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基于大气偏振光的航向角探测系统 预览
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作者 王玉波 杨江涛 +3 位作者 唐军 刘俊 申冲 秦丽 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第3期127-131,共5页
基于大气偏振光的航向角探测系统在大气偏振模式具有偏振态分布稳定性的基础上,对大气偏振模式进行偏振态检测,确定大气偏振模式对称轴即太阳子午线位置,利用加速度计测量俯仰角和横滚角,调整天顶点在成像面的投影位置,进而准确解算出... 基于大气偏振光的航向角探测系统在大气偏振模式具有偏振态分布稳定性的基础上,对大气偏振模式进行偏振态检测,确定大气偏振模式对称轴即太阳子午线位置,利用加速度计测量俯仰角和横滚角,调整天顶点在成像面的投影位置,进而准确解算出航向角信息,验证了所述方法的有效性,最大动态误差为1. 74°,平均误差为0. 16°。该系统能够稳定输出导航角度,可以满足实时测试,具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 仿生导航 偏振光导航 偏振图像信息 大气偏振模式 图像特征提取
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基于PSO算法的多UUV导航方法 预览
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作者 王磊 王国臣 范世伟 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第3期272-276,共5页
无人水下航行器(UUV)协同导航过程中,惯性导航系统(INS)在水下工作时的定位误差随时间累积,在不升出天线的情况下,难以利用全球定位系统(GPS)对惯导误差进行修正,地磁导航虽可以在水下修正惯导系统的误差,但传统的地磁匹配导航对先验地... 无人水下航行器(UUV)协同导航过程中,惯性导航系统(INS)在水下工作时的定位误差随时间累积,在不升出天线的情况下,难以利用全球定位系统(GPS)对惯导误差进行修正,地磁导航虽可以在水下修正惯导系统的误差,但传统的地磁匹配导航对先验地磁图过于依赖。受到生物利用地磁进行导航行为的启发,文中针对多UUV仿生协同导航问题,提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的多UUV仿生协同导航方法,将导航过程归结为多目标搜索问题,通过共享UUV间的信息,完成导航任务,实时对惯导系统进行定位误差的修正。仿真结果证实了该方法的有效性。 展开更多
关键词 无人水下航行器 协同导航 仿生导航 粒子群优化算法
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仿生光磁导航技术发展研究综述 预览
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作者 刘俊 赵菁 +4 位作者 赵慧俊 刘晓晨 郭肖亭 唐军 申冲 《飞控与探测》 2019年第4期14-25,共12页
仿生导航是在仿生技术基础上发展起来的新型导航技术方法,该方法融合了仿生技术的优点,因其抗干扰性强、适应范围广的特点,迎来了研究的热潮。从仿生光流导航、仿生偏振光导航、仿生类脑导航和仿生地磁导航四个角度对近年来大量的相关... 仿生导航是在仿生技术基础上发展起来的新型导航技术方法,该方法融合了仿生技术的优点,因其抗干扰性强、适应范围广的特点,迎来了研究的热潮。从仿生光流导航、仿生偏振光导航、仿生类脑导航和仿生地磁导航四个角度对近年来大量的相关文献进行了综合性地整理和分析,阐述了其导航原理、发展现状和动态,对其未来的发展前景进行了展望,指出了限制现有技术的难点和瓶颈,对未来仿生导航技术的发展提供了参考,有一定的指导作用。 展开更多
关键词 仿生导航 光流 偏振光 类脑 地磁
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大气偏振模式图分布及仿生偏振导航技术
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作者 褚金奎 关乐 +4 位作者 李世奇 张然 金仁成 崔岩 王立鼎 《遥感学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期969-979,共11页
大气偏振效应不仅可应用于高分辨率定量遥感,其偏振场模式图还可作为偏振导航的信息源。大气偏振场模式图在不同时空与天气条件下对偏振传感器的导航精度有重要影响,天空偏振场图的精确获取与建模、测量精度与误差分析是研究的重要内容... 大气偏振效应不仅可应用于高分辨率定量遥感,其偏振场模式图还可作为偏振导航的信息源。大气偏振场模式图在不同时空与天气条件下对偏振传感器的导航精度有重要影响,天空偏振场图的精确获取与建模、测量精度与误差分析是研究的重要内容。本文从大气偏振模式图的分布和偏振导航传感器两方面介绍仿生偏振导航技术的研究进展。首先介绍瑞利散射理论、米氏散射理论和基于矢量传输方程的偏振模式图光场分布理论,总结了不同方法的适用范围;其次分别介绍日光和月光、陆地和海洋等不同时间、空间环境以及不同天气条件下的偏振模式图分布测试结果,并对比分析了理论仿真与测试结果的异同,同时又介绍了基于云解算的偏振模式图精度测试误差分析;最后通过介绍偏振导航传感器装置的发展历史和研究成果,指出偏振导航应用于组合导航中的广阔前景。目前,本课题组已研制的偏振光导航传感器室内精度可达0.1°,验证了天空偏振光场模式图的客观有效性,为高分辨率偏振遥感技术提供了技术证明。 展开更多
