关键词： 导航定位系统   骨科机器人   脊柱手术   股骨颈手术。  

摘要： 目的应用AKSO-Ⅱ骨科手术导航定位系统,进行脊柱(腰椎、胸椎、颈椎)后路经皮穿刺椎弓根螺钉置入,以及股骨颈骨折空心钉内固定手术,测试该导航定位准确度及置入手术的可行性,验证其有效性及安全性。方法选取3只巴马猪为研究对象,对照组使用传统手术方式、实验组采用AKSO-Ⅱ骨科手术导航定位系统(安徽埃克索医疗机器人有限公司),分别在颈椎/胸椎/腰椎椎弓根和股骨颈四个部位,经皮或开放手术中置入克氏针,参照Gertzbein-Robbins分类标准及Hamelinck的方法评定两组手术的成功率及优良率;通过对比规划路径与真实路径空间角度、钉道入点和规划入点、钉道止点和规划止点的偏差,进行导航一致性评价;通过对比针调整次数及克氏针置入时间和X射线暴露时间、剂量、次数,辅助评估手术有效性;然后在新鲜冰冻尸体上进行尝试性验证。结果在相同实验条件下,采用AKSO-Ⅱ骨科手术导航定位系统引导与传统手术方式相比,手术成功率:实验组为95%,高于对照组(72.2%),有统计学差异(P<0.05)。手术优良率:实验组高于对照组(98.2%vs 78.1%),具有显著统计学差异(P<0.05)。针调整次数:股骨、颈椎、胸椎、腰椎手术实验中,实验组均少于对照组具有统计学差异(P<0.05)。克氏针置入时间:第一组中,实验组与对照组无差异,经过学习后,第二、三组实验组明显短于对照组,具有统计学差异(P<0.05)。手术出血量:实验组明显少于对照组,具有统计学差异(P<0.05)。X射线暴露时间:实验组明显短于对照组,具有统计学差异(P<0.05)。X射线剂量:实验组明显少于对照组,具有统计学差异(P<0.05)。结论采用AKSO-Ⅱ骨科手术导航定位系统简单、精准、安全、微创,可以大幅度减小辐射剂量和手术时长,对患者和术者均带来益处。

关键词： 干扰识别   短时傅里叶变换   时频图   支持向量机   卷积神经网络  

摘要： 针对当前干扰识别算法依赖特征工程提取特征存在提取繁琐、识别准确率受干信比取值影响较大的问题,本文提出在不同干信比情况下基于时频图学习的北斗卫星导航系统(BDS,Beidou navigation satellite system)干扰类型识别方法。以航空机载北斗卫星导航系统B1I信号为对象,对原始B1I信号、包含干扰的B1I信号进行短时傅里叶变换,将变换后获取的时频图作为支持向量机和卷积神经网络模型的输入向量,完成干扰类型的检测与识别。仿真结果表明,两种机器学习识别算法的平均识别率均达到了99%以上,识别结果比传统决策树识别算法提升了30%以上,解决了现有干扰识别算法需要严重依赖人工设计的特征工程手动提取干扰信号特征以及识别率较低的问题。该研究结果可为后续的干扰抑制工作提供先验信息,提高航空领域中北斗卫星导航系统的安全性。

关键词： 空巢老人   语音定位导航   陪伴机器人   室内导航  

摘要： 为了改善目前空巢老人缺乏陪伴的问题,陪伴机器人作为老年人陪伴的有效工具应运而生。其中操作繁琐和适用度低是当前陪伴机器人亟待解决的问题。为了使陪伴机器人操作简单、灵活智能,将以室内语音定位导航系统为核心应用于陪伴机器人。首先,基于Raspberry Pi 4B作为机器人控制核心,对陪伴机器人本体进行结构设计并制作机器人模型。其次,通过对机器人室内语音定位导航系统进行程序设计。最后,对室内定位导航系统进行实物测试,验证其功能的合理性。上述实验证明,搭载语音定位导航系统的老人陪伴机器人能够满足老人陪伴的实际需求,并能够进一步开发和胜任更多工作。

关键词： 教学改革   实验教学   智慧教学平台   虚拟仿真实验室  

摘要： 以卓越工程师培养为目标,结合北京航空航天大学航天制导导航与控制技术实验室现有资源,阐述提升学生工程实践能力的专业实验室教学改革路径。介绍自研自制设备在专业实验教学中的推广应用,设计三段式多元化实验课程教学体系,完善实验课程的评价考核体系。结果表明,航空航天类专业实验室需要进一步强化科研成果向教学的转化力度,并要合理发挥多元化实验教学的优势,为培养航空航天类专业高层次、创新型的人才提供条件保障。

关键词： 人工智能技术   神经网络训练   深度学习   机器人   变型产品   3D视觉   导航系统   自适应定位  

摘要： 采用了功能强大的3D视觉引导拆垛系统、在出厂前就完成了出厂设置并经过了神经网络训练的、基于全新的深度学习定位算法的智能化导航系统——由Palloc公司开发的、人工智能技术支持的自适应定位系统就是机器人自动堆叠设备中一件利器。现在,Sick公司在市场上推出了它的第一款变型产品。

