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基于运动约束的无监督单目视觉里程计
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作者 计志威 刘安东 +5 位作者 付明磊 孙虎 张文安 金锦峰 Ryhor Prakapovich Uladzislau Sychou 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1545-1554,共10页
针对视觉里程计易受到动态物体及遮挡因素影响导致的位姿估计准确度低、鲁棒性差等问题,提出一种基于运动约束的无监督视觉里程计算法。首先通过最小重投影误差方法处理了大范围场景中的前景遮挡,考虑到现实场景中的运动物体影响,结合... 针对视觉里程计易受到动态物体及遮挡因素影响导致的位姿估计准确度低、鲁棒性差等问题,提出一种基于运动约束的无监督视觉里程计算法。首先通过最小重投影误差方法处理了大范围场景中的前景遮挡,考虑到现实场景中的运动物体影响,结合光流估计设计了一种运动掩膜处理方法,有效剔除了场景中动态物体像素信息;其次,对于场景中的重复结构和均匀纹理区域,通过数据驱动从轨迹数据中学习车辆的行为模式,建立运动学约束,将车辆运动模型建模为多源时间序列回归模型,避免陷入局部解;最后,结合运动掩膜与运动学模型约束所设计的无监督深度学习框架,对单目相机运动位姿及场景深度进行同步估计,提高了位姿估计精度及模型适应性。在KITTI道路公开数据集和校园低速无人车平台上的实验结果表明,所设计算法的位姿估计精度及深度估计精度优于目前主流无监督单目视觉里程计方法。 展开更多
关键词 视觉里程计 无监督学习 深度估计 位姿估计 运动约束
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基于运动约束的航姿系统误差自主补偿方法
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作者 杨波 刘枫 +1 位作者 薛亮 刘云峰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2099-2106,共8页
为了提高车载捷联航姿系统的长航时定姿精度,提出利用载车的运动约束条件对航姿系统误差进行在线自主补偿。首先,对航姿系统的传感器误差、安装误差等进行分析与建模,选取航姿系统的各项误差作为误差补偿滤波的系统状态,建立系统状态方... 为了提高车载捷联航姿系统的长航时定姿精度,提出利用载车的运动约束条件对航姿系统误差进行在线自主补偿。首先,对航姿系统的传感器误差、安装误差等进行分析与建模,选取航姿系统的各项误差作为误差补偿滤波的系统状态,建立系统状态方程。然后,根据发射车等特种车辆的运动特点,利用车辆运动约束条件,将载车行驶过程中航姿系统的速度输出在车体坐标系横向和垂向上的投影分量作为误差补偿滤波的量测,推导获得误差补偿滤波的量测方程。最后,采用卡尔曼滤波设计航姿系统误差在线估计算法。实验结果表明,所提方法能够自主有效地补偿航姿系统的积累误差,经过1200 s的跑车实验,系统的航姿误差始终保持有效收敛,其中航向精度优于3.4′,水平姿态精度优于0.4′。 展开更多
关键词 车载航姿系统 误差补偿 运动约束 卡尔曼滤波
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基于运动约束的移动机器人路径规划 被引量:7
3
作者 陈艺文 江文松 +1 位作者 杨力 罗哉 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1186-1193,共8页
针对A*算法路径规划中存在的转折冗余、安全性低、不符合移动机器人非完整约束模型等问题,提出一种基于运动约束的路径规划算法。首先,通过挪移处理使A*算法规划的路径点适度远离障碍物。然后,剔除无障碍路径点间节点,获取路径必经转折... 针对A*算法路径规划中存在的转折冗余、安全性低、不符合移动机器人非完整约束模型等问题,提出一种基于运动约束的路径规划算法。首先,通过挪移处理使A*算法规划的路径点适度远离障碍物。然后,剔除无障碍路径点间节点,获取路径必经转折点。最后考虑机器人运动约束,以转折点位姿为局部目标,引导混合A*二次规划路径。实验结果表明,改进算法比传统A*算法提高了65%的安全距离,无冗余转向,路径具有位姿连续性,可以保证机器人的平稳、高效、安全的移动。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 A*算法 运动约束 混合A*算法
