基于MSD和ICCP改进的地磁联合匹配算法

如何抑制复杂环境中的航空器惯导误差发散,是实现航空器长航时高精度自主导航的关键。地磁导航是一种全天时、全天候的无源导航方式,其中,匹配算法是地磁匹配导航系统的核心技术。针对等值线匹配均方差（Mean square difference, MSD）算法无法校正航向误差、最近等值线迭代（Iterated closet contour point, ICCP）算法在初始误差较大的情况下易发散、实时性较差的问题,提出了一种改进的地磁联合匹配算法,采用粗精结合的策略,约束精匹配过程搜索范围并缩小初始误差,并在精匹配阶段采用动态窗口技术,提高算法搜索效率和实时性。仿真实验表明,该算法取得了良好的匹配效果,具有精度高、实时性好等优点,能够抑制惯导误差发散,适合航空器长航时工作。     

求解含多个右端向量非对称线性方程组的自适应块拟最小残量IOM(q)算法

许多实际应用问题需要求解含多个右端向量的大型非对称线性方程组 ,通常是把原来方程组分成单独几个含一个右端向量的方程组 ,再用某种迭代法分别单个求解 ,而更加经济有效的方法是应用能同时产生几个迭代向量的块迭代法来直接求解。本文在 IOM(q)算法的基础上 ,提出一种求解此类方程组的块拟最小残量 IOM(q)算法 ,讨论了如何收缩掉已收敛的部分方程组以及如何从产生的块 Krylov序列中删除线性相关或几乎线性相关向量的自适应技术。数值试验表明 ,此新的自适应块算法比块 GMRES算法及其他相关算法具有更好的收敛行为、更少的计算量和 CPU计算时间 ,是求解此类方程组的一种更加经济有效的算法。     

CT图像重建的迭代算法

随着计算机运算速度的飞速发展,以前只是被看成一种研究方法的迭代算法在图像重建中越来越引起人们的重视,并且已经在科研、工业和医学领域中得到了实际应用.本论文从CT图像重建原理入手,根据迭代重建的物理意义,从投影模型出发,得到投影数据,然后利用迭代算法MART及SIRT重建出断层图像,再与模型相比较,从而确定各算法的优劣,总结出如何选择合适的图像重建算法.     

三维航迹的直接优化方法

介绍了用直接方法进行系统优化的基本原理，给出了求解沿航迹的速度序列和控制量序列的方法。与数字地图技术相结合，将这种方法应用到低空突防三维航迹优化之中，用改进的单纯形算法求解直接优化方法中的参数。由于优化参数少，可以实现航迹的实时优化，并且在优化过程中考虑了飞行器性能和推进系统性能的限制，故所优化出的参数航迹是可飞的。     

求解非对称线性方程组的松弛混合算法

求解大型稀疏非对称线性方程组的混合迭代算法通常会由于系数矩阵的谱分布较广而导致收敛失败。本文通过在迭代多项式中加入变化的松驰因子定义了一类松驰混合算法。选择适当的松驰因子可以显著地改善算法的收敛效果。     

锥运动环境下旋转矢量的三子样二次迭代优化算法

文章推导了三子样二次迭代捷联惯导姿态更新算法,提出了以锥误差最小为优化标准的三子样二次迭代优化算法,并对单回路的三子样、四子样,以及双同路的二子样、三子样的算法漂移进行了对比计算,发现三子样二次迭代优化算法优于其余三种算法.     

