视觉与惯性融合的多旋翼飞行机器人室内定位技术

随着人工智能技术的发展，无人机的应用场景趋向多元，人们对无人机的需求也不仅仅满足于简单的飞行任务，而是赋予其飞行机器人的角色，对其自主导航、复杂环境下的定位以及智能协同方面提出了更高的要求。针对室内场景下的定位需求，融合视觉与惯性数据实现了多旋翼飞行机器人的室内定位。在视觉前端加入图像增强算法以提高图像灰度对比度，减少了光流跟踪的误匹配点数。提出了一种基于图像信息的特征点提取和图像帧发布策略提高了定位精度，解决了室内环境下的定位漂移问题。针对飞行机器人室内自主跟踪及降落任务，设计了基于视觉定位的飞行机器人自主降落系统。在Gazebo中搭建飞行机器人模型仿真验证自主降落系统有效性，在EuRoC数据集下对定位算法进行对比评估，搭建飞行机器人平台在真实场景下进行室内定位实验，完成了室内场景下平台自主跟踪及降落任务，并采用运动捕捉系统获取的定位真值数据进行了误差分析，结果表明该定位技术满足室内场景下的自主跟踪及降落任务需求。     

基于线性调频扩频的单基站室内定位系统研究

基于WLAN、蓝牙等无线信号的室内定位系统在布设与组网阶段需要布设大量的节点,在推广过程中严重受制于布设成本,因而提出了一种基于线性调频扩频(Chirp Spread Spectrum,CSS)信号的单基站室内定位系统及相关定位算法,结合使用线性调频测距方法与自主角度估计方法,测距精度优于1m,测角精度达1.5°,可为地下停车场等人员相对稀疏、定位精度需求相对较低的应用场景提供低成本的覆盖。经过室内停车场场景试验,该室内定位系统可在仅使用单一基站情况下,在约60m半径内提供1~3m的定位精度。     

基于WiFi指纹库的室内定位研究进展和展望

首先简要说明了室内定位技术中WiFi定位的优势;然后通过梳理WiFi指纹库的室内定位相关技术研究,简要阐述了WiFi信号的相关特性,并以实验作为佐证,重点介绍了信号传播模型、指纹库构建方法、指纹信号匹配准则和不同手机对WiFi信号敏感差异的标校等相关技术进展;最后,简要介绍了WiFi室内定位技术的未来发展趋势。     

车载GPS复合定位系统仿真研究

研究了基于ＧＰＳ的复合定位车载系统仿真方法,建立了车辆移动轨迹发生器、移动轨迹测量和各种敏感器模型,通过计算机仿真,可以进行室内“模拟跑车”试验,从而为设计系统所关心的问题如总体定位精度等的研究提供了一个模拟试验平台。     

室内定位关键技术综述

近年来,位置服务需求不断增长,催生了定位技术的不断发展。针对室内定位,首先介绍了目前广泛应用的几种室内定位系统及其定位原理,并分析了它们的优缺点。然后,针对室内定位中常见的几类关键问题,做出了介绍分析。最后,通过分析现有定位技术,给出了室内定位技术的发展趋势,表明融合定位及导航通信一体化定位是提高定位精度及鲁棒性的有效方法,毫米波及MIMO技术的应用可有效提高测距精度并提高抗多径能力。     

UWB与GNSS结合的室内外一体化定位系统设计

针对电力北斗安全应用、自动驾驶导航等应用场景对室内外一体化无缝定位的迫切需求,设计了一种将UWB与GNSS结合的一体化无缝定位系统.通过将UWB标签与小型化GNSS模块集成到手持智能设备上形成一体化定位终端,服务器软件对卫导结果与超宽带定位结果进行融合,输出连续定位结果.实验结果表明,该系统可以实现人员的室内外一体化无缝定位,室内环境下的静态定位精度小于10cm,该系统已应用于大型发电厂和变电站的人员安全防护管理项目.     

