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    2021年 第8卷 第6期
    刊出日期:2021
    智能系统先进导航与控制一体化技术专栏
  • 基于多模态感知与融合的无人车韧性导航系统
    仲训昱,武东杰,陈登龙,庄明溪,吴汶鸿,彭侠夫

    摘要>针对野外复杂环境下的无人车自主导航需要,建立了一种基于多源融合定位、语义建图与运动规划的智能导航系统。首先,针对IMU、轮式里程计、视觉SLAM与激光雷达SLAM等测量子系统,设计了误差状态扩展卡尔曼滤波器进行融合定位。其次,基于改进的 CNN 语义分割网络生成环境的语义图像,与3D激光雷达点云融合...详情点击
    2021.8(6):1-12  + 全文摘要(108)  + PDF  + HTML

  • 基于改进A*算法的UUV冰下避障航迹规划算法
    程建华,李鹏程,管行,葛靖宇

    摘要>针对冰下避障航迹规划问题,提出了一种基于改进A*算法的三维冰下避障航迹规划算法。不同于传统的A*航迹规划算法,该算法结合了人工势场航迹规划算法的思想,将水下地形碰撞约束、海冰碰撞约束以及UUV巡航高度约束重新编排。算法分析表明,该避障航迹规划算法能够有效增强UUV冰下避障能力与定深巡航高度控制能力。...详情点击
    2021.8(6):13-18  + 全文摘要(80)  + PDF  + HTML

  • 基于SiP的低成本微小型GNC系统技术
    吴美平,唐康华,任彦超,郭妍

    摘要>随着微机电系统(MEMS)技术及微惯性器件的发展,大量小型化、低成本、高性能的导航、制导与控制(GNC)产品正越来越多地应用于小型无人飞行器、地面无人系统以及精确制导弹药等领域。针对各类应用需求,基于MEMS惯性测量单元(IMU)、GNSS接收模块、全捷联红外/可见光/激光多模智能导引头、信息处理器...详情点击
    2021.8(6):19-27  + 全文摘要(90)  + PDF  + HTML

  • 基于注意力机制的实例分割算法
    张声传,喻松林,纪荣嵘

    摘要>实例分割作为计算机视觉领域极具挑战性的任务之一,要求在图像分类的基础上为每一个物体生成像素级别的分割掩码。业界主流方案可分为自上而下和自下而上两种范式,自上而下范式又可分为双阶段分割和单阶段分割。单阶段分割方案为了提高推断速度,往往使用全图卷积操作取代双阶段分割方案中先检测后分割的策略。然而,卷积网...详情点击
    2021.8(6):28-34  + 全文摘要(61)  + PDF  + HTML

  • 基于深度强化学习的四足机器人后空翻动作生成方法
    李岸荞,王志成,古勇,吴俊,朱秋国

    摘要>四足机器人灵巧运动技能的生成一直受到机器人研究者们的广泛关注,其中空中翻滚运动既能展现四足机器人运动的灵活性又具有一定的实用价值。近年来,深度强化学习方法为四足机器人的灵巧运动提供了新的实现思路,利用该方法得到的闭环神经网络控制器具有适应性强、稳定性高等特点。本文在绝影Lite机器人上使用基于模仿专...详情点击
    2021.8(6):35-42  + 全文摘要(60)  + PDF  + HTML

  • 摘要>针对无人机编队飞行控制中队形保持、路径规划、重构、防撞等多重功能需求,采用启发型分布式模型预测控制框架,将需求转化为多目标优化问题中的代价函数与相容性约束求解,实现了对无人机编队飞行的一体化控制。同时,采用分阶段式的轨迹规划算法,融合模型预测轨迹规划与多项式轨迹规划,利用多项式轨迹系数实现高效的邻居...详情点击
    2021.8(6):43-51  + 全文摘要(64)  + PDF  + HTML

