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天空偏振模式对仿生偏振光定向的影响及实验
被引量：
10
1
作者
范晨
胡小平
+2 位作者
何晓峰
练军想
王玉杰
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期2429-2437,共9页
针对工程应用中仿生偏振光罗盘易受天气和太阳位置等因素的影响,存在定向精度低、稳定性差等问题,研究了天空偏振模式对偏振光定向的影响机理。建立了含有偏振模型误差的偏振光定向模型,推导了仿生偏振光罗盘的航向角解算方法;然后系统...
针对工程应用中仿生偏振光罗盘易受天气和太阳位置等因素的影响,存在定向精度低、稳定性差等问题,研究了天空偏振模式对偏振光定向的影响机理。建立了含有偏振模型误差的偏振光定向模型,推导了仿生偏振光罗盘的航向角解算方法;然后系统分析了模型误差对偏振光定向精度的影响机理,指出了载体水平角和太阳高度角是决定模型误差影响程度的主要因素;最后设计了静态实验与跑车测试,评估了不同水平角和太阳高度角时,模型误差对偏振光定向精度的影响。结果表明:当太阳高度角hs<40°时,偏振光定向误差为0.729°;当40°<hs<75°时,误差为3.764°;精度明显降低。另外,载体水平角越大,模型误差角对定向精度的影响程度也越显著;载体水平时,定向误差为0.323°,而倾斜后误差增大为1.352°。文中对仿生偏振光定向的影响机理分析为补偿偏振模型误差,实现高精度偏振光定向提供了理论依据。
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关键词
偏振光
导航
天空偏振模型
偏振光定向
定向
算法
航向角误差
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职称材料
基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法
被引量：
6
2
作者
范晨
何晓峰
+3 位作者
范颖
胡小平
张礼廉
于化鹏
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期231-236,共6页
本文针对目前偏振视觉定向难以满足三维空间内运动水平姿态变化时的定向需求、动态适应性差以及微惯性系统漂移大的问题,提出了一种基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法。首先,为了减少偏振测量噪声,利用标准大气Rayleigh散射模型,给出...
本文针对目前偏振视觉定向难以满足三维空间内运动水平姿态变化时的定向需求、动态适应性差以及微惯性系统漂移大的问题,提出了一种基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法。首先,为了减少偏振测量噪声,利用标准大气Rayleigh散射模型,给出了一种基于大气偏振视觉图像的太阳矢量优化估计算法;其次推导了基于卡尔曼滤波的微惯性/偏振视觉组合定向算法,该算法利用微惯性信息对偏振视觉定向进行水平角补偿,可以获得三维空间内的运动姿态并且动态性能高;最后进行了飞行仿真与车载实验验证。实验结果表明,融合微惯性信息补偿水平姿态与组合滤波后,车载航向误差不随时间累积且均方根误差仅为0.75°,与偏振视觉定向相比,定向精度提升可达60%以上。同时在不增加偏振图像计算量的基础上,将定向输出频率从1 Hz提高至100 Hz,显著增强了偏振视觉定向的动态适应性,具有较大的应用前景。
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关键词
大气
偏振光定向
组合导航
卡尔曼滤波
微惯性系统
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职称材料
基于多源信息紧耦合的四足机器人平面导航方法
被引量：
2
3
作者
褚金奎
尉达
+2 位作者
张钟元
于灏
宋涛
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2023年第10期114-120,共7页
四足机器人具有地形适应能力强,行动灵活的特点,适用于抢险救援以及星际探索等复杂环境。该文为了实现卫星拒止环境中四足机器人的自主导航,并提升系统的抗干扰性,提出了一种基于偏振定向原理的多源信息融合算法,并将该算法应用于四足...
