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Manifold-Optimized Error-State Kalman Filter for Robust Pose Estimation in Unmanned Aerial Vehicles
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作者 Bolin Jia Zongwen Bai +5 位作者 Yiqun Gao Dong Wang Meili Zhou Peiqi Gao Pei Zhang Zhang Yang 《Journal of Electronic Research and Application》 2025年第2期247-257,共11页
This paper presents a manifold-optimized Error-State Kalman Filter(ESKF)framework for unmanned aerial vehicle(UAV)pose estimation,integrating Inertial Measurement Unit(IMU)data with GPS or LiDAR to enhance estimation ... This paper presents a manifold-optimized Error-State Kalman Filter(ESKF)framework for unmanned aerial vehicle(UAV)pose estimation,integrating Inertial Measurement Unit(IMU)data with GPS or LiDAR to enhance estimation accuracy and robustness.We employ a manifold-based optimization approach,leveraging exponential and logarithmic mappings to transform rotation vectors into rotation matrices.The proposed ESKF framework ensures state variables remain near the origin,effectively mitigating singularity issues and enhancing numerical stability.Additionally,due to the small magnitude of state variables,second-order terms can be neglected,simplifying Jacobian matrix computation and improving computational efficiency.Furthermore,we introduce a novel Kalman filter gain computation strategy that dynamically adapts to low-dimensional and high-dimensional observation equations,enabling efficient processing across different sensor modalities.Specifically,for resource-constrained UAV platforms,this method significantly reduces computational cost,making it highly suitable for real-time UAV applications. 展开更多
关键词 UAV pose estimation error-state Kalman Filter MANIFOLD GPS LIDAR
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基于误差扩展卡尔曼滤波的火箭回收索状态估计
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作者 宋晓东 孔芝权 +2 位作者 陈彤 周立梁 张欢 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1252-1262,共11页
针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力... 针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力学事件驱动动态模型,给出了时变尾焰冲击作用和动态非物质状态估计点的动态网格直接表达形式,降低了模型规模的同时保证了状态变量的拓扑不变性。对回收索上可能捕获位置和速度进行状态估计,基于误差扩展卡尔曼滤波框架对状态变量和误差变量采用不同的预测更新策略。状态变量采用广义-α积分法在满足约束条件前提下进行一步预测精准计算,误差变量和误差协方差矩阵采用扩展卡尔曼方法进行预测和更新。状态误差更新后再次进行约束违约修正提高估计准确性。仿真分析表明,所提状态估计器在不改造多体动力学模型的前提下,实现了高维非线性时变火箭回收索的高效精准状态估计。 展开更多