关键词 大气光学 偏振光场 仿生导航 偏振导航 组合导航
融合深度信息的RatSLAM仿生算法研究 预览
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作者 卞程远 凌有铸 陈孟元 《陕西理工大学学报:自然科学版》 2018年第4期44-50,共7页
在获取场景的视觉图像时,传统/atSLAM仿生导航算法无法获得场景中物体的距离信息,使得闭环检测的误匹配率高,导致机器人在导航过程中导航精度不高.采用深度相机Kinect来采集场景图像,分别用图像直方图法和相机标定技术对采集的图像颜... 在获取场景的视觉图像时,传统/atSLAM仿生导航算法无法获得场景中物体的距离信息,使得闭环检测的误匹配率高,导致机器人在导航过程中导航精度不高.采用深度相机Kinect来采集场景图像,分别用图像直方图法和相机标定技术对采集的图像颜色特征和深度信息进行提取,将提取的信息存储并作为RGB-D视觉模板,通过闭环检测实现对位姿感知细胞的姿态及经历图的修正,将深度信息融入传统RatSLAM模型,实现了RatSLAM仿生算法的合理改进. 展开更多
关键词 深度相机 仿生导航 深度信息 导航精度
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一种平行接近的地磁梯度仿生导航方法 预览
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作者 王琼 周军 《西北工业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期611-617,共7页
针对地磁导航受到先验地磁图的精度制约的问题,借鉴平行接近法的思想提出一种地磁梯度仿生导航方法。受生物可以利用地磁信息进行无先验信息导航的行为的启发,将导航过程归结为多目标值收敛问题,建立仿生导航模型。在导航过程中引入... 针对地磁导航受到先验地磁图的精度制约的问题,借鉴平行接近法的思想提出一种地磁梯度仿生导航方法。受生物可以利用地磁信息进行无先验信息导航的行为的启发,将导航过程归结为多目标值收敛问题,建立仿生导航模型。在导航过程中引入地磁场梯度信息,借鉴平行接近法对航向角进行解算,提出一种无需任何地磁先验信息,完全依靠实测地磁数据进行导航的方法,并通过仿真实验验证了该方法有效性。 展开更多
关键词 地磁导航 梯度 平行接近法 仿生导航 约束优化
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Study on polarized optical flow algorithm for imaging bionic polarization navigation micro sensor
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作者 关乐 刘胜 +3 位作者 李世奇 林威 翟立媛 褚金奎 《光电子快报:英文版》 EI 2018年第3期220-225,共6页
At present, both the point source and the imaging polarization navigation devices only can output the angle information,which means that the velocity information of the carrier cannot be extracted from the polarizatio... At present, both the point source and the imaging polarization navigation devices only can output the angle information,which means that the velocity information of the carrier cannot be extracted from the polarization field pattern directly.Optical flow is an image-based method for calculating the velocity ofpixel point movement in an image. However, forordinary optical flow, the difference in pixel value as well as the calculation accuracy can be reduced in weak light.Polarization imaging technology has the ability to improve both the detection accuracy and the recognition probability ofthe target because it can acquire the extra polarization multi-dimensional information of target radiation or reflection. Inthis paper, combining the polarization imaging technique with the traditional optical flow algorithm, a polarizationoptical flow algorithm is proposed, and it is verified that the polarized optical flow algorithm has good adaptation in weaklight and can improve the application range of polarization navigation sensors. This research lays the foundation for dayand night all-weather polarization navigation applications in future. 展开更多