关键词： 改进Sage-Husa算法   自适应UKF   变分贝叶斯估计   组合导航   测量噪声方差估计  

摘要： GNSS/SINS组合导航系统的无迹卡尔曼滤波器(UKF)是以准确的测量噪声统计特性为基础的,当测量噪声统计特性发生变化时,如不对其进行准确的估计,将会导致UKF的滤波性能下降甚至发散。为了解决上述问题,提出了一种基于改进Sage-Husa的GNSS/SINS组合导航系统自适应UKF算法(ISHUKF)。首先,建立了GNSS/SINS非线性组合导航系统的简化UKF模型;然后,在分析组合导航系统中常规Sage-Husa算法存在滤波发散原因的基础上,提出了一种改进的Sage-Husa算法以保证测量噪声估计方差的正定性;最后,进行了GNSS/SINS组合导航系统的仿真实验。实验结果表明,相对于变分贝叶斯算法,ISHUKF对测量噪声方差的估计精度与其大致相同,并且算法更加简单;相对于标准UKF算法,在整个仿真时段内可提高组合导航系统的位置精度、速度精度和姿态精度分别约33%、35%和72%,进而验证了算法的可行性及优越性,并为复杂环境下组合导航系统的滤波方法提供了一种简易的方法。

关键词： 领从式协同制导   时间空间角度约束   固定时间一致性   状态观测器   机动目标  

摘要： 针对多飞行器协同拦截机动目标的实际需求,提出一种三维领从时空协同制导律。在视线方向上,基于齐次度理论和固定时间稳定理论设计一种领从协同制导律,确保从飞行器与领飞行器的相对距离和相对速度在固定时间内趋于一致,并且给出一致性误差收敛时间的上界,实现多飞行器的同时刻拦截。在视线法向上为实现以特定的碰撞角度拦截目标,设计一种固定时间收敛的非奇异终端滑模制导律,实现攻击角度的固定时间收敛,并避免了制导指令奇异引起的控制饱和问题。考虑到目标的机动对制导系统产生的不利影响,引入固定时间扰动观测器对目标加速度进行前馈补偿。运用李雅普诺夫稳定性理论来证明系统的固定时间稳定特性。通过仿真实验验证所设计制导律可以有效控制多飞行器在领从框架下同时打击机动目标,并以期望的终端角度攻击目标。

关键词： 深空探测   火星探测器   气动捕获   自主导航   随机制导  

摘要： 研究多次分离阻力控制探测器在火星气动捕获过程中的导航与制导问题,建立了气动捕获过程中的动力学模型与测量模型,提出了将火星大气密度建模为高斯过程,结合无迹施密特-卡尔曼滤波对探测器的系统状态进行估计,给出了系统状态的统计信息。采用随机制导策略,通过无迹变换传播系统状态的均值和协方差信息,将其纳入制导目标的设计中,并最终优化阻力裙分离时间。仿真结果验证了所提算法在提高气动捕获导航精度和减小最终入轨所需速度增量方面的有效性,为火星气动捕获及其他深空探测任务提供了理论和技术支持。

关键词： 激光制导武器   飞行轨迹   后向散射   目标漫反射   数学模型  

摘要： 为研究激光制导武器在海上、陆上等各种环境下捕获目标的能力,建立激光制导武器飞行轨迹、后向散射、目标漫反射等数学模型,通过比较激光制导武器视场角、后向散射功率密度、目标漫反射功率密度来判别制导武器是否能正常捕获目标。设置相关参数后仿真计算表明在相同的条件下,相同的激光武器在海上相比于在陆上等环境中捕获目标时间更晚,捕获距离更近,后向散射更加严重。一般情况下激光制导武器在本照本投初始4.4s时间阶段内后向散射影响较为严重,通过降低激光照射器的出口能量或拉大激光制导武器中轴线与激光照射器光路距离至250m以上可规避后向散射的影响。

关键词： 区域卫星导航系统   准天顶卫星系统   空间信号精度   轨道和钟差   定位增强  

摘要： 针对目前全球连续监测评估系统(iGMAS)对日本准天顶卫星系统(QZSS)性能评估分析研究较少的现状,从QZSS空间信号精度和QZSS增强GPS服务性能分析2个方面展开研究,分析QZSS系统广播轨道、钟差、空间信号测距误差(SISRE)精度以及在单QZSS系统、QZSS与GPS组合模式下的系统覆盖性和定位精度,并通过国际GNSS服务(IGS)实验跟踪网(MGEX)观测站的实测数据进行验证分析。结果表明,QZSS系统空间信号测距误差均优于1 m,轨道和钟差的天序列变化在-2 m—2 m之间波动;QZSS对GPS定位增强主要体现在北(N)和天(U)2个方向,精度提升比例分别为11.7%、22.6%,三维方向(3D)提升20.0%。