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一种参数化非合作目标相对位姿和惯量估计方法 被引量:5
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作者 冯乾 潘泉 +1 位作者 侯晓磊 杨家男 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1128-1138,共11页
针对故障卫星、失效航天器、空间碎片等空间非合作目标无先验模型,且无法直接获得其角速度及惯量参数等问题,提出一种参数化非合作目标相对位姿和惯量参数估计方法。首先,基于自由航天器姿态动力学模型,用反双曲正切函数来描述含两个独... 针对故障卫星、失效航天器、空间碎片等空间非合作目标无先验模型,且无法直接获得其角速度及惯量参数等问题,提出一种参数化非合作目标相对位姿和惯量参数估计方法。首先,基于自由航天器姿态动力学模型,用反双曲正切函数来描述含两个独立变量的惯量参数,建立非合作目标角速度传播模型方程;基于立体视觉测量模型,建立非合作目标上若干特征点的量测方程。然后,结合Clohessy-Wiltshire方程描述的航天器间相对运动学模型,以非合作目标的相对位置、相对线速度、相对姿态、惯性角速度及惯量参数为状态量,设计扩展卡尔曼滤波器以估计各状态量。最后,进行不同场景的数值仿真验证。蒙特卡洛仿真结果表明,所设计的滤波器在不同噪声水平下能够高精度地有效估计出非合作目标的相对位姿和惯量参数。 展开更多
关键词 立体视觉 非合作目标 相对位姿 惯量参数 状态估计 扩展卡尔曼滤波
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B轴动力刀架的轨迹规划与仿真研究 被引量:1
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作者 李新闻 李玉莲 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期654-660,共7页
通过建立插补方程组,研究不同刀位点的位姿状态与坐标变换,得出坐标系之间的数学模型,根据仿真结果验证其有效性。依托五轴数控机床建立插补方程组,分析不同加工方向的插补模型;运用齐次矩阵变换法和数值赋值反算法,并结合机器人学中经... 通过建立插补方程组,研究不同刀位点的位姿状态与坐标变换,得出坐标系之间的数学模型,根据仿真结果验证其有效性。依托五轴数控机床建立插补方程组,分析不同加工方向的插补模型;运用齐次矩阵变换法和数值赋值反算法,并结合机器人学中经典的D-H法建立其坐标系之间的数学模型,得出机床刀架实现转动时的位姿状态,各轴运动的坐标值及运动学方程;使用Matalb和Adams进行空间轨迹规划与运动学仿真。通过仿真分析,结果表明动力刀架在加工过程中的位姿姿态与平稳性符合前期设计要求,机床的整体运动性能良好。结论:刀具完全按照设计要求的轨迹规律在运动,验证了方法的有效性及合理性。 展开更多
关键词 位姿状态 坐标变换 插补模型 D-H法 轨迹规划
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一种基于图结构模型的人体姿态估计算法 被引量:14
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作者 韩贵金 朱虹 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第14期30-33,共4页
针对单幅图片中人体姿态的估计问题,在图结构模型的基础上提出了一种新的人体姿态估计算法。算法提出了一个新的部位观测模型和一种新的减小部位状态空间的方法:(1)对人体不同部位采用不同尺寸的细胞单元计算HOG特征,并利用线性SVM进行... 针对单幅图片中人体姿态的估计问题,在图结构模型的基础上提出了一种新的人体姿态估计算法。算法提出了一个新的部位观测模型和一种新的减小部位状态空间的方法:(1)对人体不同部位采用不同尺寸的细胞单元计算HOG特征,并利用线性SVM进行分类,从而提出一种新的部位观测模型;(2)利用人体部位定位的先验分布确定部位定位区域,然后通过邻域归并和设置与部位模板的匹配度阈值进一步减小状态空间,从而提出了一种减小部位状态空间的方法。仿真实验结果表明所提算法与传统算法相比更加有效。 展开更多
关键词 人体姿态估计 图结构模型 方向梯度直方图(HOG)特征 状态空间
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基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法 被引量:13
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作者 张亚婉 《国外电子测量技术》 2019年第6期43-47,共5页