关键词 POLARIZED optical flow algorithm IMAGING BIONIC POLARIZATION NAVIGATION micro SENSOR
基于网格细胞到位置细胞转换的位置估计模型 预览 被引量:1
8
作者 周阳 吴德伟 《电子与信息学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期2272-2276,共5页
为实现运行体智能自主定位,该文提出一种基于网格细胞到位置细胞转换的位置估计模型。结合网格细胞和位置细胞的放电机理以及它们之间的信息转换关系,将位置估计模型分为空间环境学习与记忆、运动状态感知和位置估计3部分,给出了各个部... 为实现运行体智能自主定位,该文提出一种基于网格细胞到位置细胞转换的位置估计模型。结合网格细胞和位置细胞的放电机理以及它们之间的信息转换关系,将位置估计模型分为空间环境学习与记忆、运动状态感知和位置估计3部分,给出了各个部分实现原理和具体操作步骤,最后利用提出的模型对运行体定位问题进行了仿真实验。结果表明,所提模型能实现运行体自主定位,且定位性能可通过改变模型中网格细胞和位置细胞参数进行调整。 展开更多
关键词 仿生导航 位置估计 网格细胞 位置细胞 径向基函数神经网络
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Improved Computational Model of Grid Cells Based on Column Structure 预览
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作者 Yang Zhou Dewei Wu +1 位作者 Weilong Li Jia Du 《哈尔滨工业大学学报:英文版》 EI CAS 2016年第3期44-52,共9页
To simulate the firing pattern of biological grid cells, this paper presents an improved computationalmodel of grid cells based on column structure. In this model, the displacement along different directions isprocess... To simulate the firing pattern of biological grid cells, this paper presents an improved computationalmodel of grid cells based on column structure. In this model, the displacement along different directions isprocessed by modulus operation, and the obtained remainder is associated with firing rate of grid cell. Comparedwith the original model, the improved parts include that: the base of modulus operation is changed, and thefiring rate in firing field is encoded by Gaussian-like function. Simulation validates that the firing patterngenerated by the improved computational model is more consistent with biological characteristic than originalmodel. Besides, the firing pattern is badly influenced by the cumulative positioning error, but the computationalmodel can also generate the regularly hexagonal firing pattern when the real-time positioning results aremodified. 展开更多
关键词 GRID cells FIRING PATTERN BIONIC NAVIGATION
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蛇怪蜥蜴踏水奔跑机理研究及仿生机构设计 被引量:2
