经验Bayes岭估计在GINS车载试验工具误差辨识中的应用

在利用车载试验进行GINS工具误差辨识过程中,由于输入加速度很小使得系统存在严重的复共线性。应用传统的最小二乘方法会出现增大最小二乘估计量的方差、参数估计值不稳定、产生弃真错误等问题。本文引入经验Bayes岭估计方法来进行GINS车载试验工具误差辨识工作。仿真结果表明,和传统最小二乘方法相比,经验Bayes岭估计的辨识精度有所提高,并可克服系统存在的复共线性的影响。     

PN码相位精确测量的累加最小二乘法

利用最小二乘（LS）法可以实现PN码相位的精确测量,但该方法对粗同步要求高,难以满足实际工程需求。给出了一种新的累加LS法的实现结构,在该结构下根据鉴相曲线的波形变化特征,利用累加后的离散鉴相曲线的最大值和最小值点作为特征基准点,取最值之间的数据进行LS线性拟合,实现粗同步于半个码元宽度以内的伪码相位精确测量。理论分析表明,该方法的鉴相特性呈线性特征,可以有效使用累加LS线性拟合方法。仿真结果表明,该方法相比于其他方法使用范围更广,测量精度更高。      

激光测距传感器光束矢向和零点位置标定方法

激光测距传感器常用于飞机壁板法向检测。为了解决激光测距传感器加工和安装误差导致的法向检测精度下降问题,提出和实施了一种利用几何数学模型和最小二乘法进行激光测距传感器光束矢向和零点位置标定的方法。首先,利用角度标定理论获取激光束与主轴进给方向的夹角。然后,借助激光跟踪仪建立坐标系,根据激光测距传感器射在与电主轴进给方向成不同夹角的平面上的测量值,利用几何数学模型计算出各激光点之间的相对坐标,运用最小二乘法拟合出激光束的空间方程,进而得到光束矢向和零点位置。最后,在航空制孔机器人平台上进行标定实验,并且根据标定结果进行了实验验证。实验结果证明:该方法能够较为准确地标定出激光测距传感器的光束矢向和零点位置,可使法向检测精度在0.18°内。      

PH曲线拟合在数控前瞻中的应用

为解决数控系统进行微小直线段平稳加工的问题,提出了一种拟合方法.综合了误差限制下的微小直线段长度、拐角、直线段相交点单调性等判定条件,将连续的微小直线段分割成若干区域.使用非线性最小二乘法将每一个区域内的点拟合成PH曲线,并通过模拟退火方法调整切矢量来控制拟合误差.根据区域的连接情况,将切矢量分为单向和双向两种调节方法.在模拟退火算法中,将微小直线段的斜率作为切矢量的初始值,利用细分直线的方法逐点计算弓高误差,并将此误差作为目标函数来快速进行切矢量的调整.结果表明,对微小直线段进行区域划分可以提高拟合效率.在控制弓高误差的情况下,此方法可以形成具有良好精度的光滑曲线,可以获得平稳的速度轨迹.     

基于三维最小二乘方法的空间直线度误差评定

空间直线度误差是评定机械产品精度的一项重要指标,实际工程中对空间直线度误差评定算法的精度要求越来越高.为了准确评定空间直线度误差,参照国家标准(GB/T 11336—2004),采用三维最小二乘方法建立了空间直线拟合的数学模型,并给出了该数学模型的精确解.基于最小二乘拟合中线,采用空间投影、坐标变换和格点法求得最小二乘中线包容圆柱面直径.采用数值算例验证了新方法的有效性.提出的空间直线度误差评定方法精度高、鲁棒性好且易于编程实现.     

二次代数多项式曲线拟合的一种简易求法——双斜率法

二次多项式曲线拟合是一种最简单的非线性拟合,在仪表、传感器及其元部件的标定试验数据处理中应用较广。使用最小二乘法进行二次多项式曲线拟合,其计算工作量较大,通常需要使用数字计算机和一套专用程序。正如在直线拟合中有一些平均法可用作最小二乘法的近似法一样,本文提出的简易方法也可做为二次多项式最小二乘法曲线拟合的一种近似方法,这种方法远较最小二乘法简单,也比二次插值法简单和优越。在要求中等拟合精度(1%量级)的情况下,用本方法所得结果比较按近最小二乘法的结果。     

基于半光程差的天线反射面型面精度检测

型面拟合最小量的选取是天线面板型面检测中的关键技术之一.天线表面各点半光程差的均方根是衡量天线型面精度的指标.根据圆锥曲面的几何定义及其光学性质,提出了圆锥曲面天线面板半光程差的直接计算方法,给出了基于半光程差的非线性最小二乘曲面拟合算法.以旋转抛物面天线面板为例,通过模拟和实际测量,对比分析了分别选取轴向误差和半光程差作为最小量拟合计算结果.试验验证了选取半光程差作为最小量拟合的算法具有更高的数值计算精度及稳定性.      