四足机器人具有地形适应能力强,行动灵活的特点,适用于抢险救援以及星际探索等复杂环境。该文为了实现卫星拒止环境中四足机器人的自主导航,并提升系统的抗干扰性,提出了一种基于偏振定向原理的多源信息融合算法,并将该算法应用于四足机器人的平面导航规划中。首先,基于卡尔曼滤波方法,设计了“偏振光+惯性+地磁”的多传感器紧耦合导航算法,并通过主动干扰实验,验证融合航向角的鲁棒性,在光干扰下,航向角标准差较融合前减小64.8%,电磁干扰环境下基本不受影响;然后,基于该导航算法设计了四足机器人的平面循迹对比实验,结果表明该算法推算的路径绝对轨迹误差(ATE)两圈平均值为0.273 m,较传统磁航角参考算法减少了50.1%,较偏振角参考算法减少了35.2%。实验验证了该组合导航算法的航向鲁棒性得到有效提升,且适用于四足机器人在卫星拒止环境的自主导航。
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关键词
偏振光定向
方法
多源组合导航
四足机器人
卡尔曼滤波
平面轨迹控制
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职称材料
题名
天空偏振模式对仿生偏振光定向的影响及实验
被引量：
10
1
作者
范晨
胡小平
何晓峰
练军想
王玉杰
机构
国防科技大学机电工程与自动化学院
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期2429-2437,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.61104201)
国防科技大学科研计划资助项目(No.JC14-03-04)
文摘
针对工程应用中仿生偏振光罗盘易受天气和太阳位置等因素的影响,存在定向精度低、稳定性差等问题,研究了天空偏振模式对偏振光定向的影响机理。建立了含有偏振模型误差的偏振光定向模型,推导了仿生偏振光罗盘的航向角解算方法;然后系统分析了模型误差对偏振光定向精度的影响机理,指出了载体水平角和太阳高度角是决定模型误差影响程度的主要因素;最后设计了静态实验与跑车测试,评估了不同水平角和太阳高度角时,模型误差对偏振光定向精度的影响。结果表明:当太阳高度角hs<40°时,偏振光定向误差为0.729°;当40°<hs<75°时,误差为3.764°;精度明显降低。另外,载体水平角越大,模型误差角对定向精度的影响程度也越显著;载体水平时,定向误差为0.323°,而倾斜后误差增大为1.352°。文中对仿生偏振光定向的影响机理分析为补偿偏振模型误差,实现高精度偏振光定向提供了理论依据。
关键词
偏振光
导航
天空偏振模型
偏振光定向
定向
算法
航向角误差
Keywords
polarized light navigation
skylight polarization pattern
polarized orientation
orientation algorithm
heading angle error
分类号
V249.32 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
O436.3 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法
被引量：
6
2
作者
范晨
何晓峰
范颖
胡小平
张礼廉
于化鹏
机构
国防科技大学智能科学学院
军事科学院国防科技创新研究院
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期231-236,共6页
基金
国家自然科学基金项目(61773394,61573371,61803381)
国防科技大学科研计划(ZK18-03-24)。
文摘
本文针对目前偏振视觉定向难以满足三维空间内运动水平姿态变化时的定向需求、动态适应性差以及微惯性系统漂移大的问题,提出了一种基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法。首先,为了减少偏振测量噪声,利用标准大气Rayleigh散射模型,给出了一种基于大气偏振视觉图像的太阳矢量优化估计算法;其次推导了基于卡尔曼滤波的微惯性/偏振视觉组合定向算法,该算法利用微惯性信息对偏振视觉定向进行水平角补偿,可以获得三维空间内的运动姿态并且动态性能高;最后进行了飞行仿真与车载实验验证。实验结果表明,融合微惯性信息补偿水平姿态与组合滤波后,车载航向误差不随时间累积且均方根误差仅为0.75°,与偏振视觉定向相比,定向精度提升可达60%以上。同时在不增加偏振图像计算量的基础上,将定向输出频率从1 Hz提高至100 Hz,显著增强了偏振视觉定向的动态适应性,具有较大的应用前景。
关键词
大气
偏振光定向
组合导航
卡尔曼滤波
微惯性系统
Keywords
atmospheric polarized orientation
integrated navigation
Kalman filtering
micro-inertial navigation system
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
基于多源信息紧耦合的四足机器人平面导航方法
被引量：
2
3
作者
褚金奎
尉达
张钟元
于灏
宋涛
机构
大连理工大学机械工程学院
出处
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2023年第10期114-120,共7页
基金
国家自然科学基金(52175265,51675076,52275281)
国家自然科学基金创新研究群体项目(51621064)
中国高校基本科研业务费(DUT21ZD101,DUT21GF308,DUT20LAB303)。
文摘
四足机器人具有地形适应能力强,行动灵活的特点,适用于抢险救援以及星际探索等复杂环境。该文为了实现卫星拒止环境中四足机器人的自主导航,并提升系统的抗干扰性,提出了一种基于偏振定向原理的多源信息融合算法,并将该算法应用于四足机器人的平面导航规划中。首先,基于卡尔曼滤波方法,设计了“偏振光+惯性+地磁”的多传感器紧耦合导航算法,并通过主动干扰实验,验证融合航向角的鲁棒性,在光干扰下,航向角标准差较融合前减小64.8%,电磁干扰环境下基本不受影响;然后,基于该导航算法设计了四足机器人的平面循迹对比实验,结果表明该算法推算的路径绝对轨迹误差(ATE)两圈平均值为0.273 m,较传统磁航角参考算法减少了50.1%,较偏振角参考算法减少了35.2%。实验验证了该组合导航算法的航向鲁棒性得到有效提升,且适用于四足机器人在卫星拒止环境的自主导航。
关键词
偏振光定向
方法
多源组合导航
四足机器人
卡尔曼滤波
平面轨迹控制
Keywords
polarized light orientation method
multi source integrated navigation
quadruped robot
Kalman filtering
planar trajectory control
分类号
TN967.2 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
天空偏振模式对仿生偏振光定向的影响及实验
范晨
胡小平
何晓峰
练军想
王玉杰
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于微惯性/偏振视觉的组合定向方法
范晨
何晓峰
范颖
胡小平
张礼廉
于化鹏
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于多源信息紧耦合的四足机器人平面导航方法
褚金奎
尉达
张钟元
于灏
宋涛
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2023
2
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职称材料
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