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作者 张仲志 高飞 +3 位作者 宋彬 郭劭琰 吕建刚 马超 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期760-768,共9页
摘要:蛇怪蜥蜴踏水奔跑过程中,脚掌会在气穴封闭前移出水面,并不断调整姿态适应变化的流场.为分析踏水机理,增加了对出水过程的研究,建立了脚掌进出水流体动力学模型,运用RNG(renormalization group)k-ε湍流方程,结合气穴扩... 摘要:蛇怪蜥蜴踏水奔跑过程中,脚掌会在气穴封闭前移出水面,并不断调整姿态适应变化的流场.为分析踏水机理,增加了对出水过程的研究,建立了脚掌进出水流体动力学模型,运用RNG(renormalization group)k-ε湍流方程,结合气穴扩张收缩变化,获得了最优上提时间.进一步针对脚掌姿态调整行为,解析了3维驱动力随入水角度的变化规律,推导了托举力与速度的数学函数,并通过实验初步验证了数值计算模型的正确性.以蛇怪蜥蜴为仿生对象,将脚掌往复踏水转变为叶片旋转击水,设计了水面矢量推进器,增加了驱动力输出维数,建立流体动力学模型,分析了叶片数量对力学性能的影响.进行推进器应用实验,实现了水面平台在10.6°仰角下的滑水航行. 展开更多
关键词 踏水机理 固液作用 仿生设计 滑水航行
Biologically inspired model of path integration based on head direction cells and grid cells
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作者 Yang ZHOU De-wei WU 《信息与电子工程前沿:英文版》 SCIE EI CSCD 2016年第5期435-448,共14页
Some neurons in the brain of freely moving rodents show special firing pattern. The firing of head direction cells(HDCs) and grid cells(GCs) is related to the moving direction and distance, respectively. Thus, it is c... Some neurons in the brain of freely moving rodents show special firing pattern. The firing of head direction cells(HDCs) and grid cells(GCs) is related to the moving direction and distance, respectively. Thus, it is considered that these cells play an important role in the rodents' path integration. To provide a bionic approach for the vehicle to achieve path integration, we present a biologically inspired model of path integration based on the firing characteristics of HDCs and GCs. The detailed implementation process of this model is discussed. Besides, the proposed model is realized by simulation, and the path integration performance is analyzed under different conditions. Simulations validate that the proposed model is effective and stable. 展开更多
关键词 路径积分 模型基 细胞 整合 生物 网格 头部 放电模式
基于SAE云平台的仿生偏振导航测量误差分析 预览 被引量:1
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作者 吴水平 关桂霞 +4 位作者 焦健楠 王雪琪 柯子博 褚金奎 晏磊 《全球定位系统》 CSCD 2016年第2期43-49,共7页
针对利用自然偏振特性的自主导航——仿生偏振导航,天空偏振光分布模式与载体的地理位置及航向间的映射关系,研究不同天气条件下的仿生偏振导航测量误差情况,提出利用测量误差参数值修正系统测量误差。对导航定位而言,测量计算的精度对... 针对利用自然偏振特性的自主导航——仿生偏振导航,天空偏振光分布模式与载体的地理位置及航向间的映射关系,研究不同天气条件下的仿生偏振导航测量误差情况,提出利用测量误差参数值修正系统测量误差。对导航定位而言,测量计算的精度对于导航定位是至关重要的。对不同天气条件下,多导航单元进行方位角测量,利用云计算对大量的测量数据进行仪器误差和随机误差分析,进而得到误差参数值,为提高仪器的测量精度提供评估依据。 展开更多
关键词 云计算 仿生 偏振 导航 误差
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强干扰环境下的自主导航与控制新技术 预览
13
作者 张霄 王悦 郭雷 《自动化博览》 2015年第4期68-72,共5页