机器人的可变性臂受到旋量参数初值扰动,导致输出控制参量的稳态性不好,提出一种基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法。构建机器人可变形臂的运动学参数模型,结合拟线性规划模型进行机器人可变形臂的连杆动力学分析,以旋转惯... 机器人的可变性臂受到旋量参数初值扰动,导致输出控制参量的稳态性不好,提出一种基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法。构建机器人可变形臂的运动学参数模型,结合拟线性规划模型进行机器人可变形臂的连杆动力学分析,以旋转惯性参量和驱动惯性参量为空间位姿约束参量,进行机器人可变形臂的末端位姿控制约束参量模型构建,采用Kalman滤波算法获取操作臂的旋量参数初值,采用滑模误差反馈调节方法得到机器人可变形臂的最优位姿参量,实现机器人可变形臂的末端位姿稳态控制。测试结果表明,采用该方法进行机器人可变形臂的控制的稳定性较好,位姿修正能力较强。 展开更多
关键词 末端位姿修正 机器人 可变形臂 稳态控制
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基于惯性测量单元的刮板输送机形态监测 被引量:3
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作者 魏东 李祖旭 +4 位作者 司垒 谭超 王忠宾 梁斌 肖俊鹏 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第8期37-52,80,共17页
刮板输送机作为综采工作面的核心运输装备,准确感知其形态是提升其带载能力、缓解传动冲击、改善综采工作面直线度的重要前提。目前常用的刮板输送机形态间接测量方法难以准确表征其形态,导致测量模型误差较大。针对该问题,采用惯性测... 刮板输送机作为综采工作面的核心运输装备,准确感知其形态是提升其带载能力、缓解传动冲击、改善综采工作面直线度的重要前提。目前常用的刮板输送机形态间接测量方法难以准确表征其形态,导致测量模型误差较大。针对该问题,采用惯性测量单元直接测量刮板输送机中部槽原始位姿信息,实现刮板输送机形态数据的准确获取。采用融合Heursure阈值规则和新阈值函数的小波阈值去噪方法滤除中部槽运动加速度信号中的噪声干扰,在此基础上分析了中部槽运动特征,设计了基于随机森林的中部槽运动状态识别模型,根据运动状态识别结果采用不同的策略更新中部槽位置,减小了随时间累计的IMU数据误差,提升了IMU位置解算精度。设计了改进哈里斯鹰优化(HHO)算法优化无迹卡尔曼滤波(UKF)进行中部槽姿态解算,通过实验验证了该方法解算的姿态角满足中部槽姿态测量要求。搭建了刮板输送机形态监测实验平台,对基于运动状态识别和改进HHO优化UKF的刮板输送机形态解算方法进行实验验证,结果表明:刮板输送机进行单次推溜且步距为250 mm时,由10节中部槽组成的刮板输送机在底板水平工况下,X,Y轴方向上位移的最大累计误差分别为6.4,8.4 mm,Z轴方向上位移始终保持不变,俯仰角、横滚角和航向角的最大累计误差分别为-0.148,-0.035,0.457°;在底板起伏工况下,X,Y,Z轴方向上位移的最大累计误差分别为6.6,11.5,6.9 mm,俯仰角、横滚角和航向角的最大累计误差分别为-0.540,-0.157,0.817°。该方法可有效抑制累计误差,降低测量误差,实现刮板输送机形态的准确感知。 展开更多
关键词 刮板输送机 形态监测 惯性测量单元 位姿解算 运动状态识别
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基于高分辨距离像的目标姿态角估计算法 被引量:6
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作者 樊建鹏 范红旗 卢再奇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期2413-2417,共5页
目标的姿态角是目标运动状态的一个重要参数,在目标监控、目标跟踪、目标识别、导弹制导律设计等多个领域都有着很广泛的应用。不同于传统的利用图像传感器得到光学图像估计目标姿态角的方法,针对有翼导弹等弹体目标跟踪应用中的姿态角... 目标的姿态角是目标运动状态的一个重要参数,在目标监控、目标跟踪、目标识别、导弹制导律设计等多个领域都有着很广泛的应用。不同于传统的利用图像传感器得到光学图像估计目标姿态角的方法,针对有翼导弹等弹体目标跟踪应用中的姿态角估计问题,利用高分辨雷达得到的距离像,给出了姿态角估计的流程,提出了基于距离像匹配及运动状态滤波辅助的估计算法,并针对一个导弹末端机动场景实现了姿态角的连续跟踪,验证了本文提出的姿态角估计算法的可行性。 展开更多
关键词 姿态角估计 高分辨距离像 距离像匹配 运动状态滤波
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基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计
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作者 王海超 尹勇 +1 位作者 景乾峰 丛琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1737-1748,共12页
为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人... 为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息,并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明:该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符,平均靠泊距离误差小于0.023 m,平均角度误差小于0.26°,验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。 展开更多