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面向多体动力学仿真的零部件运动约束识别与应用 被引量:12
4
作者 许文良 张树有 +1 位作者 伊国栋 傅云 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期137-142,共6页
零部件运动约束的添加是多体动力学仿真建模过程中的重要环节。通过零部件CAD模型定位关系的分析,提出运动约束度及其运算规则,从零部件CAD模型的定位信息中识别运动约束信息,并分别进行零部件平动约束度和转动约束度的归并运算,求取模... 零部件运动约束的添加是多体动力学仿真建模过程中的重要环节。通过零部件CAD模型定位关系的分析,提出运动约束度及其运算规则,从零部件CAD模型的定位信息中识别运动约束信息,并分别进行零部件平动约束度和转动约束度的归并运算,求取模型的运动约束信息,实现零部件运动约束的自动添加。该方法在低压断路器的仿真试验中得到验证,结果表明该方法是可行的。 展开更多
关键词 运动约束 运动约束识别 多体动力学仿真
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附加运动约束提高GPS/INS导航参数估计精度 被引量:8
5
作者 柴艳菊 阳仁贵 +3 位作者 王海涛 钟世明 欧吉坤 袁运斌 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期28-32,共5页
针对GPS/INS组合数据融合处理中存在的仅利用GPS观测信息不能准确估计全部状态参数的问题,提出了将不同运动环境或运动条件下部分参数满足一些特定的条件作为虚拟观测输入滤波器,形成附加运动约束的GPS/INS组合模式的新思路,其关键是如... 针对GPS/INS组合数据融合处理中存在的仅利用GPS观测信息不能准确估计全部状态参数的问题,提出了将不同运动环境或运动条件下部分参数满足一些特定的条件作为虚拟观测输入滤波器,形成附加运动约束的GPS/INS组合模式的新思路,其关键是如何对附加的运动信息建立准确的函数模型和合理定权。以倍受人们关注的GPS卫星不足4颗时,附加速度高程约束的GPS/INS紧组合模式为例,详细介绍新算法的实施过程。结果表明,新算法能有效提高GPS部分中断情况下的组合系统的导航精度。 展开更多
关键词 GPS/INS组合系统 秩亏 虚拟观测 运动约束 观测定权
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Wilson-θ法直接积分的运动约束和计算扰动 被引量:13
6
作者 黄庆丰 王全凤 胡云昌 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期477-481,共5页
Wilson-θ法的积分过程一般不可能同时既符合计算假设规定的运动约束条件又满足动力平衡方程,时间步长内附加了一个计算扰动影响。由Wilson-θ法积分计算出的时间步长终点不平衡加速度和系统的动力平衡方程,本文导出了时间步长内计算扰... Wilson-θ法的积分过程一般不可能同时既符合计算假设规定的运动约束条件又满足动力平衡方程,时间步长内附加了一个计算扰动影响。由Wilson-θ法积分计算出的时间步长终点不平衡加速度和系统的动力平衡方程,本文导出了时间步长内计算扰动的确定方法,并进一步采用①同步计算消除计算扰动效应和②后续步计算消除计算扰动效应,两种途径抵消其不利影响。算例指出,本文方法有效减少Wilson-θ法直接积分结果的误差和超越现象,提高了计算稳定性。 展开更多
关键词 WILSON-Θ法 运动约束 动力平衡 计算扰动 抵消
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车辆运动约束在SINS/OD系统故障检测中的应用 被引量:10
7