基于分层随机梯度辨识算法的传感器故障检测方法

提出一种基于两阶段递推随机梯度参数辨识的传感器故障的在线检测方法.相对于最小二乘参数辨识算法,随机梯度参数辨识算法所需计算量更小.针对计算能力受限的系统,提出基于随机梯度参数辨识的检测算法.通过分析可知,参数辨识精度越高时检测精度越高.为提高精度,给出基于两阶段递推随机梯度参数辨识的检测算法并设计基于最新估计信息的残差.除此之外,还给出新的检测算法与原有的基于最小二乘检测算法计算量的对比分析,并通过仿真实例,证明新的检测算法的优越性及有效性.     

用大失配功率座法测量稳幅环路的等效源反射系数

介绍一种测量信号源反射系数的新方法—采用大失配功率座和不同长度空气线连用,用最小二乘法求解的方法。该方法可以在整个同轴传输线频段10 MHz～26.5 GHz扫频测量,与传统的滑动短路器加测量线的方法比较,这种方法十分方便、快捷。由于采用最小二乘法求解出信号源反射系数,克服了功率和空气线损耗测量不准带来的问题,因此测量小量值的信号源反射系数也较准确。     

红外无损检测加热不均时的图像处理方法

在红外热像无损检测中,为了减小加热不均的不良影响,提高缺陷对比度和检测深度,以碳纤维增强塑料试件的脉冲热像检测为例,研究了加热不均时的热像序列处理方法.分析和总结了加热不均产生的原因;提出了基于最小二乘法的去除拟合背景法、多项式拟合法及综合法等三种数据处理方法;通过实验对这三种处理方法进行了验证和比较;采用基于统计学的图像评估标准对处理效果作了定量评价.结果表明去除拟合背景法可有效地去除非均匀加热对缺陷识别的干扰,多项式拟合法兼有减小加热不均效应和增强缺陷对比度的作用,而综合法集成了前面二种方法的优点,可更显著地增强图像的缺陷对比度.     

基于NCCO的十字图像特征亚像素定位

利用标准互相关算子(NCCO)对机器视觉领域常用的十字图像特征进行匹配运算,发现相似函数在峰值区域的分布特征为4个互相对称的双曲面.据此提出一种基于NCCO图像匹配的双曲面拟合亚像素精密定位方法:首先进行粗定位,确定整像素级的相似函数峰值点;然后使用伪逆法对峰值区域的4个卦限分别进行最小二乘拟合;最后求解4个拟合双曲面的交点,得到图像特征的亚像素定位坐标.在微装配显微视觉系统上实现了该算法并进行了实验验证.实验表明:与常用的高斯拟合或二次曲面拟合方法相比,双曲面拟合方法在定位精度上为0.25个像素,而计算量大为减少.     

以相对偏差平方和为指标函数的最小二乘法

就测量中最小二乘法用于静态模型估计的问题,分析了传统最小二乘法在某些实验条件下应用的不合理现象,提出以相对偏差平方和为指标函数的最小二乘法。简记LSR法。给出了该方法的实用公式,分析了数学特征并证明在所给实验条件下具有无偏性、一致性,有效性.给出了用该方法拟合电位差计静态特性方程的例子。证明该方法在测量工作中是有实际意义的。     

Determining CME parameters by fitting heliospheric observations: Numerical investigation of the accuracy of the methods

Transients in the heliosphere, including coronal mass ejections (CMEs) and corotating interaction regions can be imaged to large heliocentric distances by heliospheric imagers (HIs), such as the HIs onboard STEREO and SMEI onboard Coriolis. These observations can be analyzed using different techniques to derive the CME speed and direction. In this paper, we use a three-dimensional (3-D) magneto-hydrodynamic (MHD) numerical simulation to investigate one of these methods, the fitting method of  and . Because we use a 3-D simulation, we can determine with great accuracy the CME initial speed, its speed at 1 AU and its average transit speed as well as its size and direction of propagation. We are able to compare the results of the fitting method with the values from the simulation for different viewing angles between the CME direction of propagation and the Sun-spacecraft line. We focus on one simulation of a wide (120–140°) CME, whose initial speed is about 800 km s⁻¹. For this case, we find that the best-fit speed is in good agreement with the speed of the CME at 1 AU, and this, independently of the viewing angle. The fitted direction of propagation is not in good agreement with the viewing angle in the simulation, although smaller viewing angles result in smaller fitted directions. This is due to the extremely wide nature of the ejection. A new fitting method, proposed to take into account the CME width, results in better agreement between fitted and actual directions for directions close to the Sun–Earth line. For other directions, it gives results comparable to the fitting method of Sheeley et al. (1999). The CME deceleration has only a small effect on the fitted direction, resulting in fitted values about 1–4° higher than the actual values.     

