基于十字靶标的人控交会对接仿真

基于OpenCV的十字形标记点定位技术研究

1≤ i ≤ W − M +1 1≤ j ≤ H − N +1
i,j
(1) (2)
相似度计算公式是与模板图像 T 与子图 S 的灰度有关的，两者差别越小，相似性越大，差别越大，相似性越小。相似度计算公式如下： = D ( i, j ) ∑∑ S ( m, n ) − T ( m, n )
模板匹配。其中，模板是一幅小图像，与源图像具有相同的数据类型，且尺寸不能大于源图像。模板匹配就是模板图像在源图像中逐点滑动，分别通过相似度计算公式计算出相似程度，选择最相似的子图，并且确定其在源图像中的具体位置，完成图像匹配过程。如图 1 所示，模板图像 T（M×N）放置在源图像 S（W×H）上按照从左至右、从上至下的顺序逐点滑动，位于模板图像下方的源图像区域称为子图 Si,j，把子图 Si,j 的左上角像素点坐标（i,j）当做参考点，则搜索范围为：
|
51
自动化技术
在源图像上进行逐点滑动匹配，利用公式 (5) 计算相似度 NC 值并储存到数组中，寻找数组中极值点位置，可以得到源图像 S 与模板图像 T 相似度最高的子图坐标，完成模板匹配。 ■■1.2 阈值化分割阈值化分割是基于目标和背景之间的灰度差异，通过设定阈值对图像进行分割。本文中背景与目标（标记点）两者之间的灰度值相差较大，通过直方图分析发现较为明显的目标峰值，可以有效的对目标图像像素做出取舍，直接剔除像素较低的干扰像素点 [4]。十字形标记点图像中，目标（标记点）灰度值大于背景灰度值。首先要需要确定阈值 T，然后图像中的每个像素与阈值 T 进行比较，灰度值大于 T，则认为该点为目标区域的点；反之，则认为是背景区域中的点。公式如下： maxval , if src ( x y ) > T dst ( x, y ) = otherwise 0 ■■1.3 平滑处理平滑处理（smoothing）也称模糊处理（bluring），用来减少图像上的噪点或失真。平滑处理方法很多， OpenCV 提供了 5 种常见的平滑处理操作方法：方框滤波法（BoxBlur），均值滤波法（Blur），高斯滤波法（GaussianBlur），中值滤波法（medianBlur），双边滤波法（bilateralFilter）[6]。本文采用简单的均值滤波法（Blur）进行平滑处理。假设输入的像素为 V5 ，它的 8 个领域像素为 V1 、 V2 、 V3 、

