基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合研究及在遙操作中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，Internet等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了網(wǎng)絡(luò)遙操作研究的飛速發(fā)展，但網(wǎng)絡(luò)遙操作領(lǐng)域依然需要解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)延以及人機(jī)交互等方面的問題。 基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)具有分布性、跨平臺性等特點(diǎn)，各種傳感器系統(tǒng)位于不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，且軟件、硬件配置千差萬別，因此需要建立一種通用的多傳感器數(shù)據(jù)融合平臺，為實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合打下硬件基礎(chǔ)。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，提出一種分布式的基于網(wǎng)絡(luò)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，并采用Ag

2、ent理論，通過研究域、結(jié)構(gòu)和交互等子模型來建立整個(gè)融合系統(tǒng)的模型。然后根據(jù)此系統(tǒng)模型，采用CORBA技術(shù)對基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，使整個(gè)融合系統(tǒng)具有靈活性、動態(tài)可配置、通用性等優(yōu)點(diǎn)。 采用支持向量機(jī)理論對基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行了研究。為滿足數(shù)據(jù)融合的實(shí)時(shí)性和精度等要求，改進(jìn)了現(xiàn)有的最小二乘支持向量機(jī)算法，并提出一種基于OWA算子的多類支持向量機(jī)。在此基礎(chǔ)上提出了基于支持向量機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法

3、，通過特征的提取、合成和訓(xùn)練得出支持向量機(jī)的決策函數(shù)，并依據(jù)決策函數(shù)的實(shí)際輸出實(shí)現(xiàn)了特征融合。結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論，提出了基于支持向量機(jī)的決策融合算法：采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對決策間的概率關(guān)系進(jìn)行分析描述，同時(shí)應(yīng)用支持向量回歸理論對概率密度函數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)，并根據(jù)最大概率似然方法實(shí)現(xiàn)決策融合。另外，為消除噪聲、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等對數(shù)據(jù)融合的影響，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)較正和數(shù)據(jù)對準(zhǔn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合的預(yù)處理。仿真試驗(yàn)表明，本文所提出的基于支持向量機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方

4、法具有很高的融合精度和較強(qiáng)的容錯(cuò)性。 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和透明性，而具有局部自主能力的機(jī)器人則可以獨(dú)立地完成某些從端作業(yè)任務(wù)，減少了機(jī)器人與人類操作者的通信，降低了時(shí)延對遙操作系統(tǒng)性能的影響。為此，提出了一種基于技能的機(jī)器人局部自主控制方法，采用基于支持向量機(jī)的數(shù)據(jù)融合算法，對人類的操作技能進(jìn)行學(xué)習(xí)。并結(jié)合自適應(yīng)阻抗力控制器，利用學(xué)習(xí)到的技能控制機(jī)器人自主進(jìn)行精細(xì)作業(yè)，增強(qiáng)了遙操作系統(tǒng)中機(jī)器人的局部自主能力

5、，提高了網(wǎng)絡(luò)遙操作系統(tǒng)的安全性和可靠性。 以基于網(wǎng)絡(luò)遙操作的機(jī)器人精細(xì)作業(yè)為應(yīng)用背景，提出一種面向遙操作的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合策略，并建立了基于數(shù)據(jù)融合的網(wǎng)絡(luò)遙操作系統(tǒng)。還基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合策略，提出了基于狀態(tài)向?qū)У倪b操作輔助作業(yè)方法。該方法通過狀態(tài)定義、狀態(tài)識別、狀態(tài)顯示等方式，將整個(gè)作業(yè)辨識為若干種作業(yè)狀態(tài)，利用變化的狀態(tài)信息來指導(dǎo)遙操作的執(zhí)行。通過基于網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合和機(jī)器人局部自主的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了抓取螺栓、銷控裝配、緊固螺