作者 翁浚 成研 +1 位作者 秦永元 严恭敏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期406-410,共5页
为了提高捷联惯导系统与里程计组合导航系统在里程计发生故障后的导航性能,在传统的故障检测算法的基础上,考虑了车辆运动约束条件在陆地导航系统中的特点,设计了两层基于残差的卡方故障检测算法,推导了在里程计故障后的车辆约束量测构... 为了提高捷联惯导系统与里程计组合导航系统在里程计发生故障后的导航性能,在传统的故障检测算法的基础上,考虑了车辆运动约束条件在陆地导航系统中的特点,设计了两层基于残差的卡方故障检测算法,推导了在里程计故障后的车辆约束量测构造与滤波方案。采用传统单层与两层故障检测算法对80 km的车载导航数据进行了处理,试验证明,传统单层算法在里程计出现时长为2000 s的输出故障后,定位无法再次收敛。两层故障检测算法在里程计出现故障后能够顺利完成导航任务,里程计故障期间位置导航精度与无故障时相比仅相差2 m,提高了里程计发生故障后的导航性能。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 故障检测技术 残差卡方检验 车辆运动约束
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具有非线性运动约束输液曲管振动的分岔 被引量:19
8
作者 王琳 倪樵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期67-69,共3页
研究了具有非线性运动约束输液曲管在系统参数区域内振动的分岔现象。基于牛顿法推导出了输液曲管模型面内振动的非线性控制方程,利用微分求积法将系统的偏微分方程转化为关于时间域的二阶常微分方程组;在此基础之上,采用数值迭代技术... 研究了具有非线性运动约束输液曲管在系统参数区域内振动的分岔现象。基于牛顿法推导出了输液曲管模型面内振动的非线性控制方程,利用微分求积法将系统的偏微分方程转化为关于时间域的二阶常微分方程组;在此基础之上,采用数值迭代技术求解了输液曲管的非线性动力学方程。数值模拟表明,输液曲管在系统多种参数区域内存有复杂的分岔现象;在这些参数区域内,系统将以静态变形、周期运动和混沌等形式作复杂的振动。 展开更多
关键词 输液曲管 运动约束 分岔 微分求积法
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运动约束亚音速二维粘弹性壁板的非线性颤振 被引量:3
9
作者 唐怀平 李鹏 杨翊仁 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期388-392,共5页
为研究粘弹性悬臂壁板在亚音速气流和非线性运动约束联合作用下的稳定性及非线性颤振,基于Hamilton原理建立了悬臂壁板的运动方程,并采用Galerkin方法将其转化为常微分方程组,在参数平面内研究了系统的颤振失稳及发散失稳边界.采用数值... 为研究粘弹性悬臂壁板在亚音速气流和非线性运动约束联合作用下的稳定性及非线性颤振,基于Hamilton原理建立了悬臂壁板的运动方程,并采用Galerkin方法将其转化为常微分方程组,在参数平面内研究了系统的颤振失稳及发散失稳边界.采用数值模拟方法并根据不同的运动响应将颤振失稳区划分为3个子区域,研究了颤振失稳区内,系统复杂的运动响应.结果表明:系统出现了颤振失稳;非线性因素系统在颤振失稳后处于极限环运动状态;周期-3运动及周期-5运动会伴随着混沌运动产生;随着动压的增大,系统最后将呈现发散运动. 展开更多
关键词 悬臂壁板 运动约束 亚音速流 颤振 分叉 混沌
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机器人辅助腹腔介入治疗的空间运动约束及控制策略 被引量:3
10
作者 熊璟 陈恳 夏泽洋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期612-619,共8页