  • 导航与控制
  • 美国地下领域无人系统发展现状及启示
    李新年,李清华,王常虹,王振桓,闻帆,王振伟

    摘要>随着科学技术的高速发展,地下领域(如天然洞穴网络、人造隧道和城市地下环境等)逐渐成为人类研究的热点,利用无人系统在地下等复杂场景执行探索、搜索与搜救等任务仍面临着许多挑战。深入分析了美国地下领域无人系统技术发展的模式框架,梳理了快速轻量自主、机械天线和地下挑战赛等DARPA典型研发项目的研究目标与现...详情点击
    2021.8(6):52-59  + 全文摘要(84)  + PDF  + HTML

  • 车载惯导系统抗扰动自对准方法对比研究
    赵彤,李群,蒲小平,吴亮华,胡奇林

    摘要>自对准技术是陆基机动平台及装备用惯导系统的一项关键技术,其核心在于惯导系统如何在风扰、发动机振动、人员走动等各种干扰下实现快速、高精度对准。针对目前常用的惯性系解析自对准、Kalman滤波估计自对准和惯性系奇异值分解(SVD)自对准等三种方法进行了研究和对比分析,根据三种对准方法各自的实现原理,提出...详情点击
    2021.8(6):60-66  + 全文摘要(75)  + PDF  + HTML

  • 双通道光纤陀螺捷联惯导的设计与实现
    张阳艳,李星善,胡华峰,施丽娟,丰彪,邓卫林,徐孔赞

    摘要>针对光纤陀螺惯导精度和动态性能相互矛盾的问题,从实际应用需求出发,提出了一种高精度和大量程的双通道光纤陀螺捷联惯导系统。介绍了设计的基本原理和系统组成,并详细阐述了大小光纤陀螺设计、双通道加速度计设计和软件算法设计等关键技术,最后研制了一套原理样机。通过系统级标定试验、量程和陀螺精度试验、高动态振动...详情点击
    2021.8(6):67-73  + 全文摘要(63)  + PDF  + HTML

  • 基于可穿戴惯性测量的滑雪运动员姿态测量与水平评估方法
    张艺佳,姚小兰,韩勇强,李佩璋,张浩,曹洪卿,方勖洋

    摘要>运动量化分析是科学化滑雪训练的重要发展方向,而滑雪过程中人体运动模式的数字化表达是科学量化分析的基础和依据。设计并搭建了基于可穿戴MEMS惯性测量单元的人体运动捕捉与姿态重构系统,结合人体多刚体运动模型实现了滑雪过程的人体重构,并应用于高山滑雪运动中回转动作的辅助训练。同时,针对基于多自由度模拟滑雪...详情点击
    2021.8(6):74-80  + 全文摘要(49)  + PDF  + HTML

  • 摘要>由于地球椭球模型下格网系惯性导航系统力学编排复杂,因此,在推导格网系惯性导航误差方程时使用地球圆球模型来简化计算。针对此问题,提出了基于地球虚拟圆球模型下的格网系惯性导航力学编排,并在此基础上推导了格网系误差方程,设计了基于虚拟圆球模型下的格网系捷联惯性导航系统(SINS)与全球卫星导航系统(GNS...详情点击
    2021.8(6):81-87  + 全文摘要(48)  + PDF  + HTML

  • 摘要>针对倾转旋翼无人机过渡段纵向控制问题,基于工程化应用要求,以某型倾转旋翼无人机为研究对象,首先综述了国内倾转旋翼机的研究进展与发展趋势。其次分析了过渡段气动特性变化,根据过渡阶段的升力来源,将整个过渡过程划分为变距操纵段与气动操纵段,并根据各个阶段的前飞速度与短舱角的关系,确定倾转过渡方案。然后以操...详情点击
    2021.8(6):88-95  + 全文摘要(47)  + PDF  + HTML

  • 定位与授时
  • 基于虚拟地标的行人惯性SLAM算法
    曹志国,熊智,丁一鸣,李婉玲,王钲淳

    摘要>针对当前仅使用低成本惯性传感器的行人导航系统航向角存在较大累积误差的问题,研究了一种只使用惯性传感器信息的虚拟地标构建方法,并通过匹配虚拟地标点对位置和航向进行误差补偿。在此基础上,结合同时定位与建图(SLAM)方法的思想,实现了仅基于惯性传感器的SLAM,提高了行人导航的精度和可靠导航时间。试验结...详情点击
    2021.8(6):96-103  + 全文摘要(53)  + PDF  + HTML

