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遮蔽空间单兵双足不等式约束融合定位方法

中国惯性技术学报 2023年第6期31卷 540-546,554页

作者：苏中王一静李磊刘一康北京信息科技大学高动态导航技术北京重点实验室北京100192

在一些遮蔽空间环境,如地铁施工、隧道检修等内部,对于单兵的入内救援提出了挑战,自主的单兵定位是保障人员安全的必要手段。针对现有基于惯性的单兵定位方法定位误差大的问题,提出了一种遮蔽空间单兵双足不等式约束融合定位方法。利用... 详细信息

在一些遮蔽空间环境,如地铁施工、隧道检修等内部,对于单兵的入内救援提出了挑战,自主的单兵定位是保障人员安全的必要手段。针对现有基于惯性的单兵定位方法定位误差大的问题,提出了一种遮蔽空间单兵双足不等式约束融合定位方法。利用双足之间最大步长作为约束条件,缩短零速修正间隔以增加观测量。同时双足在不等式约束的基础上,利用最优阈值检测算法,准确识别不同步速,实现自适应步速识别。实验结果表明,利用最优阈值的零速检测算法和双足不等式约束的单兵导航定位方法,比双足未加约束时的定位精度提高86.12%,与双足等式约束的定位算法相比平均定位精度提高61.48%。

关键词：复杂环境不等式约束行人自主导航航向漂移

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微小型金属壳谐振陀螺静电激励电路设计

仪表技术与传感器 2023年第8期 38-43页

作者：韦任刘宁苏中王靖骁赵文江北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100192

针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路... 详细信息

针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路产生正负高压,然后直流逆变电路采用PWM信号驱动正负高压交替输出并滤波,最终实现直流逆变为高频高压输出。通过构建电路仿真模型验证设计的可行性,对比不同截止频率对输出的影响。仿真结果表明,频率为200 kHz,幅值为500 V的高压高频输出,最佳截止频率为350 kHz,输出差值百分比为17.67%。最后经过实物制作与测试,证明该静电激励电路可稳定产生正弦高压激励金属谐振子。

关键词：金属谐振子全角模式静电力驱动高压激励推挽式变压器直流逆变

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基于体素特征融合的FOD目标智能认知

应用激光 2023年第8期43卷 151-158页

作者：褚昕悦赵旭李连鹏刘文代牮北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100192

机场跑道异物(FOD)的快速检测对于飞机的安全行驶至关重要,针对传统FOD检测技术中存在小尺寸FOD目标识别困难和实时性差等问题,提出一种基于体素特征融合的FOD检测方法。该方法首先提取感兴趣区域内的点云,依据随机抽样一致性算法(RANS... 详细信息

机场跑道异物(FOD)的快速检测对于飞机的安全行驶至关重要,针对传统FOD检测技术中存在小尺寸FOD目标识别困难和实时性差等问题,提出一种基于体素特征融合的FOD检测方法。该方法首先提取感兴趣区域内的点云,依据随机抽样一致性算法(RANSAC)对地面点云进行校准;采用体素特征融合算法,对校准后的点云进行体素划分,并将每个体素内所有点云的平均Z值与平均反射率按一定比例进行特征融合,形成新的点云,以此将稠密点云在突出FOD的情况下进行减量;接着对地面点云与地面上FOD点云进行分割;最后采用基于KD-tree的欧式聚类算法对分割后地面上FOD点云进行聚类。试验结果表明,此方法可实现30 m远长宽高大于1.3 cm的FOD检测,比传统方法在探测FOD大小的性能上提高了35%,为激光雷达在FOD检测领域的应用提供了参考。

关键词：机场跑道异物体素特征融合随机抽样一致性算法欧式聚类激光雷达

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基于不同材质气溶胶下激光回波特性研究

激光与红外 2023年第7期53卷 1010-1018页

作者：李婷赵旭李连鹏北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100192

激光引信易受到气溶胶的干扰,造成引信的虚警,对激光抗气溶胶干扰的研究一直是亟待解决的难题。大气环境中气溶胶的组分是多样的,因此研究不同材质气溶胶的激光回波具有重要意义,而烟雾和云雾是不同材质气溶胶的典型代表。本文基于Mie... 详细信息

激光引信易受到气溶胶的干扰,造成引信的虚警,对激光抗气溶胶干扰的研究一直是亟待解决的难题。大气环境中气溶胶的组分是多样的,因此研究不同材质气溶胶的激光回波具有重要意义,而烟雾和云雾是不同材质气溶胶的典型代表。本文基于Mie散射理论和蒙特卡罗随机逻辑方法,分别建立了激光烟雾、云雾单次和多次散射模型,对比分析了不同脉冲宽度10 ns、20 ns和50 ns的光束、不同材质气溶胶烟雾和云雾、不同散射次数的回波特性,得到了不同脉冲宽度激光在不同材质气溶胶下的散射回波规律。仿真结果表明:激光发射脉冲宽度越小和气溶胶能见度越大,目标回波和气溶胶回波的区分效果越好;激光在云雾中的透过率高于烟雾,反射率低于烟雾;激光在烟雾中的衰减度高于云雾。该结论可为研究激光引信在气溶胶环境下后向散射回波特性和提高抗干扰能力提供了研究思路。

关键词：激光引信气溶胶散射模型回波衰减度

基于深度学习的MEMS加速度计随机漂移补偿方法

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仪表技术与传感器 2023年第12期 84-87页

作者：郑怡晨刘洪北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

为了有效地抑制MEMS加速度计的随机漂移,文中提出了一种将深度学习与神经网络相结合的方法补偿MEMS加速度计随机漂移。在循环神经网络(RNN)的基础上,建立长短期记忆神经网络(LSTM)模型,利用基于自适应性矩估计(ADAM)的优化算法对LSTM模... 详细信息