基于最小二乘法的椭圆拟合改进算法

基于最小二乘法研究了一种改进的椭圆拟合算法.最小二乘椭圆拟合算法,由于包含误差较大样本点在内的所有样本点都参与运算,所以会对椭圆拟合的最后结果产生偏差.针对这种情况,采用随机理论的思想,先随机选取6个点拟合椭圆,然后计算与此椭圆匹配的所有样本点个数.重复此过程一定次数,采用投票机制,匹配样本点多的椭圆即为最优椭圆,构造了一种快速准确剔除误差较大样本点的改进椭圆拟合算法,并在实际图像应用中验证了算法能够有效地处理包含有较大比例误差点的样本空间,拟合出具有高精度的椭圆,并且算法的速度能够满足实时性的要求.      

一种空间视觉测量子系统用半导体 激光器驱动电路设计

针对面阵静态红外地球敏感器的现场标定,提出基于规则小孔平面靶标的现场标定方法.将小孔平面靶标固定放置于面源黑体前方,在光学视场测量空间内,多次调整红外地球敏感器的摆放位置,以采集多幅不同位置、不同角度的红外靶标光点图像.使用等高层最小二乘椭圆拟合方法精确提取靶标红外光点的中心坐标,获得特征点信息.利用红外靶标图像和图像特征点计算面阵静态红外地球敏感器光学系统的焦距和主点坐标.试验结果表明,该标定方法简单灵活有效,便于调试现场操作.目前,该方法已在面阵静态红外地球敏感器研究中得到应用.     

A machine learning approach to crater detection from topographic data

Craters are distinctive features on the surfaces of most terrestrial planets. Craters reveal the relative ages of surface units and provide information on surface geology. Extracting craters is one of the fundamental tasks in planetary research. Although many automated crater detection algorithms have been developed to exact craters from image or topographic data, most of them are applicable only in particular regions, and only a few can be widely used, especially in complex surface settings. In this study, we present a machine learning approach to crater detection from topographic data. This approach includes two steps: detecting square regions which contain one crater with the use of a boosting algorithm and delineating the rims of the crater in each square region by local terrain analysis and circular Hough transform. A new variant of Haar-like features (scaled Haar-like features) is proposed and combined with traditional Haar-like features and local binary pattern features to enhance the performance of the classifier. Experimental results with the use of Mars topographic data demonstrate that the developed approach can significantly decrease the false positive detection rate while maintaining a relatively high true positive detection rate even in challenging sites.     

导频脉冲载波频率的快速捕获与跟踪

针对短时导频脉冲载波频率的同步问题,提出一种快速捕获和跟踪方法.该方法采用相位推算法进行快速载波频率初估计,完成频率的捕获.相位推算法首先利用最小二乘法估计实采样点的相位,再应用相位解卷、一元线性回归和最小二乘法拟合求取信号频率的估值,其测频精度优于常用的Prony算法,在高信噪比情况下逼近实正弦信号的Cramer-Rao界.应用数字下变频和Kay算法实现频率的跟踪,通过建立仿真模型,验证其跟踪精度优于叉积自动频率控制环.在给出的设计实例中,对于脉宽为1ms的导频脉冲,在信噪比大于13dB的情况下,环路频率跟踪的最大误差小于3Hz.      

基于未加权区域采样的直线反走样算法

直线作为组成图形的基本元素,其生成方法一直是计算机图形学研究的基础内容之一.针对非垂直且非水平直线在光栅图形显示器存在的走样现象,结合经典的Bresenham算法和未加权区域采样思想,提出一种新的反走样直线生成算法.相比于传统的未加权区域采样以及Wu算法,该算法主要利用整数加减运算完成直线的反走样,计算简单,利于FPGA(Field Programmable Gate Array)硬件实现.仿真结果表明:新算法的仿真速度约为传统未加权区域采样的3倍,与Wu算法仿真速度相当;利用Wu算法生成的直线平滑性较好,但是沿着直线方向的某些相邻像素灰度值相差较大,而新算法生成的直线不但平滑效果好,而且沿直线方向相邻像素灰度值相差不大,因此,相比于Wu算法,新算法反走样效果更佳.