中小型无人机应用广泛,但飞行过程中易受高压线电磁泄漏、广播电台、雷达站甚至人为无线电波干扰的影响,传统的导航与控制系统存在极大的安全隐患。本文阐述了强干扰环境下不依赖卫星的仿生自主导航技术的发展现状和最新进展;针对无人... 中小型无人机应用广泛,但飞行过程中易受高压线电磁泄漏、广播电台、雷达站甚至人为无线电波干扰的影响,传统的导航与控制系统存在极大的安全隐患。本文阐述了强干扰环境下不依赖卫星的仿生自主导航技术的发展现状和最新进展;针对无人机导航与控制系统存在的多源干扰影响,论述了多传感器系统抗干扰滤波的必要性及应用条件;从内部组成、功能参数与应用等方面论述了国内外具有代表性的中小型无人机用抗干扰自动驾驶仪。指出仿生导航技术与抗干扰滤波技术是实现强干扰环境下的中小型无人机安全、可靠飞行的重要保障。 展开更多
关键词 导航制导与控制 仿生导航 抗干扰滤波 自动驾驶仪 中小型无人机
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大气偏振光导航技术 预览
14
作者 刘俊 唐军 申冲 《导航定位与授时》 2015年第2期1-6,共6页
为克服现有导航技术在战场应用中存在的不足,借鉴生物光学导航机理,开发新的导航方式,是未来导航技术研究的一个重要发展趋势。本文对自然界中的昆虫光学导航机理进行了介绍和分析,并对大气偏振光导航的发展趋势进行了探讨,提出了... 为克服现有导航技术在战场应用中存在的不足,借鉴生物光学导航机理,开发新的导航方式,是未来导航技术研究的一个重要发展趋势。本文对自然界中的昆虫光学导航机理进行了介绍和分析,并对大气偏振光导航的发展趋势进行了探讨,提出了大气振光导航技术发展过程中需要解决的关键问题。 展开更多
关键词 仿生技术 大气偏振光 偏振光导航 惯性/偏振光组合导航
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仿生偏振光定向算法及误差分析 预览 被引量:4
15
作者 王玉杰 胡小平 +1 位作者 练军想 先治文 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期211-216,共6页
基于标准大气偏振模型,研究了仿生偏振光定向原理,推导了当载体倾斜时的航向角计算方法,分析了各项误差源对航向角估计误差的影响。结果表明:若已知载体的水平角,可根据偏振角解算出载体航向角;引起定向误差的主要因素来自于仿生偏振... 基于标准大气偏振模型,研究了仿生偏振光定向原理,推导了当载体倾斜时的航向角计算方法,分析了各项误差源对航向角估计误差的影响。结果表明:若已知载体的水平角,可根据偏振角解算出载体航向角;引起定向误差的主要因素来自于仿生偏振光传感器误差和载体的水平角误差,太阳位置误差的因素可以忽略;当太阳高度角小于50°、载体水平角小于20°时,仿生偏振光定向的精度约等于偏振角的测量精度,即定向精度约为0.2°。 展开更多
关键词 仿生导航 天空偏振光 定向算法 航向角误差
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基于沙蚁POL-神经元模型的航向角处理方法 预览 被引量:3
16
作者 王波 高隽 +1 位作者 范之国 王昕 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期28-34,共7页
沙蚁POL-神中经元对天空偏振光的感知机理为研究仿生偏振光导航方法提供了仿生基础。针对其信号处理方法中存在的测角歧义性问题,通过分析POL-神经元模型的测角原理,提出了一种基于高阶多项式拟合的航向角处理方法,并根据航向角随模... 沙蚁POL-神中经元对天空偏振光的感知机理为研究仿生偏振光导航方法提供了仿生基础。针对其信号处理方法中存在的测角歧义性问题,通过分析POL-神经元模型的测角原理,提出了一种基于高阶多项式拟合的航向角处理方法,并根据航向角随模型参考轴旋转角度的变化规律,将模型的有效测角范围由[-45°,45°]线性地增加到[0°,180°]。最后,利用四通道偏振光导航传感器对该方法进行了实验验证。理论与实测结果表明,该方法能有效解决POL-神经元模型中存在的航向角歧义性问题,并可显著提高模型的测角范围。 展开更多
关键词 沙蚁 偏振光导航 POL-神经元模型 仿生导航
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基于MSP430的仿生偏振光导航传感器的设计与实现 预览 被引量:2
17
作者 褚金奎 林林 +1 位作者 陈文静 王寅龙 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第8期107-110,115共5页
根据沙漠蚂蚁Cataglyphis的导航机理,采用分段导航算法研制了以MSP430为控制核心的偏振光导航传感器。该传感器利用分段算法通过变化明显的两路电压信号计算导航角,分辨率高,采用混合信号处理器降低传感器功耗,无线通信方式增加了信号... 根据沙漠蚂蚁Cataglyphis的导航机理,采用分段导航算法研制了以MSP430为控制核心的偏振光导航传感器。该传感器利用分段算法通过变化明显的两路电压信号计算导航角,分辨率高,采用混合信号处理器降低传感器功耗,无线通信方式增加了信号传输距离和灵活性,方便应用。分析了传感器导航机理和分段导航算法;设计传感器的硬件电路和软件程序,制作传感器样机;为了测试传感器的性能,在标定平台上进行了实验,并处理实验数据,得出传感器原始误差在±0.6°以内,误差补偿后导航精度在±0.2°以内。实验证实:偏振光传感器自主导航,精度高,性能稳定,在导航系统中有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 仿生 偏振光 传感器 导航 MSP430