为了有效地抑制MEMS加速度计的随机漂移,文中提出了一种将深度学习与神经网络相结合的方法补偿MEMS加速度计随机漂移。在循环神经网络(RNN)的基础上,建立长短期记忆神经网络(LSTM)模型,利用基于自适应性矩估计(ADAM)的优化算法对LSTM模型进行训练。结果表明,与传统的滤波算法相比,文中方法将MEMS加速度计补偿后的零偏稳定性、零偏不稳定性和加速度随机游走等性能指标降低了80%以上。通过实验验证了所提方法的有效性。

关键词： MEMS加速度计随机漂移深度学习长短期记忆网络

基于胸戴式手机传感器的行人航位推算算法研究

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传感器与微系统 2023年第5期42卷 45-48,52页

作者：刘杰赵辉北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

针对基于胸戴式惯性传感器的行人航位推算(PDR)算法中步长模型估计精度低的问题,提出一种多约束的反馈式步长估计模型。首先,用约束型峰值检测方法进行单步划分;在此基础上,通过对身高、步频和单步内加速度计信息进行特征提取,形成不同... 详细信息

针对基于胸戴式惯性传感器的行人航位推算(PDR)算法中步长模型估计精度低的问题,提出一种多约束的反馈式步长估计模型。首先,用约束型峰值检测方法进行单步划分;在此基础上,通过对身高、步频和单步内加速度计信息进行特征提取,形成不同的权重因子建立步长回归模型;再用前一步步长对当前步进行反馈修正;结合航向补偿算法进行航向修正;最终实现行人位置的解算。基于手机惯性传感器进行了行走实验,结果表明:本文算法可以有效提高步长估计精度,定位误差小于总行程2%。

关键词：行人导航胸戴式行人航位推算多约束步长估计模型峰值检测

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全金属固态振动陀螺振子特性仿真分析

传感器与微系统 2023年第11期42卷 34-37页

作者：周建欣刘洪谢帅祝正原于东明北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

设计了一种具有小体积、抗高过载、高Q值等特点的新型金属陀螺,即全金属固态振动陀螺(ASVG)。利用仿真软件建立振子三维度的动态模型,通过有限元分析软件进行模态分析,得到振子的固有频率及不同频率对应的振动形状;并通过谐响应分析,得... 详细信息

设计了一种具有小体积、抗高过载、高Q值等特点的新型金属陀螺,即全金属固态振动陀螺(ASVG)。利用仿真软件建立振子三维度的动态模型,通过有限元分析软件进行模态分析,得到振子的固有频率及不同频率对应的振动形状;并通过谐响应分析,得到振子在特定频率下的结构响应;对振子进行过载特性仿真分析,得出振子在不同过载下的最大应力值及最大位移值。最终得出一种直径为10 mm,固有频率为10566 Hz,模态隔离度大于1000 Hz,并且能够承受不小于16×10^(4)gn的过载冲击的新型金属振子。

关键词：金属振子振动陀螺有限元仿真幅频特性抗高过载

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一种微小型弹药的气动特性仿真研究

系统仿真学报 2022年第10期34卷 2272-2278页

作者：王海森范军芳北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100192

针对微小型弹药布局设计的现有约束问题,提出了一种新的微小型弹药布局优化方案,基于正常式布局的结构,建立弹药的三维气动模型,对微小型弹药进行流体力学仿真,研究了弹翼尺寸对弹体静稳定性的影响。为验证设计方案的可行性,利用不同的... 详细信息

针对微小型弹药布局设计的现有约束问题,提出了一种新的微小型弹药布局优化方案,基于正常式布局的结构,建立弹药的三维气动模型,对微小型弹药进行流体力学仿真,研究了弹翼尺寸对弹体静稳定性的影响。为验证设计方案的可行性,利用不同的飞行条件进行模拟气动计算,得到微小型弹药的升力、阻力及俯仰力矩参数,计算了升阻比与可用过载。仿真结果表明:所提微小型弹药气动布局方案满足设计要求,且具有良好气动特性和飞行稳定性,为后续设计提供一定的参考依据。

关键词：微小型弹药正常式布局弹翼尺寸气动特性飞行稳定性

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基于深度神经网络的人体运动识别系统设计

传感器与微系统 2023年第5期42卷 69-72,77页

作者：张德帝刘宁苏中戚文昊宋一平乔利康北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

针对狭小空间下灾难救援人员运动状态感知困难的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)+长短期记忆网络(LSTM)的人体运动识别(HAR)方法,设计了一种可运行于嵌入式微控制器单元(MCU)的HAR系统。系统使用佩戴于胸口的三轴加速度计及陀螺仪... 详细信息

针对狭小空间下灾难救援人员运动状态感知困难的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)+长短期记忆网络(LSTM)的人体运动识别(HAR)方法,设计了一种可运行于嵌入式微控制器单元(MCU)的HAR系统。系统使用佩戴于胸口的三轴加速度计及陀螺仪传感器作为数据输入,研究了卷积核数量和LSTM细胞数量对网络的影响,构建了HAR的深度学习模型。同时,针对存储占用、计算负荷和功耗对网络进行了优化与转译,并在嵌入式设备验证。结果表明:该系统可稳定运行于微控制器单元且对人体运动状态具有良好的识别精度。

关键词：深度神经网络人体运动识别灾难救援嵌入式设备