测量数据部分丢失的非线性系统迭代学习控制

研究非线性离散系统的迭代学习控制．利用并行分配补偿方法(PDC)确定非线性系统的T-S模型,把非线性模型特换为局部线性模型。假定数据丢失的概率已知,采用满足Bernoulli分布的序列来描述测量数据的丢失,研究具有测量数据部分丢失的线性离散系统的迭代学习控制器的设计。结合T-S模型设计了数据丢失的迭代学习控制器,所设计的迭代学习控制器具有期望收敛特性和二次型性能指标。仿真结果表明了该设计方法的有效性。     

基于联合检测-描述的火星表面特征提取方法

针对火星着陆光学导航过程中,传统的图像特征点提取算法在相机角度变化、光照条件变化等情况下,序列图像间的特征点提取与匹配鲁棒性差的问题,提出了基于卷积神经网络的联合检测-描述特征提取方法。首先,通过Blender获取模拟火星着陆过程的视频,使用稀疏重建方法,对模拟视频的图像和火星真实图像进行三维重建,建立了神经网络可用的训练数据集。然后搭建了卷积神经网络以处理图像数据,通过改进损失函数,联合特征描述符和特征检测器双重作用,获得了更准确的匹配结果。仿真结果表明,该方法在处理多视角、光照条件多变的火星表面图像方面,具有更好的特征提取结果,并在匹配测试阶段具备优于传统算法的性能。     

面向三维点云测量的双目立体匹配算法

在随机光场的辅助照射下,综合利用图像信息和几何约束信息,对匹配施加更多的约束,在匹配中即可以得到三维重建结果,从而使立体图像匹配和三维点云生成过程融为一体;提出了一种带权值的匹配窗口,在一定程度上改善了匹配效果;基于连续性约束,提出了用生长法给出初始匹配,可以极大地减少算法迭代次数,提高匹配速度.为了能够进一步提高算法的实用性,还讨论了灰度矫正处理方式对算法的影响.在实验中,完成了实际物体的三雏表面点云重建,并与典型商用系统进行了重建结果的对比分析,验证了本文算法在精度和三雏重建效果方面的优越性.     

迭代数列收敛性与特征函数单调性之间的关系及应用

给出迭代数列特征函数的概念,得到利用特征函数单调性判断一类迭代数列极限存在性并求其极限的两个定理,并举例说明利用这些定理求解一类迭代数列极限的一般方法.     

序列图像中直线边缘快速提取和匹配

针时飞行器视觉导航等实时性较强的应用,给出了一种在航空序列图像中进行直线边缘快速提取和匹配的方案。在提取直线边缘时,运用了当前速度较快的邻接元素标记方法,从而提高了直线边缘提取速度。而在时直线边缘进行匹配时,给出了一种分三步走的方案,并提出了一种能够有效降低噪声影响的度量方式。首先选择3条直线边缘作为参考模型,在直线边缘的方向、位置以及物理特性的约束下构建候选匹配基,然后在基于矢量技术的基础上确定与参考模型基相对应的匹配模型,在此基础上再确定其他直线边缘之间的对应关系。试验结果表明,本文的直线边缘匹配方法比现有的方法速度提高了30倍以上,能够有效地满足一些实时性较强的应用。     

捷联惯导系统的圆锥误差补偿算法研究

非互易向量的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统姿态矩阵计算的重要问题。为了补偿由此引起的圆锥误差，本文对一些传统算法进行了分析和研究。由于以往各种算法一般都需要输入信息为角度信息，但对于高动态、恶劣振动环境，角速度信息更有工程意义，所以针对输入信息为角速度的情形，提出了一类新的姿态算法，通过对比传统的算法，新算法在同样计算量、存储量的情况下有较优的性能，算法的精度较传统的算法高。另外，对新的姿态算法进行了误差分析．为其参数选择提供了选择标准，有工程实用价值。     

基于单目视觉的室内微型飞行器位姿估计与环境构建

针对微型飞行器(Micro air vehicle,MAV)在室内飞行过程中无法获得GPS信号,而微型惯性单元(Inertial measurement unit,IMU)的陀螺仪和加速度计随机漂移误差较大,提出一种利用单目视觉估计微型飞行器位姿并构建室内环境的方法。在机载单目摄像机拍摄的序列图像中引入一种基于生物视觉的方法获得匹配特征点,并由五点算法获得帧间摄像机运动参数和特征点位置参数的初始解;利用平面关系将特征点的位置信息由三维降低到二维,给出一种局部优化方法求解摄像机运动参数和特征点位置参数的最大似然估计,提高位姿估计和环境构建的精度。最后通过扩展卡尔曼滤波方法融合IMU传感器和单目视觉测量信息解算出微型飞行器的位姿。实验结果表明,该方法能够实时可靠地估计微型飞行器的位置和姿态,构建的环境信息满足导航需求,适用于微型飞行器室内环境中的导航控制。     