关键词 误差扩展卡尔曼滤波 多体动力学模型 状态估计 任意拉格朗日欧拉法 广义-α积分法
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融合滑移率校正的智能车辆定位方法
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作者 熊璐 朱佳琪 +3 位作者 陈梦源 李子尧 舒强 卓桂荣 《汽车工程》 北大核心 2025年第5期851-858,共8页
准确可靠的车辆位姿估计是智能车辆决策规划、运动控制等模块的重要输入。本文提出一种融合智能车辆轮胎滑移率在线估计及校正的定位算法,可以在全球导航卫星系统(GNSS)中断期间显著增强惯性导航系统(INS)/轮速传感器(WSS)的融合定位精... 准确可靠的车辆位姿估计是智能车辆决策规划、运动控制等模块的重要输入。本文提出一种融合智能车辆轮胎滑移率在线估计及校正的定位算法,可以在全球导航卫星系统(GNSS)中断期间显著增强惯性导航系统(INS)/轮速传感器(WSS)的融合定位精度。首先,利用车辆加速度和轮速数据,提出了一种针对不同驾驶条件的滑移率实时估计算法,以准确地对轮速信息进行滑移率校正;随后,基于误差状态卡尔曼滤波对GNSS、IMU和校正后的轮速信息进行融合,实现准确可靠的车辆位姿估计。实车实验结果表明,在GNSS中断期间,速度均方根误差最高提升30%,平均水平位置误差里程比可达1.68‰。 展开更多
关键词 智能汽车 融合定位 滑移率估计 误差状态卡尔曼滤波
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考虑下肢运动学约束的LKPDR/INS行人导航算法
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作者 徐向波 高森宇 +2 位作者 朱亚辉 施方艳 张亚楠 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第3期267-272,共6页
针对行人航位推算(PDR)中步长估计模型的准确度受统计结果影响的问题,提出了一种考虑下肢运动学约束的PDR算法(LKPDR)。根据下肢运动学特点,将两个惯性测量单元(IMU)分别固定在行人同侧的大腿和小腿上。通过分析两个传感器相对位置的约... 针对行人航位推算(PDR)中步长估计模型的准确度受统计结果影响的问题,提出了一种考虑下肢运动学约束的PDR算法(LKPDR)。根据下肢运动学特点,将两个惯性测量单元(IMU)分别固定在行人同侧的大腿和小腿上。通过分析两个传感器相对位置的约束关系,基于角速度及运动学方程进行运动学建模。基于LKPDR和惯性导航系统(INS)设计误差状态卡尔曼滤波器,并在状态向量中引入校正因子,用于补偿导航误差。经过不同场景的行人导航实验验证,所提算法的平均定位相对误差为0.98%~1.74%,较线性步长PDR、非线性步长PDR、零速校正和LKPDR算法提高了11.63%~55.35%,具有更高的精度和环境鲁棒性,且无需增设其他传感器。 展开更多
关键词 行人航位推算 行人惯性导航 下肢运动学 误差状态卡尔曼滤波
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多层ICP闭环检测下的误差状态卡尔曼滤波多模态融合SLAM
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作者 陈丹 陈浩 +3 位作者 王子晨 张衡 王长青 范林涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第5期1517-1528,共12页
同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激... 同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激光雷达多模态数据的时空同步后,建立了里程计误差模型以及激光雷达与机器视觉点云匹配误差模型,并将其应用于误差状态卡尔曼滤波进行多模态数据融合,以提高SLAM的准确性和实时性。在公共数据集KITTI下进行的Gazebo环境仿真结果表明,该所提算法能够完整还原单一激光2D-SLAM无法获取到的环境障碍物信息,并能显著提高机器人轨迹估计和相对位姿估计精度。最后,采用Turtlebot2机器人在复杂实际大场景下进行了SLAM实验验证,结果表明所提多模态融合SLAM方法可以完整复原环境信息,实现实时的高精度2D地图构建。 展开更多
关键词 移动机器人 多传感器融合 同步定位与地图构建 误差状态卡尔曼滤波 闭环检测