一种用于交会对接的CCD快速测量方法

或修正方法。
计算机视觉系统是通过图像成像方式来实现对目标的跟踪测量的。它利用安装在追踪飞行器上的ＣＤＣ
照相机来跟踪安装在目标飞行器上的一组标记，并将标记在ＣＤ照相机上成像，通过在图像坐标系下的Ｃ
位置以及光学成像原理与几何约束条件，可以建立图像坐标与目标位置、姿态之间的关系，从而提供离
２Ｉｓｔｔｏｐｉｎｌｔｎｃ，ｈｎｓｃｄｍｃｎｅ，ｈｎｄ２９Ｃｉａ）．ｎｔｕｅｆＯｔｓｄＥｅｒｉＣｉｅｅａｅｙｏｉｃｓＣｅｇｕ１０，ｈｎｉｃａｃｏｓＡｆＳｅ６０
ＡｂｔａｔＡ — ｓｒｃ：ｔＣＣＤｅｓｒｍｅｔｓｓｅｕｅｎｒｎｅｖｕｎｏｋｎＳｄｓｇｅ，ｎｅｐｓｉｎｎｌｏｉｍｗｏｍａｕｅｎｙｔｍｓｄｉｅｄｚｏｓａｄｄｃｉｇｌｅｉｎｄａｄｔｏｉｏｉｇａｇｒｔｈｔｈｏｒｅａｎｔｒｅｐｃｃａｔｉｉｅｔｅｐｃｏａｒｎｅｖｕｎｏｋｎｏｒｉａｅｓｓｅｆａｍａｋｒｌｍｐｏａｇｔｓａｅｒｆｓｇｖｎｗｉｒｓｅｔｔｅｄｚｏｓａｄｄｃｉｇｃｏｄｎｔｙｔｍ．Ｔｅ，ｈｈｈｎｔｅａｇｒｈｉｅｔｎｅｏｔｅｃｓｆｔｒｅｂｄｅｌｍｐｓａｄａｃｒｉｇｙｔｅｐｓｉｎａｔｕｅｍａｒｘａｄｔｒｅａｔｕｅｌｏｉｍｓｘｅｄｄｔｈａｅｏｅａｇａｔｈ，ｎｃｏｄｎｌｏｉｏ，ｔｔｄｔｎｈｅｔｉｄｈｔｉｉｔａｇｅｆｔｒｅｐｃｃａｔａｅｅｕｅｔｅｐｃｏａｒｎｅｖｕｎｏｋｎｏｒｉａｅｓｓｅＣｏａｅｔｈｎｌｓｏｇｔｓａｅｒｆｒｄｃｄｗｉｒｓｅｔｅｄｚｏｓａｄｄｃｉｇｃｏｄｎｔｙｔｍ．ｍｐｒｄｗｉｔｅａｈｔｈａｇｒｈｏｏｕｅｉｉｎｔｅａｇｒｔｍｒｐｓｄｉｈｓａｅｉｌ，ａｔｎｒｐｒｏａｐｉａｉｎｉｅｄｚｏｓｌｏｉｍｆｃｍｐｔｒｓｏ，ｈｌｏｉｔｖｈｐｏｏｅｔｉｐｒｓｓｍｐｅｆｓａｄｐｏｅｐｌｔｎｒｎｅｖｕｎｐｉｔｃｏａｄｄｃｉｇｎｏｋｎ．Ｋｅｒｓｒｎｅｖｕｎｏｋｎ；ａｕｅｉｇ；ｙｗｏｄ：ｅｄｚｏｓａｄｄｃｉｇｍｅｓｒ；ｍａｅＣＣＤ

移动焊接机器人焊缝跟踪控制研究及仿真

式中
,
,
,
,
用单层神经网络的自学习和自适应能力克服移动焊接机器人
。
模型参数部分未知和扰动的影响,且同时能减少在线学习时间, 有利于提高实时性。
3 控制器控制算法设计
如图 1 所示,当前焊枪前端与目标点的位姿误差为:
李慨: 副教授硕导博士基金项目: 基金申请人: 李慨; 项目名称: 基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究; 基金颁发部门: 河北省教育厅 (2007309)
M (q)e ? ? (C ? K )e ? Y? ? YW ? ? ? ?
(11)
(下转第 25 页)
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《现场总线技术应用 200 例》
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在一款以开源 32 位微处理器 OR1200 为核心的 SOC 系统中,并在 Altera DE2-70 开发板中验证通过。系统运行在 25MHz,同时采用软件(分别使用/不使用处理器自带的硬件乘法指令)和硬件模块做了二维 DCT 运算,实测性能数据如下:
选择用于补偿未建模的扰动量为:
为趋于 0 的正数)。
? ? ? k e ? [e , k e , k e ] ? ?k e ? e ’
(13)
上式中,kd 是正定对角矩阵。
取
,其中 Γ 是构造的对称正定常数矩阵。这里的
权系数 W 的调整是按有监督的 HEBB 学习规则实现。
5 仿真结果及分析
为了验证算法的有效性,基于 MATLAB 对算法进行了仿真
表 3 性能比对表
其中,加速比 1 为"硬件 DCT"与"软件 DCT,软件乘法指令" 比对 ,加速比 2 为 "硬件 DCT"与 " 软件 DCT, 硬件乘法指令 " 比对。可见,硬件 DCT 实现大大提高了 DCT 计算效率。