关键词 水面无人艇 靠泊参数估计 无人艇位姿估计 靠泊状态估计 点云配准
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基于Yolopose的挖掘机检测与工作状态识别
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作者 黄健 赵小飞 +1 位作者 王虎 胡其胜 《计算机系统应用》 2024年第2期299-307,共9页
针对光缆、高压油气管道等地下基础设施周边容易受到挖掘机的野蛮入侵问题.本文提出了一种结合Yolopose和多层感知机的挖掘机检测与工作状态判别方法.首先,设计了基于Yolopose的挖掘机6点姿势的提取网络Yolopose-ex;其次,利用Yolopose-e... 针对光缆、高压油气管道等地下基础设施周边容易受到挖掘机的野蛮入侵问题.本文提出了一种结合Yolopose和多层感知机的挖掘机检测与工作状态判别方法.首先,设计了基于Yolopose的挖掘机6点姿势的提取网络Yolopose-ex;其次,利用Yolopose-ex模型提取视频中挖掘机工作姿态的变化信息,构建了挖掘机的工作状态特征向量(MSV);最后,利用深度学习算法多层感知机(multilayer perceptron,MLP)分析了视频中的挖掘机的工作状态.实验结果表明,所提出的方法克服了复杂背景难以识别的问题,对挖掘机工作状态识别准确率达到了96.6%,具有较高的推理速度和泛化能力. 展开更多
关键词 挖掘机 Yolopose 姿势估计 工作状态识别
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基于激光雷达-视觉融合的3D多模态建图研究
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作者 杨旭东 赖惠鸽 +3 位作者 康文 王鹏 陶焓 李少东 《应用激光》 CSCD 北大核心 2024年第4期113-122,共10页
针对移动机器人室内环境三维地图构建不齐帧、误差大和重建不佳等问题,提出激光雷达和RGB-Depth相机融合(camera radar net, CRN)方法,这是一种新的三维地图构建方法。在CRN中,提出一种雷达-视觉惯性里程计融合(Lidar-Visual Inertial O... 针对移动机器人室内环境三维地图构建不齐帧、误差大和重建不佳等问题,提出激光雷达和RGB-Depth相机融合(camera radar net, CRN)方法,这是一种新的三维地图构建方法。在CRN中,提出一种雷达-视觉惯性里程计融合(Lidar-Visual Inertial Odometry via Smoothing and Mapping, LVIO-SAM)方法,该方法将优化估计二维移动平台空间位姿。然后通过误差卡尔曼滤波器(Error State Kalman Filter, ESKF)算法将空间位姿数据与轮式里程计进行动态优化,得到良好的建图效果。最后,使用移动机器人进行试验验证。试验结果显示,与激光雷达惯性里程计和视觉惯性里程计相比,所提方法在构建室内环境中,三维地图尺寸误差减少了22%,里程计精度提高了0.19%。 展开更多
关键词 三维建图 里程计融合 位姿估计 误差卡尔曼滤波器 移动机器人
原文传递
具有全局速度约束的惯性/编码器/视觉/激光融合定位方法:IEVL-Fusion 被引量:4
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作者 武东杰 仲训昱 +2 位作者 崔晓珍 庄明溪 彭侠夫 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期443-452,共10页
针对卫星拒止环境中移动机器人高精度定位需求,提出一种基于误差状态扩展卡尔曼滤波(ES-EKF)的激光定位子系统/视觉定位子系统/全局速度测量子系统松耦合融合定位方法,并设计了一个误差低漂移的组合定位系统。首先,根据向量加法和矩阵... 针对卫星拒止环境中移动机器人高精度定位需求,提出一种基于误差状态扩展卡尔曼滤波(ES-EKF)的激光定位子系统/视觉定位子系统/全局速度测量子系统松耦合融合定位方法,并设计了一个误差低漂移的组合定位系统。首先,根据向量加法和矩阵乘法对系统状态的误差进行最小表示,建立误差形式的卡尔曼滤波模型,以误差状态的最优估计对系统状态的估计值进行补偿。然后,针对激光和视觉定位子系统位姿不确定度未知的问题,将位姿输出依时间戳转化为位姿增量,并建立位姿增量观测模型。其次,针对组合定位系统缺少全局速度约束的问题,利用姿态航向参考系统(AHRS)和正向运动学模型构建全局速度测量子系统,并建立全局速度观测模型。最后,在街道和野外两个场景中进行测试,本文算法的相对定位误差小于0.4%,相较于仅受局部速度约束的EKF和ES-EKF融合定位算法降低了约40%。实验结果表明,所提出的算法有效提升了定位系统的精度。 展开更多
关键词 卫星拒止 多传感器融合 位姿增量融合 全局速度约束 误差状态扩展卡尔曼滤波 轮式机器人 移动机器人定位
原文传递
基于非线性滤波的移动机器人位姿估计 被引量:1