  • 地图辅助行人航迹推算技术的室内定位方法
    胡倩,张文超,魏东岩,袁洪

    摘要>针对目前室内定位技术中位置漂移、定位结果偏差较大的问题,提出了一种融合行人航迹推算(PDR)、地标匹配修正和地图辅助的室内行人定位方法。该方法利用基于惯性传感器的PDR技术计算行人位置信息,利用行走过程中的传感器读数特征识别室内特定地标点,与地标库数据进行匹配后,修正PDR轨迹产生的累积误差。室内地...详情点击
    2021.8(6):104-111  + 全文摘要(53)  + PDF  + HTML

  • 基于TOF的UWB可移动基站快速自定位算法
    韩玉香,张晓亮,张晓明,耿煜琛

    摘要>针对运动场中超宽带(UWB)可移动基站的位置获取需要人工测量、定位不方便的问题,提出了基于飞行时间(TOF)的UWB可移动基站快速自定位方法。首先根据基站布局情况确定局部坐标系,建立基于UWB基站间相互测距信息的各基站坐标方程,采用最小二乘法对各基站的坐标进行解算,进而分析其定位误差。最后通过实验验...详情点击
    2021.8(6):112-117  + 全文摘要(57)  + PDF  + HTML

  • 面向声源定位的改进广义互相关时延估计方法
    屈顺彪,俞华,芦竹茂,申冲,韩钰,王晨光

    摘要>面向以数字微机电系统(MEMS)麦克风作为声传感器的声源定位阵列,完成了前端麦克风阵列的电路设计和以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的数据采集系统的开发,并对麦克风输出的脉冲密度调制信号进行了降采样处理。针对传统的广义互相关算法在低信噪比下时延估计误差较大的问题,提出了一种改进PHAT加权函数...详情点击
    2021.8(6):118-224  + 全文摘要(47)  + PDF  + HTML

  • 面向低成本GNSS接收机终端的周跳修复策略
    戴振东,张凯渊,刘佩林,陈涤非,许幼成

    摘要>载波相位周跳是影响低成本GNSS接收机观测质量的主要因素之一。提出了一种面向低成本GNSS接收机终端的周跳修复策略,通过两种不同观测结果的联合检测以避免时钟和星历突变导致的误修复,并利用载噪比和多项式拟合误差检测载波观测中的无效观测,旨在提升低成本接收机在多径等复杂场景下载波相位观测的可用性。该策略...详情点击
    2021.8(6):125-130  + 全文摘要(62)  + PDF  + HTML

  • 差分码偏差对PPP授时精度影响的研究
    韩金阳,张杰,钟世明,王生亮

    摘要>论文分析了不同机构差分码偏差(DCB)产品的天稳性。选取了2个外接氢原子钟的测站进行实验,以国际GNSS服务组织(IGS)发布的接收机钟差为参考值,分析了不同机构DCB产品对2个测站PPP授时精度的影响。实验结果表明:1)不同机构DCB产品的天稳性差异不大,中国科学院天稳性略优于德国宇航中心;2)2...详情点击
    2021.8(6):131-137  + 全文摘要(61)  + PDF  + HTML

  • 仪表与部件
  • 摘要>为了实现惯性组合中加速度计误差模型系数的整体标定,提高惯性导航系统的导航精度,应用模观测法重点实现了对加速度计二次项系数的标定。应用Tylor级数对加速度模型的解进行多项式展开,利用最小二乘法求得含误差模型系数的中间变量,并给出了加速度计的二次项系数、标度因数以及零偏的计算公式。设计了20位置法对加...详情点击
    2021.8(6):138-146  + 全文摘要(49)  + PDF  + HTML

  • 摘要>为了进一步探究微机电系统(MEMS)传感器领域中静电力对非线性振动的影响,以静电负刚度谐振式加速度计(ENSRA)为研究对象进行动力学建模和实验分析。基于哈密顿原理建立了ENSRA机电耦合的非线性振动动力学模型,分析了其高阶非线性刚度的来源,并结合实验现象探究了MEMS传感器中静电力对器件非线性振动...详情点击
    2021.8(6):147-153  + 全文摘要(57)  + PDF  + HTML

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