描述了机器人辅助腹腔介入治疗中的手术规划模型和虚拟夹具(VF)方法,研究了引导型和障碍型两类虚拟夹具的空间运动约束生成方法以及基于导纳控制的综合控制策略.通过建立引力势场和参考方向实现了对控制对象的引导,通过建立斥力势场实... 描述了机器人辅助腹腔介入治疗中的手术规划模型和虚拟夹具(VF)方法,研究了引导型和障碍型两类虚拟夹具的空间运动约束生成方法以及基于导纳控制的综合控制策略.通过建立引力势场和参考方向实现了对控制对象的引导,通过建立斥力势场实现了空间避障(如腹腔内血管及肋骨),从而为手术器械的运动及定位提供了有效的辅助作用.VF的刚度系数可以调节空间运动约束的苛刻程度.单个VF和腹腔3维空间中多个VF的仿真实验验证了空间运动约束和控制算法的有效性.本文的方法适用于类似的遥操作和人机协作系统. 展开更多
关键词 介入治疗 机器人辅助手术规划 虚拟夹具 空间运动约束 导纳控制
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基于运动约束解过约束并联机构变形协调方程 被引量:7
11
作者 韩先国 陈五一 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2005年第3期65-68,共4页
提出利用运动约束关系来间接求解过约束并联机构变形协调方程.首先介绍了该方法的原理,接着分别针对平面和空间过约束并联机构,详述该方法的解决步骤,结果验证了该方法的正确性,从中还可看出该方法在求解复杂过约束并联机构时非常简洁,... 提出利用运动约束关系来间接求解过约束并联机构变形协调方程.首先介绍了该方法的原理,接着分别针对平面和空间过约束并联机构,详述该方法的解决步骤,结果验证了该方法的正确性,从中还可看出该方法在求解复杂过约束并联机构时非常简洁,最后介绍了采用该方法解决多度过约束问题. 展开更多
关键词 约束 并联机构 变形协调方程 运动约束 力学模型
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基于列车运动约束的惯导误差抑制研究 被引量:2
12
作者 杨菊花 于月 +2 位作者 陈光武 刘射德 王迪 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期65-72,共8页
为提高基于GNSS/SINS的列车定位精度,在隧道、路堑等卫星定位不可用区域实现列车的无缝定位,在研究SINS误差模型的基础上,通过引入车辆运动约束条件,在列车低动态运行的情况下,对MIMU输出进行机动判别,推导了捷联惯导的误差模型,进而对... 为提高基于GNSS/SINS的列车定位精度,在隧道、路堑等卫星定位不可用区域实现列车的无缝定位,在研究SINS误差模型的基础上,通过引入车辆运动约束条件,在列车低动态运行的情况下,对MIMU输出进行机动判别,推导了捷联惯导的误差模型,进而对水平姿态进行修正,抑制MEMS系统的误差发散,从而保证在单纯依靠惯导定位情况下的稳定可用。通过仿真和实测结果表明,该方法能够有效抑制SINS误差,为列车提供姿态参考。 展开更多
关键词 GNNS/SINS 运动约束 误差抑制 低动态
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基于运动约束二步聚类Hough变换航迹起始算法 被引量:6
13
作者 李静 潘泉 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第11期2759-2762,共4页
针对基于减法聚类的Hough变换航迹起始法存在的虚假航迹起始率高、目标航迹点缺失严重的问题,提出了一种基于运动二步约束聚类的Hough变换航迹起始法;该算法首先采用直观法滤除部分杂波点;随后利用Hough变换进行低阈值筛选;然后利用减... 针对基于减法聚类的Hough变换航迹起始法存在的虚假航迹起始率高、目标航迹点缺失严重的问题,提出了一种基于运动二步约束聚类的Hough变换航迹起始法;该算法首先采用直观法滤除部分杂波点;随后利用Hough变换进行低阈值筛选;然后利用减法聚类得到多个聚类中心;最后由最近邻法判断出每个样本点所归属于聚类中心,得到目标航迹的数目以及参数;仿真表明,在密集杂波环境下,文章提出的算法的航迹起始概率近似是多级Hough变化航迹起始算法的1.2倍,同时虚假航迹起始概率是多级Hough变化航迹起始算法的三分之一,结果表明该算法改善了航迹起始的性能,特别适合于密集杂波下低信噪比目标的目标检测问题。 展开更多
关键词 HOUGH变换 减法聚类 航迹起始 最近邻法 直观法 运动约束
