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小型四旋翼飞行器动力学模型优化被引量：13: 2013年; 重心偏移情况下以升力作为输入控制量建立的小型四旋翼飞行器动力学模型结构复杂、控制通道耦合,必须通过更换模型参数适应重心变化来保证姿态稳定。研究了重心偏移对小型四旋翼飞行器飞行姿态的影响,提出一种适用于重心偏移情况的小型四旋翼飞行器动力学模型建立方法,以转矩作为输入控制量,实现了模型中各通道的解耦,模型结构简单,便于仿真验证和控制。对比分析了以升力作为输入控制量和以转矩作为输入控制量所建立的两种模型,并设计相应的PID控制器对系统响应特性进行仿真分析,结果表明,此优化方案在重心偏移情况下,可直接调整输入量适应重心变化保证姿态稳定,对偏移量的补偿更佳准确有效,更具优越性和适用性。; 韩志凤李荣冰刘建业杭义军; 关键词：动力学模型 PID控制器

高动态软件接收机环路自调节跟踪技术研究: 高动态环境下由于载体动态导致的多普勒频移过大,跟踪环路极易失锁,固定参数难以兼顾动态适应性和跟踪精度的矛盾。分析了热噪声以及动态应力与环路跟踪误差之间的关系,研究了噪声带宽与载体动态之间的内在联系以及环路阶数对不同运动状...; 黄隽祎李荣冰刘建业谢非; 关键词：高动态软件接收机自调节; 文献传递

基于X-Plane的小型无人机导航仿真系统的分布式设计与实现被引量：5: 2010年; 在对已有导航仿真系统研究分析的基础上,针对现有导航仿真系统的缺陷,设计了1种基于X-Plane飞行模拟软件的分布式组合导航仿真系统。该系统基于局域网设计,利用X-Plane来实时动画模拟飞机动力学、运动学特性,通过用户数据报协议(UDP)通信协议进行各分系统之间的数据传输;针对常规PID(比例、积分、微分)控制在无人机控制方面响应时间慢,动态性能差等不足,设计了智能PID控制。全数字仿真结果表明本系统控制稳定,适应性强,且系统具有实时性、通用性、可重复性等特性,可以满足各种组合导航系统的仿真需要。; 王建锋李荣冰刘建业于永军; 关键词：组合导航分布式仿真系统

微型航姿系统中三轴MEMS加速度计组合误差建模方法被引量：14: 2011年; 根据微机械(MEMS)加速度计的测量原理对其误差源进行了分析,并研究了微型航姿系统中加速度计的非正交零偏以及温度特性.基于加速度计输出电压随温度变化的规律,利用分温度段对加速度计进行六位置标定的方法建立加速度计的误差模型,并应用于微型航姿系统,实现加速度计的实时补偿.多次实验结果表明,加速度计的误差模型校正了加速度计的非正交零偏耦合误差,实时有效地补偿加速度计的温度漂移误差,测量值的均方差最大减小了0.3 N/kg,零偏减小至0.2 N/kg以内.该误差模型具有良好的重复性,有效提高了系统的精度.; 陆辰李荣冰刘建业杭义军; 关键词：加速度计

卫星/惯性组合导航事后高精度融合算法研究被引量：13: 2010年; 高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最优固定区间平滑滤波算法对惯性/卫星组合导航信息进行再次平滑滤波融合,可以提高组合导航数据事后处理的精度。设计了仿真验证平台,对所提出的融合算法进行了仿真验证。仿真结果表明:基于卡尔曼滤波与固定区间平滑滤波实现的惯性/卫星信息事后融合算法有效、可行,可作为试飞性能评估中确定参考基准的方法。; 李睿佳李荣冰刘建业熊智; 关键词：惯性导航系统全球定位系统卡尔曼滤波

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究被引量：25: 2009年; 在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点,对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的高性能要求。; 陈方熊智许允喜刘建业; 关键词：景象匹配辅助导航 SIFT 图像匹配

3D-MEMS加速度计性能试验研究被引量：5: 2011年; 研究了一种新型三维MEMS加速度计的性能特点和工作原理。针对加速度计的输出接口特点,设计了基于数字信号处理(DSP)芯片的数据采集系统,实现对加速度计信号的高速实时采集。利用多通道缓存串行口MCBSP实现SPI总线方式的数据采集,并采用2个DMA控制器实现了数据的实时传输和存储。基于设计的DSP数据采集系统,对采集的数据进行了处理,分析了加速度计在一定温度下的偏值稳定性和输出重复性,评估了加速度计的性能。; 邢丽李荣冰刘建业杭义军; 关键词：MEMS加速度计数据采集 MCBSP DMA

基于单目视觉的微型飞行器移动目标定位方法被引量：5: 2012年; 针对目标在地形高度未知环境中移动的情况,给出一种利用微型飞行器机载单目摄像机进行目标定位的方法。首先,借助光流直方图从当前图像帧中提取出移动目标局部区域内的背景特征点;然后,结合机载微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)/全球定位系统(global positioning system,GPS)传感器测量的飞行器位姿和空间平面点成像的单应变换关系,在期望值最大化算法中将背景特征点分类为辅助平面点和非辅助平面点,并估计辅助平面到摄像机光心的距离参数和法矢量参数,从而确定移动目标所处辅助平面的空间平面方程;最后,联立求解目标视线方程和辅助平面方程获得交点坐标,转换到惯性系下完成移动目标的地理定位。实验结果表明,当微型飞行器飞行高度为100m时,操作人员单次点击移动目标的定位误差在15m以内。; 郭力昂海松郑祥明; 关键词：微型飞行器期望最大化单目视觉

阵列天线空时GPS中频信号建模与仿真被引量：1: 2010年; 该文通过分析GPS信号的特性对单天线GPS中频信号进行建模,给出了阵列天线空时GPS中频信号的模型.建模过程考虑了卫星星钟误差、大气层误差、接收机钟差、噪声等各种误差因素的影响.设计了阵列天线空时GPS中频信号仿真器,该软件具有设计灵活、可扩展、易于使用的特点.利用频谱分析方法对仿真生成信号的正确性进行验证,并应用空时自适应处理方法验证了阵列天线空时GPS中频信号模型的正确性.; 祝善虎李荣冰刘建业文立; 关键词：GPS 中频信号阵列天线抗干扰

基于单目视觉的室内微型飞行器位姿估计与环境构建被引量：4: 2012年; 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。; 郭力昂海松郑祥明; 关键词：微型飞行器生物视觉位姿估计环境构建

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国家自然科学基金(60804058)

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