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基于ESKF的数据融合车辆定位系统设计
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作者 张伟 张健 赵奉奎 《智能计算机与应用》 2025年第3期192-197,共6页
自动驾驶车辆需要实时获取自身准确的定位结果进行轨迹规划和导航。为了提高定位精度,提出了一种基于误差状态卡尔曼滤波器(Error State Kalman Filter,ESKF)的多传感器数据融合定位算法,并进行了系统开发。系统由全球导航卫星系统(Glob... 自动驾驶车辆需要实时获取自身准确的定位结果进行轨迹规划和导航。为了提高定位精度,提出了一种基于误差状态卡尔曼滤波器(Error State Kalman Filter,ESKF)的多传感器数据融合定位算法,并进行了系统开发。系统由全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)及处理器构成。基于ESKF设计数据融合算法,对IMU数据积分后得到系统名义状态,根据状态向量各变量的误差和零偏,对预测的状态向量进行校正,给出误差后验高斯分布,更新状态向量,迭代运算后,获取更加准确的定位和行驶轨迹。分别采用仿真数据和实车实验对本算法进行了验证,结果表明,本算法能够有效提高车辆的定位结果,准确记录车辆行驶轨迹。本算法对于智能车辆的定位功能开发及定位功能的检验具有重要的意义。 展开更多
关键词 车辆定位 误差状态卡尔曼滤波 GNSS IMU 数据融合
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新型固定时间收敛多幂次趋近律
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作者 蒲明 廖建春 +3 位作者 但志宏 张松 张葛祥 刘鹏 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第5期967-978,共12页
针对现有文献中最新幂次滑模趋近律自适应性弱、全论域收敛速度慢、初始点处存在奇异性等不足,本文提出一种兼顾固定时间收敛和有限时间收敛的新型多幂次滑模趋近律.该趋近律在现有幂次趋近律基础上引入变底函数,结合了幂次函数和指数... 针对现有文献中最新幂次滑模趋近律自适应性弱、全论域收敛速度慢、初始点处存在奇异性等不足,本文提出一种兼顾固定时间收敛和有限时间收敛的新型多幂次滑模趋近律.该趋近律在现有幂次趋近律基础上引入变底函数,结合了幂次函数和指数函数的组合函数,提升了滑模在不同趋近阶段自适应能力及收敛速度,且满足无抖振约束.理论证明了本文趋近律在除原点外的状态空间每一点处均快于现有文献中的新型幂次趋近律,并进一步推导了与初始误差无关的固定收敛时间上界和稳态误差的解析式.最后,仿真结果表明在大扰动和大初始误差条件下,本文方案相对现有3种趋近律总误差分别减小了约74.7%,59.9%以及54.1%.状态反馈信号存在30 dB噪声干扰的情况下,本文方案相对3种趋近律总误差分别减小了约73.4%,57.8%以及51.7%.仿真均验证了本文提出趋近律的优越性与有效性. 展开更多
关键词 多幂次趋近律 滑模控制 固定时间 收敛速度 稳态误差界
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一种频率自适应下垂控制策略的研究
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作者 巫付专 尹清森 +2 位作者 朱永胜 杨旭 张一鸣 《成组技术与生产现代化》 2025年第2期27-33,共7页
针对孤岛运行中传统下垂控制方式在输出功率增大、频率下降时,输出电压幅值稳态误差会增大这一问题,分析了输出电压幅值的稳态误差增大机制,推导了逆变器并联系统额定有功功率、实际输出有功功率与下垂系数之间的关系,为逆变器并联系统... 针对孤岛运行中传统下垂控制方式在输出功率增大、频率下降时,输出电压幅值稳态误差会增大这一问题,分析了输出电压幅值的稳态误差增大机制,推导了逆变器并联系统额定有功功率、实际输出有功功率与下垂系数之间的关系,为逆变器并联系统功率分配时的参数设计提供了理论依据。提出了一种改进的逆变器下垂控制方法。该方法将下垂控制方程的有功功率-频率与比例谐振(Proportional Resonant, PR)控制器相结合,通过自适应调整PR控制器谐振频率,有效解决了逆变器在孤岛运行及并联运行时输出电压幅值的稳态误差随逆变器频率下降而增大的问题。通过仿真,验证了改进后控制策略能够在逆变器孤岛运行及并联运行时,有效抑制频率下降引起的输出电压幅值稳态误差增大的研究结论。 展开更多
关键词 单相逆变器 PR控制 下垂控制 稳态误差 频率自适应
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面向非高斯噪声干扰和拒绝服务攻击下的电力系统状态估计方法