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基于车辆运动约束的里程计误差在线标定方法 被引量:5
14
作者 李艳 杨波 +1 位作者 薛亮 周小刚 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期485-489,共5页
为了降低里程计误差对捷联惯导/里程计组合定位定向精度的影响,提出了基于车辆运动约束条件的里程计误差在线标定方法。通过对里程计标度因数误差进行建模,推导建立了航位推算的误差模型,将航位推算的速度输出沿车体横向、垂向的投影作... 为了降低里程计误差对捷联惯导/里程计组合定位定向精度的影响,提出了基于车辆运动约束条件的里程计误差在线标定方法。通过对里程计标度因数误差进行建模,推导建立了航位推算的误差模型,将航位推算的速度输出沿车体横向、垂向的投影作为量测的一部分,将捷联惯导输出的速度、位置信息与航位推算输出的对应信息相减作为另一部分量测,通过卡尔曼滤波获得里程计标度因数误差等状态量的最优估计值,实现里程计误差的在线标定。仿真结果表明,该方法能够有效地标定出里程计标度因数误差,从而确保了捷联惯导/里程计组合定位定向的精度。 展开更多
关键词 里程计误差标定 车辆运动约束 组合定位定向 航位推算 卡尔曼滤波
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附加运动约束的光纤陀螺测斜仪动态测量 被引量:1
15
作者 颜廷洋 张春熹 +1 位作者 高爽 林铁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期650-653,共4页
为实现光纤陀螺测斜仪精确高效测量,提出一种电缆速度和运动约束联合辅助的动态测量方法。根据运动约束条件构造垂直于井眼轴线方向的虚拟速度,当电缆速度有效时,两者共同构成三维速度辅助信息,当电缆速度失效时,仅利用虚拟速度作为外... 为实现光纤陀螺测斜仪精确高效测量,提出一种电缆速度和运动约束联合辅助的动态测量方法。根据运动约束条件构造垂直于井眼轴线方向的虚拟速度,当电缆速度有效时,两者共同构成三维速度辅助信息,当电缆速度失效时,仅利用虚拟速度作为外部辅助。设计间接组合卡尔曼滤波器估计和校正惯性导航误差,实现井斜角和方位角的动态测量。现场实验结果表明:电缆速度有效时,井斜角误差优于0.1°,方位角误差优于1°;而电缆速度失效5 min情况下,增加运动约束辅助后,方位角和井斜角相对误差分别控制在0.5°和0.02°以内,验证了所提方法的可行性和有效性,为光纤陀螺测斜仪的工程应用奠定基础。 展开更多
关键词 光纤陀螺测斜仪 捷联惯性导航 动态测量 运动约束
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基于触觉反馈和运动约束的虚拟装配操作 被引量:1
16
作者 郑太雄 何玉林 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第5期84-86,90,共4页
该文将人对虚拟对象的抓取分为两个过程,然后分别对这两个过程的触觉反馈进行模拟,使用户产生真实的操作感觉。然后根据零件在装配过程中受到的约束,对零件的运动进行约束,同时提出基于虚拟工具的运动轴线与连接件的轴线对齐的方法对虚... 该文将人对虚拟对象的抓取分为两个过程,然后分别对这两个过程的触觉反馈进行模拟,使用户产生真实的操作感觉。然后根据零件在装配过程中受到的约束,对零件的运动进行约束,同时提出基于虚拟工具的运动轴线与连接件的轴线对齐的方法对虚拟工具的运动进行约束,从而实现自然直观的交互手段。 展开更多
关键词 虚拟装配 交互操作 触觉反馈 运动约束
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基于运动约束的拖挂式自行车机构自由度数分析 被引量:3
17
作者 黄用华 高振宇 +1 位作者 李凯 庄未 《装备制造技术》 2020年第11期1-6,共6页
