INS）/GPS组合导航系统实时性差的问题,利用因子图算法可以在一个信息融合时刻处理各信息源不同时刻量测信息的特点,提出了一种INS/GPS信息滞后处理方法。在系统接收到GPS信息之前,因子图模型中只添加关于INS信息的因子节点,经增量推理求出组合导航结果,保证系统的实时性。待系统接收到GPS信息之后,再将关于GPS信息的因子节点添加到因子图模型中,修正INS误差,从而保证系统长时间高精度运行。仿真结果表明,当上一时刻实时导航状态量对INS误差修正效果随GPS信息滞后时间变长而逐渐变差时,可以采用上一时刻刚刚完成量测更新的导航状态量实现INS误差的有效修正。因子图算法在保证系统精度的前提下,避免了GPS信息滞后对INS/GPS组合导航系统实时性的不良影响。