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作者 巫春玲 郑克军 +1 位作者 卢勇 孟锦豪 《电网技术》 北大核心 2025年第7期2895-2905,I0067-I0070,共15页
随着传统电网逐步发展为电力信息物理系统,不可避免会受到非高斯噪声干扰以及随机发生的拒绝服务(denial of service,DoS)攻击,都会导致传统卡尔曼滤波算法在电力系统状态估计时存在估计精度低的问题。为此,该文利用DoS攻击补偿策略重... 随着传统电网逐步发展为电力信息物理系统,不可避免会受到非高斯噪声干扰以及随机发生的拒绝服务(denial of service,DoS)攻击,都会导致传统卡尔曼滤波算法在电力系统状态估计时存在估计精度低的问题。为此,该文利用DoS攻击补偿策略重构了电力系统模型,并提出柯西核最小误差熵容积卡尔曼滤波(Cauchy kernel minimum error entropy cubature Kalman filter,CKMEE-CKF)算法用于电力系统的动态状态估计。所提出的算法基于统计线性化方法构建的增广模型,运用最小误差熵(minimum error entropy,MEE)作为最优准则,将状态误差和测量误差同时合并到MEE代价函数中。同时,用对核宽度不敏感的柯西核取代MEE中的高斯核函数,大大简化了核宽度的选择难度,有效避免了Cholesky分解的奇异性。然后,采用不动点迭代算法递归更新估计。最后,在IEEE-30节点系统和IEEE-118节点系统中,分别运用所提出CKMEE-CKF算法和CKF、MEE-CKF算法在各种噪声环境和DoS攻击下对电力系统进行状态估计。以IEEE-30节点系统电压幅值估计的均方根误差为例,与CKF、MEE-CKF算法相比,实验结果表明,新算法在第3种非高斯噪声干扰下,估计精度分别提高88%、60%;在第1种DoS攻击下,估计精度分别提高91%、70%。可见在非高斯噪声干扰和DoS攻击情况下,新算法的估计精度有显著性提高,是一种有效的电力系统状态估计方法。 展开更多
关键词 电力信息物理系统 非高斯噪声 DOS攻击 柯西核 最小误差熵 电力系统动态状态估计
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无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制 被引量:1
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作者 梁洪涛 李慧平 喻俊志 《控制与决策》 北大核心 2025年第1期196-204,共9页
针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其... 针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其中期望的收敛时间可预先设置且不依赖误差初始状态.在此基础上结合状态扩张观测器和误差符号鲁棒积分控制,提出复合扰动快速补偿与连续抑制相耦合的状态输出反馈控制器,其中线性状态观测器用于快速补偿未知速度和复合扰动,而连续误差符号鲁棒积分控制则进一步抑制估计误差和避免抖振.该设计不仅能保证跟踪控制的瞬态和稳态性能,还可避免鲁棒积分控制需要精确已知扰动微分上界的保守假设以及对高控制增益的依赖.稳定性分析证明了闭环控制信号在有限时间内渐近收敛.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性. 展开更多
关键词 无人水下航行器 跟踪控制 有限时间预设性能 误差符号鲁棒积分 扩展状态观测器
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基于误差状态的FMF-SRUKF组合导航方法 被引量:1
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作者 汤翔 章飞 +2 位作者 史剑鸣 汪勋 胡莹 《无线电工程》 2025年第5期1004-1012,共9页
为了提升低成本惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)器件在复杂环境下组合导航系统中的精度,提出了一种误差状态渐消记忆因子平方根无迹卡尔曼滤波(Error State Fading Memory Factor Square Root Unscented Kalman Filter, E... 为了提升低成本惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)器件在复杂环境下组合导航系统中的精度,提出了一种误差状态渐消记忆因子平方根无迹卡尔曼滤波(Error State Fading Memory Factor Square Root Unscented Kalman Filter, ES-FMF-SRUKF)组合导航方法。通过在SRUKF的基础上进一步采用误差状态表述,使滤波器可以更精准地处理误差动态,从而获得更为准确的系统状态估计。引入渐消记忆因子调节历史新息和当前新息的权重,抑制滤波发散,提高了数值计算的稳定性;通过仿真实验验证了所提方法在提高导航精度和鲁棒性方面的有效性。 展开更多