11
作者 陈杨钟 刘士荣 俞金寿 《华东理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期558-563,共6页
研究了基于扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的移动机器人位姿估计。由于扩展卡尔曼滤波必须假定噪声服从高斯分布,若用于复杂非线性系统,其估计精度不甚理想。粒子滤波对噪声类型没有限制,正在成为非线性系统状态估计的有效近似方法。在不同... 研究了基于扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的移动机器人位姿估计。由于扩展卡尔曼滤波必须假定噪声服从高斯分布,若用于复杂非线性系统,其估计精度不甚理想。粒子滤波对噪声类型没有限制,正在成为非线性系统状态估计的有效近似方法。在不同噪声条件下,对基于粒子滤波和扩展卡尔曼滤波的移动机器人位姿估计问题进行了比较研究。仿真结果表明:粒子滤波能明显地改善移动机器人位姿估计的鲁棒性和精度。 展开更多
关键词 移动机器人 位姿估计 扩展卡尔曼滤波 粒子滤波 非线性滤波
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基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成 被引量:3
12
作者 杨华 苏势林 +2 位作者 闫雨奇 李宝川 刘翠微 《沈阳航空航天大学学报》 2019年第3期59-65,共7页
为克服设备精度、捕获速度、位置遮挡、奇异性解析等因素制约,从离散的、有缺失的人体运动捕获数据中生成连贯的人体运动序列,提出了一种基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法。首先,从人体运动捕获数据库提取各种典型动作对应... 为克服设备精度、捕获速度、位置遮挡、奇异性解析等因素制约,从离散的、有缺失的人体运动捕获数据中生成连贯的人体运动序列,提出了一种基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法。首先,从人体运动捕获数据库提取各种典型动作对应的关键姿态数据序列,建模为动作节点。其次,依据人体动作过渡关系建立包含所有动作节点的有限状态机图谱。最后,在应用过程中通过最小距离查找即时采集数据对应的动作节点及帧序,若发生数据缺失,则查找缺失数据前后的边界帧所在动作节点,根据运动图谱的过渡关系计算并插入若干过渡动作帧,实现动作的接续连贯。实验结果表明:该方法能有效克服动作数据采集过程的缺失,并可用于复杂人体动作的组合生成,实现动作序列的流畅,提高人体运动捕获数据的可用性、鲁棒性。 展开更多
关键词 人体运动合成 数据缺失 插值 关键姿态约束 有限状态机
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基于多姿态多状态面部情绪模型的表情识别 被引量:2
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作者 陈国社 张青 李凡 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期60-62,共3页
介绍了面部表情识别的主要步骤 ,在此基础上提出了一种多姿态多状态的面部情绪模型 .该系统利用图像质量的评价结果来决定面部检测的方法 ,通过中性脸的检测来实现表情边界的分割 ,从而把提取的表情运动特征参数作为BP神经网络的输入 ,... 介绍了面部表情识别的主要步骤 ,在此基础上提出了一种多姿态多状态的面部情绪模型 .该系统利用图像质量的评价结果来决定面部检测的方法 ,通过中性脸的检测来实现表情边界的分割 ,从而把提取的表情运动特征参数作为BP神经网络的输入 ,进而实现面部表情的识别 .实验表明 ,该系统具有很好的识别效果 . 展开更多
关键词 面部表情识别 面部检测 表情特征区域 多姿态 多状态 面部情绪模型
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基于点云的空间非合作目标位姿测量方法研究
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作者 王昕宇 解永锋 +1 位作者 陈益 王国辉 《航天控制》 CSCD 北大核心 2022年第3期16-21,共6页
针对模型未知的空间非合作目标的位姿测量问题,提出了基于低成本固态激光雷达的点云配准方法。算法首先根据空间目标的特点,提取平面点与边缘点作为匹配特征点;接着,提出了基于迭代匹配与自回环的位姿求解方案,解决了位姿优化中误匹配... 针对模型未知的空间非合作目标的位姿测量问题,提出了基于低成本固态激光雷达的点云配准方法。算法首先根据空间目标的特点,提取平面点与边缘点作为匹配特征点;接着,提出了基于迭代匹配与自回环的位姿求解方案,解决了位姿优化中误匹配与误差累计问题;最后,在气浮台半实物实验校验中,算法解决了固态激光雷达单线收发、不规则采样的问题,实现了实时鲁棒的位姿跟踪,同时降低了跟踪过程中累计误差,测量精度优于现有算法,能够满足对非合作目标相对位姿测量的任务需要。 展开更多
关键词 非合作目标 位姿测量 固态激光雷达 点云配准
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