参照物选择的几个原则

参照物选择的几个原则泰州市高港实验学校蒋长春我们要描述一个物体是否运动或怎样运动时，必须要事先选择一个假定为不动的物体作为研究对象参照的标准，这个标准就是参照物．只有选定了参照物，我们才可以假想自己就站在参照物上去观察，也才能确定其它物体的运动状态．那么，为了描述物体的运动，我们该如何选择参照物呢？从运动学角度看，参照物可以任意选择，而且所选的参照物都是平权的，但对于同一个物体运动状态的研究，选择不同的物体作为参照物，往往描述的运动情况不同．对一个具体的运动学问题，我们要根据实际情况去选择合适的物体作为参照物，通常我们从以下四个角度进行选择．一、“一般性”原则．所谓“一般性”原则是指在描述地面上以及地面附近的物体运动状态时，一般选择地面作为参照物，或默认地面为参照物．我们生活在地面上，日常描述某个物体运动状态时，其实早已把地面作为“自然参照物”，而自己并没有意识到，比如“骏马奔驰”、“飞机起飞”、“滚滚长江东逝水”、“北风吹，雁雪纷纷”、“太阳东升西落”、“巍巍青山，岿然不动”、“地球同步卫星”等等．对我们来说，选择地面作为参照物，描述地面上以及地面附近的大多数物体的运动状态时，更符合我们的日常认知．例1如图所示，电影《闪闪的红星》主题歌的前两句歌词是：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，歌词中的“竹排”是以为参照物的，“青山”是以为参照物的．解析：本题中涉及到竹排、青山等物体．在第一句话中，研究对象是竹排，若以另一物体青山作标准，竹排是运动的（江中游），所以青山是参照物；在第二句话中，研究对象是青山，若以另一物体竹排作标准，青山是运动的（两岸走），所以竹排是参照物．我们一般认为竹排运动是理所当然的，因为竹排选择的参照物是地面；而说青山运动，有点匪夷所思，因为青山选择的参照物不是地面而是竹排，不符合我们的日常认知．如果都选地面作为参照物，那么竹排是运动的、青山是静止的．歌词中，只不过是词作者巧妙地将“青山”与“竹排”互为参照物，给我们创造了一个具有诗情画意的动态意境罢了．二、“需求性”原则．参照物的选择虽然是任意的，但不能随意，有时我们要根据实际情况和需求来选择恰当的物体作为参照物．例2 2012年6月，天宫一号与神舟九号手控交会对接成功．自动与手动对接的真正区别，就是最后那140米是否有人来操作飞船完成，航天员通过操作姿态和平移控制手柄，瞄准目标飞行器十字靶标，控制飞船逐步接近目标飞行器，直至对接机构接触，完成手控交会对接．这一过程中神舟九号是以为参照物的．解析：神九飞船和天宫一号飞行速度每小时超过上万公里，对接时要求接近的速度是0.2m/s，角度偏差1°之内，横向偏差在0.2m到0.3m．神九飞船必须以天空一号作为参照标准即参照物，才能完成交会对接，以地面作为参照物已经失去意义，无法满足需求．当然，这里所说的“神九飞船和天宫一号飞行速度每小时超过上万公里”是选择的地面作为参照物、“神九飞船接近的速度是0.2m/s”是选择天宫一号作为参照物．根据“需求性”原则选择参照物的还有“空中加油”时受油机以加油机为参照物、“风洞试验”中的飞机模型以“风”作为参照物等等．三、“方便性”原则．“方便性”原则是指从方便出发选择参照物以简化物体运动的研究．如果所选参照物不恰当，有时会使问题变得很复杂．例3一只木箱漂浮在水中，随平稳流动的河水向下游飘去．在木箱的上游和下游各有一条小船，两船到木箱的距离相等，当两船同时划向木箱，两船在静水中的速度相等并大于水流速度，那么（）A．上游的小船会先打捞到木箱B．下游的小船会先打捞到木箱C．两船会同时到达木箱处D．条件不足，无法确定解析：（一）选择河岸（地面）作为参照物．设两船到木箱的距离为d，水流速度为v0，两船在静水中的速度为v，那么上游小船的速度就为v＋v0，下游小船的速度为v－v0．假设经过时间t1上游小船能赶上木箱，木箱运动的路程为s0，上游小船运动的路程为s1．那么s1=（v＋v0）t1；s0= v0 t1；s1=d＋s0解得：t1=d/v同理可设经过时间t2下游小船与木箱相遇，木箱运动的路程为s/0，下游小船运动的路程为s2．那么s2=（v－v0）t2；s/0= v0 t2；s2=d－s/0解得：t2=d/v由于t1= t2，故应该选C．（二）选择流水作为参照物．木箱是静止的，两船的速度大小相等且到木箱的距离也相等，故它们到达木箱所用的时间就相等，即两船会同时到达木箱．很显然，该题若选地面作为参照物，涉及船速、水速，上游的船与木箱做追击运动、下游的船与木箱做相遇运动，运动情况比较复杂；若选流水作为参照物，则木箱是静止的，两船都向木箱做简单的匀速直线运动且速度相等，我们就很容易得到答案了．四、“同一性”原则．当研究多个物体相对运动时，分析研究对象的运动过程往往要选择同一物体作为参照物，这就是“同一性”原则．在例3中，有的同学会认为木箱随水顺流而下，而下游的船与木箱相遇所走的路程小于上游的船追上木箱所走的路程，由于两船速度相等，从而得出下游的小船先捞到木箱的结论．该结论当然是错误的，错误的原因就在于分析研究对象的运动过程没有选择同一物体作为参照物，“下游的船与木箱相遇所走的路程小于上游的船追上木箱所走的路程”这一运动过程所选的参照物是地面，而“两船速度相等”所选的参照物是河水．当研究多个物体相对运动时，我们应该从系统的高度去认识系统中各个物体的运动，即研究对象的运动过程要选择同一物体作为参照物，这样才能得出正确的结论．总之，在描述物体的运动情况时，无论是否提到参照物，参照物总是存在的，这就是参照物的客观性．虽然参照物的选择可以是任意的，但也是有原则的，我们要从符合日常认知、实际需求和简单方便等角度去选择合适、恰当的物体作为参照物．（发表于《初中生世界》2013年第1-2期）。