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基于偏振光传感器的移动机器人导航实验 预览 被引量:23
18
作者 褚金奎 陈文静 +1 位作者 王洪青 戎成功 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期 2419-2426,共8页
根据沙蚁Cataglyphis的导航机理研制了一种检测天空偏振光的导航传感器。为测试传感器室外导航性能,设计了采用传感器输出的航向角控制移动机器人按特定轨迹运动的实验。首先,介绍传感器的结构原理及功能模型,为提高传感器精度,在室内... 根据沙蚁Cataglyphis的导航机理研制了一种检测天空偏振光的导航传感器。为测试传感器室外导航性能,设计了采用传感器输出的航向角控制移动机器人按特定轨迹运动的实验。首先,介绍传感器的结构原理及功能模型,为提高传感器精度,在室内用光学积分球模拟天空偏振光源,用精密转台对传感器输出角度进行补偿,补偿后传感器误差在±0.2°以内。然后,简要说明采用的移动机器人平台结构和采用传感器导航的方法。最后,描述导航实验过程,得到了利用光电编码盘输出角度信息与利用偏振光传感器输出航向角两种导航方法的对比实验结果。结果显示,偏振光传感器导航相对于光电编码盘较为精确,二者平均位置误差分别是1.17cm和31.6cm。实验证实偏振光传感器误差不随时间累积,能够自主完成移动机器人导航,可用于移动载体自主导航系统。 展开更多
关键词 仿生机器人 移动机器人 天空偏振光 传感器 导航
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Orientation Mechanism Based on Insect Polarization Navigation 预览
19
作者 关桂霞 陈家斌 +2 位作者 晏磊 吴太夏 吴波 《北京理工大学学报:英文版》 EI CAS 2010年第2期191-195,共5页
A method to determine the direction angle for bionic navigation is proposed. In order to do it,observation models of polarized light were obtained through full-sky imaging polarimetry,and the symmetry line (solar meri... A method to determine the direction angle for bionic navigation is proposed. In order to do it,observation models of polarized light were obtained through full-sky imaging polarimetry,and the symmetry line (solar meridian) was detected firstly; then the angle between solar meridian and the system moving direction was derived from simultaneous model,and the relative position of the sun was calculated by astronomical knowledge; finally,the direction angle for bionic navigation was evaluated by utilizing sun azimuth to revise the angle between solar meridian and the system moving direction. This study improves previous conception with the changing solar meridian as a reference direction (0°) and provides a theoretic foundation for polarized light to be applied into navigation. 展开更多
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基于虚拟仪器的仿生偏振光测试系统的研究 预览
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作者 金仁成 刘利兵 +1 位作者 褚金奎 赵开春 《微纳电子技术》 CAS 2007年第7期 453-456,共4页
针对研制仿生微纳导航传感器的需要,设计了一种基于虚拟仪器的仿生偏振光测试系统。介绍了仿沙蚁偏振光测试模型及装置,给出测试系统的总体框架,对系统的硬件设计和基于Lab-VIEW的软件开发进行了探讨。最后采用测试系统进行了仿生偏... 针对研制仿生微纳导航传感器的需要,设计了一种基于虚拟仪器的仿生偏振光测试系统。介绍了仿沙蚁偏振光测试模型及装置,给出测试系统的总体框架,对系统的硬件设计和基于Lab-VIEW的软件开发进行了探讨。最后采用测试系统进行了仿生偏振测角实验,实验结果达到了预期的目标。 展开更多
关键词 仿生导航 偏振光测试 虚拟仪器
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