关键词 惯性测量单元 组合导航 平方根无迹卡尔曼滤波 误差状态 渐消记忆因子
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激光雷达与IMU融合的草原风场机器人定位方法
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作者 寇志伟 景高乐 +3 位作者 崔啸鸣 尹煜 刘利强 齐咏生 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第11期117-124,132,共9页
草原风场具有风力等级高、瞬时风速变化快、环境温度变化大等特点,风场巡检机器人更具有优越性,可以很好地助力风场的数智化建设。针对风场地表崎岖多变、路面高低不平导致的激光雷达点云畸变较大问题,提出一种基于误差状态卡尔曼滤波... 草原风场具有风力等级高、瞬时风速变化快、环境温度变化大等特点,风场巡检机器人更具有优越性,可以很好地助力风场的数智化建设。针对风场地表崎岖多变、路面高低不平导致的激光雷达点云畸变较大问题,提出一种基于误差状态卡尔曼滤波器的激光雷达与惯性测量单元(IMU)融合定位方法(ESKF—LIFL)。对IMU数据进行预积分得到时间段的位姿状态量,并利用该数据通过线性插值方法解算LiDAR点云数据的姿态,对点云进行畸变校正。设计基于误差状态卡尔曼滤波器的LiDAR/IMU数据融合算法,以误差量作为系统的状态量为回环检测提供动态阈值并进行位姿估计,有效提高位姿解算的精度。结果表明,ESKF—LIFL方法输出的预测轨迹精度较高,所提方法在KITTI07数据集序列测试的绝对位姿误差、绝对位姿误差均值达到1.035 m、0.574 m,在KITTI09数据集序列测试的相对位姿误差达到0.418 m,与LOAM算法、LIO—SAM算法相比,上述性能指标分别提升41.16%、27.62%、81.07%。ESKF—LIFL方法能够满足草原风场机器人的自主定位要求,为草原风场巡检定位提供一种新思路。 展开更多
关键词 激光雷达 惯性测量单元 定位 误差状态卡尔曼滤波器 草原风场 巡检机器人
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基于扩张状态观测器的双轴摇篮转台滑模控制方法
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作者 简艳英 刘婷婷 《现代制造工程》 北大核心 2025年第3期141-149,共9页
针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力... 针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力学模型;然后,将系统中的不确定性扩展为系统状态,并利用设计的扩张状态观测器对不确定性进行估计;最后,通过设计的改进滑模控制律动态补偿不确定性的影响,有效抑制了抖振现象,实现了对双轴摇篮转台的高精度控制。仿真结果表明,设计的扩张状态观测器能够准确估计双轴摇篮转台中的不确定性,最大估计误差仅为0.01(°)/s2,改进的滑模控制律对转台转动角速度和摇篮转动角速度的最大跟踪误差分别仅为0.02(°)/s和0.03(°)/s。测试结果表明,提出的改进滑模控制方法与自适应迭代学习控制方法和命令滤波自适应反步控制方法相比具有更强的鲁棒性和更高的准确性,转台转动角和摇篮转动角的最大定位误差分别仅为0.04°和0.05°,大幅提高了双轴摇篮转台系统的控制精度。 展开更多
关键词 双轴摇篮转台 伺服电机 模型误差 机械摩擦 不确定性 扩张状态观测器 滑模控制律
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基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计
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作者 王益美 黄琰 冯浩 《测绘通报》 北大核心 2025年第1期94-100,共7页
针对水下视觉导航在弱纹理环境下定位精度低及稳健性较差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计。该方法基于像素灰度不变的假设,通过优化光度误差估计相机位姿,避免了特征点提取和匹配的复杂过程,从而提高了导... 针对水下视觉导航在弱纹理环境下定位精度低及稳健性较差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计。该方法基于像素灰度不变的假设,通过优化光度误差估计相机位姿,避免了特征点提取和匹配的复杂过程,从而提高了导航的实时性和稳健性;同时,结合惯性测量单元(IMU)的数据,利用误差状态卡尔曼滤波(ESKF)进行数据融合进一步减小误差,以提高自主水下机器人(AUV)在水下复杂环境导航的稳定性和精度。试验结果表明,误差达厘米级且与单纯的视觉算法相比,有所减小,证明了该系统能够有效融合视觉和惯性信息,在水下导航领域具有较高的精度和稳健性。 展开更多