基于十字链叉的NURBS曲面插补算法及仿真分析

基于十字链叉的NURBS曲面插补算法及仿真分析徐志洋;张平【摘要】针对目前曲面插补算法存在的实时性不强,插补算法需要大量的额外空间,算法步骤繁琐以及对插补过程产生的大量数据点的数据处理问题,为了保证作为数控技术核心模块的曲面插补算法的高速、高精度性能,基于德布尔递推算法思想,重新推导出了适合于曲面插补的新的NURBS曲面表达式,在此基础上重新设计了曲面插补快速算法,并着重研究了新算法的实时性.另外,为验证新算法的正确性和有效性,提出并实现了十字链叉数据表达结构,对NURBS曲面插补点微细步长及插补质量进行了分析.建立了以VC6.0/MFC为平台的、集弓高误差、速度、加速度等功能分析于一体的算法仿真验证系统,并以汽轮机叶片为例进行了验证.研究结果表明,该算法可以满足曲面插补高速、高精度的性能要求.%Aiming at the lacks of present surface interpolation algorithms,poor real-time property,more amount of extra memory,complex algorithm processes and data processing during the interpolation, and ensuring the high speed and high accuracy properties of surface interpolation algorithm which is the core function module of NC system, a new equation for NURBS that is adapted for surface interpolation was derived newly based on de-Boor recursive algorithm,then a fast interpolation algorithm for surface was developed newly, and the real—time property of the new algorithm was studied in particularly. Moreover,in order to verify the algorithm,a new data structure called crossed orthogonal list was proposed and programmed to analyze the performance of the NURBS interpolation points by the new algorithm. The analysis functions of chord error, velocity and acceleration wereintegrated in a simulation system based on VC6.0/MFC. Then,a turbine blade was taken for instance. The results indicate that the algorithm owns the high speed and high accuracy performance.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(029)009【总页数】5页(P1023-1027)【关键词】德布尔递推算法;非均匀有理B样条;十字链叉;曲面插补算法【作者】徐志洋;张平【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP30 引言随着制造业的发展，各种曲线曲面的出现，使得对自由曲面的加工技术成为制造中的关键技术，而且，人们审美观越来越高，因此，对曲面加工精度等的要求越来越高，高速、高精度的曲面直接插补算法的研究迫在眉睫。

一种基于HLA的交会对接动力学仿真系统设计与实现

一种基于HLA的交会对接动力学仿真系统设计与实现采用HLA作为交会对接动力学仿真的体系结构，首先设计了交会对接动力学仿真系统的仿真流程和FOM/SOM设计方法，提出了实时与延时相结合的自适应时间管理技术，并测试了其数据交互性能。

标签：交会对接；仿真系统；体系结构在航天技术应用中，空间交会对接技术的控制最复杂、变量参数最多，控制难度也最大[1]，在任务执行前需要进行大量的验证。

构造航天器交会对接动力学仿真系统，验证测控软件的性能和可用性非常必要。

HLA（High Level Architecture，高层体系结构）[2]是一个开放的、支持面向对象的仿真体系结构，代表了当今分布式交互仿真技术的主流方向。

采用HLA体系结构，仿真分析交会对接动力学问题，已成为当前交会对接研究中最常用的研究手段。

1 交会对接动力学仿真系统结构设计1.1 系统仿真流程按照HLA联邦成员仿真流程的三个步骤：成员初始化、进入仿真循环、退出联邦[3]，设计交会对接仿真系统的仿真流程如图1所示。