姿态抖动运动单平台LBI无源定位系统的角变化率估计和定位算法研究

 研究了采用长基线干涉仪(LBI)体制的运动单平台无源定位系统受平台姿态抖动影响的问题，指出由于平台姿态的快速无规则变化，相位差变化率(RPDC)方法将难以适用，应当采用目标方位角变化率参数进行定位。基于此，针对三维几何空间，提出了一种RP-LS方法估计目标方位角变化率，继而实现对目标的定位。仿真结果表明，该方法能有效解决LBI体制运动单平台定位系统对姿态抖动的适应问题，实现对目标的快速高精度定位。     

车载摄像稳定平台隔振系统优化研究

建立了车载摄像稳定平台结构的有限元模型,针对平台的工作环境采用模 态叠加法对平台的隔振系统进行了仿真,得到了特定路面环境下减振器刚度和阻尼对平 台系统的影响。并根据仿真结果对平台结构方案进行了优化,为车载摄像稳定平台下一 步研究提供依据。     

一种面向硬件在环的控制系统协同设计综合平台FWORKS

为实现航空发动机控制系统在数字仿真阶段的多用户、多学科协同功能，提高设计研发效率，搭建了全数字综合仿真平 台 — —FWORKS。针对常规数字仿真软件难以实现多用户间并行开发的缺点，采用分布式设计架构，通过以太网络将多个服务端 软件和人机交互软件相互联系，实现并行开发人数不少于30人的功能。该平台集成了EmbeddedCoder、SVN等工具，具备多学科 协同仿真、模型和算法的存储调用等功能。通过集成硬件在环平台所需第三方软件及编译环境等，FWORKS实现了与硬件在环平 台的无缝对接。结果表明：FWORKS仿真结果与传统全数字仿真的误差小于0.4%，与硬件在环平台的误差小于1%，表明该平台 仿真具有较高的准确性以及功能的有效性，为控制系统设计人员提供了开放的综合仿真平台。     

基于带有事件触发机制的集员滤波的RSSI室内移动定位

在室内移动定位系统中,由于待定位节点易受统计特性未知的噪声干扰影响,采用Kalman滤波和粒子滤波等经典的噪声抑制方法,已无法有效满足室内定位精度不断提升的要求。针对这一问题,提出了一种基于事件触发的集员滤波室内移动定位算法。首先,针对基于接收信号强度指数(RSSI)测距误差导致传统三边定位算法无法获取可行解的问题,提出了一种椭圆三边定位算法;其次,考虑待定位节点的移动性,为了提高定位精度,提出了一种锚节点自主切换算法;最后,针对噪声统计特性未知的情形,考虑使用带有事件触发机制的集员滤波算法来估计待定位节点位置。通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于WLAN的室内定位方法研究

室内定位技术是指当携带定位设备的人或物处于室内环境时,携带者或外部监控系统获取其室内位置信息的技术。选取了目前应用前景较为广泛的WLAN定位技术进行研究,阐述了WLAN室内定位技术的基本原理,对比分析了目前两大WLAN定位技术:三边定位法和指纹定位法。针对现有技术的不足提出了新算法进行优化和改进,选取实际环境设计实验验证算法性能,结果表明新算法综合现有技术优点,可在降低成本的同时提高精度并减少运算时间。     

城市建筑室内外无缝应急救援定位技术

应急救援定位技术的发展关系到救援人员和受害人员的生命安全。首先，对应急定位与普适定位进行了对比，总结了应急定位的主要特征，阐述了应急定位系统的精度、连续性等技术指标。之后，分析了不同传感器在应急场景下的可用性，对相应传感器在应急定位领域中的融合和应用进行了综述。最后，围绕坐标基准、知识图谱、多源协同、智能控制四项关键技术架构室内外无缝应急救援定位系统，总结了构建流程。其中，坐标基准将室内和室外、相对定位和绝对定位统一，而知识图谱综合权威发布信息和灾害场景信息进行决策，不仅可以辅助多源融合中传感器的选择、传感器无缝切换以及故障传感器隔离，还能协调智能控制中救援设备的调度、救援设备之间和救援设备与人员之间的协同定位。     