为解决现有两轮自行车机构负载能力不足的问题,通过u形块挂接一组以上挂接车架和车轮的新型自行车机构,研发提出一种以自行车为牵引车,为了解这种具有约束区域无限制的机构是否需要无限控制量的问题,对系统进行了自由度分析。采用广义... 为解决现有两轮自行车机构负载能力不足的问题,通过u形块挂接一组以上挂接车架和车轮的新型自行车机构,研发提出一种以自行车为牵引车,为了解这种具有约束区域无限制的机构是否需要无限控制量的问题,对系统进行了自由度分析。采用广义数学归纳法和传统G-K法相结合,对挂接k+1节的自行车机构进行自由度计算;对于计算中的运动约束数量,采用相对运动原理寻找系统的运动约束方程。计算结果表明,多节拖挂式自行车机构自由度与挂接车节数的数量无关,始终为3。虚拟样机仿真和物理样机实验结果均表明,运动约束关系曲线的计算值与测量值基本一致,验证了运动约束分析与机构自由度计算的准确性。 展开更多
关键词 拖挂式自行车 自由度 运动约束
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虚拟人食指肌肉控制及运动约束研究
18
作者 陈志翔 朱月秀 +1 位作者 信琴琴 林姿琼 《计算机科学与探索》 CSCD 2013年第11期1040-1047,共8页
基于生理解剖结构,建立了虚拟人食指肌肉控制机制,通过控制多条肌肉收缩,实现了单指多关节灵活运动。同时针对传统模型单指运动控制较为独立,缺乏约束而导致不够真实的情况,研究了运动中双指间促进和制约的关系,提出了运动约束关系图。... 基于生理解剖结构,建立了虚拟人食指肌肉控制机制,通过控制多条肌肉收缩,实现了单指多关节灵活运动。同时针对传统模型单指运动控制较为独立,缺乏约束而导致不够真实的情况,研究了运动中双指间促进和制约的关系,提出了运动约束关系图。该图能够同时描述单指及双指的运动空间及其非线性约束关系,并刻画出实际不可到达区域。实验表明,所建立的控制机制能较好地仿真出食指的灵活运动,利用约束关系图能够保证手部仿真运动符合生理特征,具有较好的真实感和自然性。 展开更多
关键词 虚拟建模 手指建模 肌肉控制 运动约束 非线性
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基于运动约束的脉冲雷达游标测距方法
19
作者 陈浩 郭军海 齐巍 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期331-336,共6页
为解决传统脉冲雷达游标测距中解相位模糊和解速度模糊相互耦合的问题,将目标的运动约束与传统游标测距结合在一起,提出了一种新的基于运动约束的游标测距方法.利用运动约束积累一段时间的观测数据进行UKF滤波,得到精度较高的径向速度... 为解决传统脉冲雷达游标测距中解相位模糊和解速度模糊相互耦合的问题,将目标的运动约束与传统游标测距结合在一起,提出了一种新的基于运动约束的游标测距方法.利用运动约束积累一段时间的观测数据进行UKF滤波,得到精度较高的径向速度来解速度模糊,得到的无模糊速度可用于距离游标.利用得到的游标距离取代脉冲测距数据进行UKF预测,可准确估计下一时刻的速度并解速度模糊,这样建立了可同时解相位模糊和解速度模糊的耦合滤波器,成功实现脉冲雷达游标测距,并大大减小脉冲雷达测距随机误差.高速飞行器主动段仿真和脉冲雷达实测数据验证表明,该算法能大大减小径向距离随机误差,将距离随机误差减少一个数量级至分米级. 展开更多
关键词 距离游标 运动约束 解相位模糊 解速度模糊 UKF滤波
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螺旋转子模具成型运动约束的研究
20
作者 姜彬 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2003年第3期37-40,共4页
基于螺旋转子形状特征,采用轮廓约束法,通过模具成型的数学描述及模具成型运动约束的研究,建立了螺旋转子模具成型运动及其约束的数学模型,为实现螺旋转子的高效、精确成型提供了依据。试验表明:该模型可有效控制螺旋转子的成型质量和... 基于螺旋转子形状特征,采用轮廓约束法,通过模具成型的数学描述及模具成型运动约束的研究,建立了螺旋转子模具成型运动及其约束的数学模型,为实现螺旋转子的高效、精确成型提供了依据。试验表明:该模型可有效控制螺旋转子的成型质量和成型效率。 展开更多
关键词 螺旋转子 轮廓约束 模具成型运动 数学模型 Moyno原理 运动约束 偏心距
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