1.2 联邦的FOM/SOM设计HLA定义了两类对象模型，一类是联邦对象模型（Federal Object Model，FOM），一类是成员对象模型（Simulation Object Model，SOM），分别用来描述联邦和联邦成员的特性[4]。

根据动力学仿真、GNC仿真、推进系统仿真等重要联邦成员的特性，确定各联邦成员的对象类和交互类以及其公布/订购关系。

根据各对象类的属性以及交互类的参数，生成SOM表；综合SOM表，生成FOM；在OMDT（Object Model Development）工具中填写对象表、交互表、属性表、参数表等，即可生成FED文件，完成联邦的FOM/SOM设计。

2 实时与延时相结合的自适应时间管理技术HLA时间管理服务是在联邦执行时控制时间的推进，使时间推进机制与负责传递消息的机制相配合[5]。

交会动力学仿真采用逻辑时间步进与物理时间推进相结合的方式，在实时运行下，逻辑时间步长和物理时间步长均为1s。

移动增强现实下十字提线木偶交互系统设计与实现

图 1 系统总体架构
方向翻动手机,翻转时手机中内置的陀螺仪、加
速度传感器将产生手机姿态变化数据,再利用相
2 系统实现
关 SDK API 接口获取手机姿态变化数据,将数据
2. 1 人机交互模块
角度的引导。
需要在 AR 环境中不断进行调试和改进。将 HUA-
处理后,在显示界面进行数据的显示和用户翻转
é ω g θ( k - 1) ùú
系统采样周期,U k = ê
,其中 ω g Biblioteka 陀螺êë ω g ψ( k - 1) úû
仪获取的角速度值。
3. 观测方程中相关参数分别为:
é1
Z k = X + V, H = êê
ë0
4. 其他相关参数:
é qa
Q= ê
êë 0
0ù
r
ú ,R = éê a
eering virtual characters using a smartphone[ C]∥Proceedings of
the 11th Annual International Conference on Motion, Interaction, and Games. 2018:1-6.
[6] 王辉,解迎刚,邢婧瑜. 基于复合卡尔曼的低成本手机陀螺仪
êë 0
q g úû
给定参数确定 [8] 。
0
0
0
1
0ù
ú,
0 úû
0ù
ú ,式中参数由元器件
r a úû
图 8 转动横滚角控制木偶脚部和手部运动
实验结果表明,当用户自定义设定初始角度之
后,横向或纵向缓慢旋转手机,虚拟角色身体局部

十字翼布局无人机半实物仿真系统设计

仿真软件。通过对十字翼布局无人机飞行控制系统半实物仿真结果的分析和研究，验证了 PID 控制律能有效地控制十字翼
布局无人机悬停阶段的姿态角和高度。结果表明仿真系统为自动驾驶仪的测试评估提供了平台和依据。
关键词：十字翼布局无人机；半实物仿真；飞行控制系统；PID 控制律
中图分类号：TN97⁃34；TP391.9
and research of hardware in the loop simulation results of cruciform UAV flight control system，the PID control law is proved to
be effective in controlling the attitude angle and height of cruciform UAV in hovering flight. The result shows that the system can
传到仿真计算机。如图 4 所示，
仿真计算机通过串口通信
将控制信号传输到发射接收模块，控制信号通过 2.4 GHz
GPS、线加速度计等较难采用物理的方式连到系统中，
无线通信模块传递到转台伺服控制系统。伺服放大器
一个闭环系统。
动电流和 PWM 功率放大器构成电流反馈，以改善步进
只能通过仿真计算机进行数字仿真，整个仿真系统构成
舵面对称分布于十字翼的底部，可以通过四个对称舵面
的任意组合在空中灵活飞行 [1⁃2]。其控制系统在控制模
式、系统设计、控制方法和控制对象等方面发生了巨大
变化，对飞行控制律方面提出了新的要求。现有的飞行
控制律设计方法，难以满足该类型无人机对稳定性、鲁
棒性和性能指标等方面的要求，需综合考虑气动布局、