SAR/INS组合导航中基于SURF的鲁棒景象匹配算法

在SAR/INS组合导航系统中,由于合成孔径雷达采用正侧视成像工作方式,会引起SAR图像的严重变形,而且获取的SAR图像还可能存在严重的斑点噪声。为了适应SAR图像的几何畸变和高斑点噪声影响,需要提取出的图像特征具有较高的鲁棒性。本文提出了基于SURF的导航用鲁棒景象匹配算法,算法首先针对惯性组合导航的工作特点,对SURF特征匹配进行了改进和优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误和低精度的匹配点,最后,进行最小二乘精确匹配获取航向和位置偏差信息。通过仿真分析了算法对SAR图像的适应性、抗斑点噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于SIFT特征的景象匹配算法进行了对比。仿真结果表明,所提出算法性能优越,在匹配适应性、鲁棒性、匹配精度及匹配速度方面都优于SIFT算法,可以满足SAR/INS组合导航系统图像匹配修正的高性能要求。     

多网段控制系统实时任务的建模与调度

网络化控制系统中任务的调度影响控制系统与网络的性能。多网段控制系统中节点任务、通信任务与网关任务的调度是具有顺序、时限与网络资源约束的NP完全问题。建立了多网段控制系统控制任务的数学模型,以控制回路的采样周期与网络利用率为优化目标,采用遗传算法实现控制任务调度,优化了系统整体性能,仿真实例证实了调度模型及调度算法的有效性。     

抗旋转和尺度变化的导航系统图像匹配算法

在惯性导航系统中,定量分析了景象匹配过程中惯性导航系统漂移和无线电气压高度表测量误差对实测图的旋转和尺度所造成的影响,引入了对数极坐标变换.基于图像边缘特征提取,提出了一种结合中心点的4-邻域点共同参与计算的抗旋转和小尺度变化的图像匹配算法,并给出了相应的算法流程.仿真分析表明,在导航系统误差漂移所引起的图像旋转和气压高度表所引起的尺度变化范围内,该算法能满足匹配准确性的要求,并能有效给出系统的定位误差修正信息.     

基于进化算法的区域导航(RNAV)航路规划研究

本文采用进化算法,结合进化算法与区域导航航路规划的特点,提出了基于进化算法的区域导航航路规划问题。通过建立航路规划基本框架,进行航路编码、约束条件限制、初始种群设置等工作,然后依据选择机制建立新的航路链。     

一种新的任意角度旋转的景象匹配方法

为了解决任意角度旋转的景象匹配问题,在分析了传统的模板匹配算法对旋转敏感的本质原因后。提出了圆投影匹配算法,并对其进行了改进。实验结果表明,文中提出的算法不仅具有旋转不变性。而且对灰度变化、噪声、光照以及对比度变化等也具有很好的鲁棒性,同时匹配速度比归一化积相关匹配算法(NProd)提高了近一倍。     

参数曲线的自适应插补算法

参数曲线插补是高性能ＣＮＣ系统实现复杂轨迹控制功能的重要技术基础。文中提出了一种ＣＮＣ系统参数曲线的实时插补算法，基于参数预估、误差控制及参数校正的策略，实现了参数曲线的高精度快速插补。理论分析与仿真表明，该算法与现有的插补算法相比，不仅速度误差小、实时性好，而且插补速度能随曲线曲率的变化自适应调整，确保加工精度达到给定要求。此外，本算法具有良好的实现通用性，可以适用于样条等各种参数曲线。