关键词 稀疏直接法 自主水下机器人 惯性测量单元 视觉惯性里程计 误差状态卡尔曼滤波
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基于箕舌线的变步长LMS自适应滤波算法 被引量:1
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作者 张一明 李杰 +1 位作者 胡陈君 孙鹏翔 《舰船电子工程》 2025年第6期55-59,共5页
变步长LMS自适应滤波算法凭借其强大的信号处理能力与简单易实现等优点,被广泛应用于工程项目中。通过构建函数改变步长因子,提高算法收敛速度并增强稳定性,大大改善传统自适应滤波算法的不足。但是,算法的收敛速度与稳态性仍存在缺陷... 变步长LMS自适应滤波算法凭借其强大的信号处理能力与简单易实现等优点,被广泛应用于工程项目中。通过构建函数改变步长因子,提高算法收敛速度并增强稳定性,大大改善传统自适应滤波算法的不足。但是,算法的收敛速度与稳态性仍存在缺陷。针对此问题,将箕舌线与自然对数引入误差信号与步长因子的函数中,提出一种改进的变步长LMS自适应滤波算法,论文将算新法中关键参数对滤波性能的影响进行深入分析与对比,采取最优参数进行赋值,并与现有算法进行对比。仿真实验表明,改进算法与其他原有算法相比,在收敛速度、稳态误差及时变跟踪能力上具有更好的性能,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 变步长LMS滤波算法 稳态误差 收敛速度 调节函数
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基于多传感器紧耦合的车辆状态并行估计方法及建图系统
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作者 杜俊文 敖银辉 +1 位作者 宋学佳 舒诚龙 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第5期78-87,共10页
使用多传感器融合技术能使同时定位与建图(SLAM)系统获得更好的性能。传统的Lidar定位系统会产生定位漂移或者在特征稀疏的场景中系统失效。针对以上问题,设计基于迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF[1])理论的并联多传感器融合系统LIGNS,不... 使用多传感器融合技术能使同时定位与建图(SLAM)系统获得更好的性能。传统的Lidar定位系统会产生定位漂移或者在特征稀疏的场景中系统失效。针对以上问题,设计基于迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF[1])理论的并联多传感器融合系统LIGNS,不同传感器可以独立实时地更新车辆状态估计。LIGNS融合了Lidar、IMU以及能额外提供航向测量的双天线GNSS设备。LIGNS通过两步筛选法去除地面点云然后再进行特征提取,特征被保存到滑动窗口内使得特征点云更稠密以应对特征稀疏的场景。实验结果表明LIGNS能够实现高精度定位与建图并且具有更好的实时性。 展开更多
关键词 多传感器融合 状态估计 误差状态卡尔曼滤波 SLAM
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激光跟踪测量系统伺服跟踪控制方法
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作者 段志君 吴腾飞 +1 位作者 陈宗亮 林嘉睿 《中国测试》 北大核心 2025年第1期97-104,118,共9页
针对激光跟踪测量系统跟踪目标的运动轨迹不确定、加速度与速度不断变化的特点,为提升其稳态及动态性能,对伺服跟踪控制方法进行研究,提出一种基于模糊自适应的激光跟踪双闭环控制方法。电机定位控制环路采用模糊自适应微分先行PID,位... 针对激光跟踪测量系统跟踪目标的运动轨迹不确定、加速度与速度不断变化的特点,为提升其稳态及动态性能,对伺服跟踪控制方法进行研究,提出一种基于模糊自适应的激光跟踪双闭环控制方法。电机定位控制环路采用模糊自适应微分先行PID,位置跟踪控制环路采用模糊自适应整定PI,设计不同模糊规则,实现控制参数实时整定,使其始终保持在最优区间。实验结果表明,该方法能够根据跟踪目标运动的不确定性产生的误差来实时调整控制参数,有效提升激光跟踪的稳态和动态性能,使跟踪系统的稳态误差降低至1.90′以内,跟随误差则降低至0.56′以内。 展开更多
关键词 伺服跟踪控制 模糊自适应 稳态误差 跟随误差