一种基于无线信号辅助的室内无死角定位算法

针对传统惯性导航系统定位误差随时间积累的问题,提出了一种基于无线信号辅助定位的室内无死角定位算法。该算法首先利用加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器数据实现三维定位,然后利用无线信号对惯导定位中的位置偏差进行实时校正,再通过航向最优估计算法对航向误差进行修正,在位置和航向上增强惯导系统的实用性。利用实验室自主研发的微惯性测量单元固定在腰部脊椎位置进行实验验证,结果显示基于无线信号辅助的室内无死角定位算法精度达到1%以内,与纯惯导技术相比,能够提供更持久和准确的三维位置信息。     

高斯过程回归与参考点排序相结合的新WiFi室内定位系统

为解决WiFi指纹定位系统的定位精度易受环境变化影响的问题，提出了一种新的WiFi室内定位系统。该系统包括一种新的定位算法和指纹更新算法，定位算法首先通过将参考点与测试点之间的信号强度误差转换为参考点排序，然后利用模糊思想将处于同一范围内的排序视为与测试点具有相同的相似度，以削弱信号自身动态变化对定位的影响，进而筛选出相似度较高的前k个参考点进行加权定位；指纹更新算法利用WiFi信号的传播模型和基于Matern核的高斯过程回归进行指纹更新。其次，利用在真实环境下采集的数据进行算法的测试验证。实验结果表明，提出的定位算法和指纹更新算法相较于传统算法，定位精度和指纹更新精度能够分别提升25%和34%以上。     

RSSI测距在蓝牙室内定位抗差算法中的应用

蓝牙信号强度在室内环境下易受人员扰动等环境因素影响,从而影响定位精度。基于RSSI测距的蓝牙室内定位原理,将人员等扰动视为异常误差,采用胡贝尔、汉佩尔、IGG和LEGE四种抗差算法,比较分析了不同抗差算法的定位提升效果。试验结果表明,不管有无人员扰动,四种抗差算法均可改善定位精度,其中IGG法定位精度最高,约为3m,且有较好的稳定性。     

改进的Chan-粒子滤波算法超宽带室内三维定位

针对超宽带室内定位时容易受到非视距误差的影响，导致定位精度大大下降，甚至无法准确定位的问题，提出了一种融合粒子滤波的改进Chan定位新方法。首先，在Chan定位方法中引入模拟退火算法，对到达时间差（TDOA）算法的测量值进行优化，获得初步定位的最优解；然后，采用粒子滤波对测量值进行再次优化，粒子重采样后得到的中心位置即为目标节点的精确位置。仿真和实验结果均表明，该算法能有效提高在非视距环境下超宽带室内定位的精度，较好地消除非视距误差的干扰。     

面向室内场景的惯性磁感应定位方法

针对卫星拒止的室内导航问题，在现有磁信标定位技术的基础上，通过分析低频旋转磁场的特点，建立了一种不受传感器姿态和磁信标磁矩信息影响的磁感应矢量夹角观测模型，并结合MEMS惯性导航的误差模型提出了一种以磁感应矢量夹角的正余弦值为量测信息的惯性磁感应动态定位方法，避免了磁传感器姿态误差和磁矩误差对定位结果的影响。利用实验室的双轴磁信标实验系统进行静态测试，验证了磁感应定位模型具有不受传感器姿态、环境中遮挡物以及磁矩影响的特点；通过数值仿真的方式对基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的惯性磁感应定位方法进行验证，结果表明该方法能有效地抑制惯性导航的发散，且位置最大误差小于0.75 m，满足大多数室内场景下的高精度导航定位需求。