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基于交叉耦合同步控制策略的单轨吊液压系统自抗扰控制器 被引量:1
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作者 叶向阳 孟巧荣 寇子明 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1126-1134,共9页
煤矿井下单轨吊起吊液压支架等设备时存在偏载起吊等不利工况,导致起吊马达转速不同步,易发生安全事故。为实现双液压起吊马达系统的转速同步性和精准性,提出了一种基于交叉耦合同步控制策略的单轨吊液压系统自抗扰控制器(ADRC)。首先,... 煤矿井下单轨吊起吊液压支架等设备时存在偏载起吊等不利工况,导致起吊马达转速不同步,易发生安全事故。为实现双液压起吊马达系统的转速同步性和精准性,提出了一种基于交叉耦合同步控制策略的单轨吊液压系统自抗扰控制器(ADRC)。首先,对单轨吊起吊液压系统原理进行了分析,建立了起吊液压系统模型;然后,为提高起吊马达转速跟踪精度,以起吊马达为被控对象,马达转速为控制变量,设计了交叉耦合控制策略及二阶自抗扰转速控制器;最后,对在AMESim中搭建的起吊系统液压模型与Simulink中搭建的控制模型进行了联合仿真。研究结果表明:交叉耦合同步控制相较于主从控制最大同步误差降低了81.25%,达到同步的时间降低了16.0%;ADRC控制相较于PID控制,单个起吊马达超调量减少了21.2%,调节时间减小了61.9%,最大同步误差减小了68%;系统受负载扰动时,最大同步误差减小了42.9%,达到同步的时间减小了55.7%。这说明基于交叉耦合同步控制策略的单轨吊液压系统自抗扰控制器能够有效减小系统同步误差,提高系统的运动轨迹跟踪能力和抗干扰能力,具有很强的自适应性。 展开更多
关键词 液压系统 自抗扰控制器 起吊马达 交叉耦合同步控制策略 非线性状态误差反馈控制 负载扰动
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深度学习算法下舰船导航设备状态检验方法设计
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作者 李永俊 孙静宇 谢红薇 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第14期164-168,共5页
为自动提取数据中的复杂特征,提升状态检验的鲁棒性,设计深度学习算法下舰船导航设备状态检验方法。通过建立包含陀螺仪漂移误差、加速度计随机误差及GPS接收机定位误差的多源误差模型,系统量化姿态角、速度及位置等关键状态指标;在深... 为自动提取数据中的复杂特征,提升状态检验的鲁棒性,设计深度学习算法下舰船导航设备状态检验方法。通过建立包含陀螺仪漂移误差、加速度计随机误差及GPS接收机定位误差的多源误差模型,系统量化姿态角、速度及位置等关键状态指标;在深度信念网络内,输入关键指标数据,自动提取数据中反映舰船导航设备状态的复杂特征;以极限学习机为深度信念网络的回归层,结合提取的复杂特征,输出导航设备状态检验结果。实验证明,该方法可有效自动提取检查导航设备状态的复杂特征,完成设备状态检验;在不同负载情况下,导航设备状态检验的决定系数达0.93以上,即状态检验的鲁棒性较优。 展开更多
关键词 深度学习算法 舰船导航设备 状态检验 误差模型
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带有状态/输入量化的无人船有限时间航向跟踪控制
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作者 宁君 马一帆 +1 位作者 李志慧 李伟 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1701-1708,共8页
针对在无人船航向跟踪控制过程中海上通信带宽受限的问题,本文依据Terminal滑模控制方法,利用扩张状态观测器估计量化状态系统未建模动态及外界干扰,基于估计信息设计系统控制律,提出一种考虑状态和输入量化的无人船有限时间航向跟踪控... 针对在无人船航向跟踪控制过程中海上通信带宽受限的问题,本文依据Terminal滑模控制方法,利用扩张状态观测器估计量化状态系统未建模动态及外界干扰,基于估计信息设计系统控制律,提出一种考虑状态和输入量化的无人船有限时间航向跟踪控制策略。仿真结果表明:在基于量化的控制环境下,所设计的航向跟踪控制方法能够保证无人船在快速跟踪理想航向的同时,跟踪误差收敛,且控制输入经过量化后执行器执行次数明显减少。因此,所设计的带有状态量化和输入量化的船舶航向跟踪控制策略是可行的,在实现有限时间内有效跟踪的同时,减轻了海上通信信号传输负担。 展开更多
关键词 无人船 航向跟踪控制 扩张状态观测器 状态量化 输入量化 量化误差 TERMINAL滑模控制 有限时间
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