在捷联惯导中,陀螺的系统误差传播特性中,陀螺常值漂移和加速度计的常值偏置对系统误差的影响就包含了舒勒频率,和地球角频率。查表可以知道具体方程。<<惯性导航原理>>,-以光衢,P123.
上一篇中围绕一个简单的扩展卡尔曼滤波算法的实现案例阐述。本篇主要针对两种不同的导航系统进行展开讨论——松组合与紧组合导航系统。 捷联惯导系统(SINS)利用陀螺仪、加速度计等惯性器件进行目标的位置、速度估计,其缺点是误差随时间累积。全球定位系统(GPS)定位和测速精度较高,然而其信号有可能中断或受干扰,造成短时间无法正常使用的情况,因此,将SINS与GPS进行优势互补,即组成组合导航系统。 松组合导航系统是一种相对简单的组合方式,在该方式下,GPS与SINS各自独立工作,最终将两者数据融合,用于修正SINS系统的相关参数,最终给出较好的导航估计结果。 以多旋翼飞行器为例,松组合结构框图如下所示, 紧组合是一种相对复杂的组合方式,在该组合方式中,利用GPS接收机提供的卫星定位原始信息,如伪距、伪距率以及多普勒频率等,相对而言,紧组合导航系统具有更高的导航解算精度。同时,当载体运动或外界信号干扰时,紧组合导航系统依然能够利用有限的GPS信息,进行导航解算,避免组合导航系统退化为纯惯导系统,因此,其具有比松组合导航系统更强的抗干扰能力。然而,该组合方式需要配备支持输出伪距、伪距率以及多普勒频率等信息的GPS接收机。 以多旋翼飞行器为例,紧组合结构框图如下所示, 本文简述了两种不同的组合导航系统:松组合与紧组合导航系统。相比而言,紧组合导航系统具有更强的抗干扰能力与更高的解算精度。然而,目前主流的多旋翼无人机产品中使用紧组合导航系统的依然是少数。紧组合导航系统的优势不言而喻,随着未来硬件成本下降、计算资源充足,使用紧组合导航系统的无人机产品将越来越多。
进入20世纪80~90年代,在航天飞机、宇宙飞船、卫星等民用领域及在各种战略、战术导弹、军用飞机、反潜武器、作战舰艇等军事领域开始采用动力调谐式陀螺、激光陀螺和光纤式陀螺的捷联惯导系统,尤其是激光陀螺和光纤式陀螺是捷联惯导系统的理想器件。激光陀螺具有角速率动态范围宽、对加速度和震动不敏感、不需温控、启动时间特别短和可靠性高等优点。激光陀螺惯导系统已在波音757/767、A310民机以及F-20战斗机上试用,精度达到的量级。20世纪90年代,激光陀螺惯导系统估计占到全部惯导系统的一半以上,其价格与普通惯导系统差不多,但由于增加了平均故障间隔时间,因而其寿命期费用只有普通惯导系统的15%~20%。光纤陀螺实际上是激光陀螺中的一种,其原理与环型激光陀螺相同,克服了因激光陀螺闭锁带来的负效应,具有检测灵敏度和分辨率极高(可达10-7rad/s)、启动时间极短(原理上可瞬间启动)、动态范围极宽、结构简单、零部件少体积小、造价低、可靠性高等优点。采用光纤陀螺的捷联航姿系统已用于战斗机的机载武器系统中及波音777飞机上。波音777由于采用了光纤陀螺的捷联惯导系统,其平均故障间隔时间可高达20000h。采用光纤陀螺的捷联惯导系统被认为是一种极有发展前途的导航系统。尽管捷联惯导系统不能避免惯性器件的固有缺点,但由于它具有诸多优点,因此,目前捷联惯导系统在各类民用的航天飞行器、运载火箭、客/货机及军事领域的各类军用飞机、战术导弹等武器系统上都已被广泛采用。随着航空航天技术的发展及新型惯性器件的关键技术的陆续突破进而被大量应用,捷联惯导系统的可靠性、精度将会更高,成本将更低,同时,随着机(弹)载计算机容量和处理速度的提高,许多惯性器件的误差技术也可走向实用,它可进一步提高捷联惯导系统的精度。此外,随着以绕飞行体轴旋转角增量为输出的新型高精度捷联式陀螺的出现,用以描述刚体姿态运动的数学方法也有了新的发展,将以经典的欧拉角表示法向四元素表示法发展。不管惯性器件的精度多高,由于陀螺漂移和加速度计的误差随时间逐渐积累(这也是纯惯导系统的主要误差源之一,它对位置误差增长的影响是时间的三次方函数),惯导系统长时间运行必将导致客观的积累误差,因此,目前人们在不断探索提高自主式惯导系统的精度外,还在寻求引入外部信息,形成组合式导航系统,这是弥补惯导系统不足的一个重要措施。组合导航系统通常以惯导系统作为主导航系统,而将其他导航定位误差不随时间积累的导航系统如无线电导航、天文导航、地形匹配导航、GPS等作为辅助导航系统,应用卡尔曼滤波技术,将辅助信息作为观测量,对组合系统的状态变量进行最优估计,以获得高精度的导航信号。这样,既保持了纯惯导系统的自主性,又防止了导航定位误差随时间积累。组合导航系统不仅在民用上而且在军事上均具有重要意义。随着 GPS的普及, SINS /GPS组合导航系统显示出巨大的发展潜力。该组合导航系统由GPS提供三维位置、三维速度和精确的时间信息,系统的核心是卡尔曼滤波器,它是在线性最小方差下的最优估计。美国海军在海湾战争发射的斯拉姆导弹的惯导系统采用了GPS技术,其命中精度达10~15m之内;美国于20世纪80年代研制的已在三叉戟核潜艇上部署的射程达11110km的三叉戟2D-5战略导弹,采用了CNS/INS(天文导航系统/惯性导航系统)组合导航系统,其导弹落点圆周概率(CEP)小于185m。
“仿生智能导航系统”打造无人机发展新思路
人们一直希望研制一种能够自行避障的无人机系统,灾难发生时发挥应急侦察作用。无人机虽然可以远程控制,但却有很多的局限性,比如遥控装置和无人机之间的信号可能会因为墙的干扰或欺骗信号干扰而受到影响等等。因此,如何实现无人机系统的智能自主导航成为当今的研究热点与难点。
自然界的生物可以利用复眼的视觉成像以及偏振导航实现在复杂环境下的觅食、捕捉、归巢等行为,受生物这种导航方式的启发,仿生智能导航系统应运而生。
区别于人类的视觉系统,仿生智能导航系统不仅仅借助立体视觉来确定目标的深度和距离,还可模拟昆虫的复眼,具备光流测速、偏振导航等功能,可实现在非结构化等复杂环境下的自主导航与避障。
之所以模拟昆虫复眼系统,是因为昆虫复眼在原理上具有体积小、重量轻、视场大、动态性高、运动目标探测灵敏等优点。
此外,在信息融合与处理方面,系统内部嵌入了复合干扰建模及复合干扰滤波算法、空间姿态抗干扰信息融合算法等,实现了从复合干扰建模-分离估计-运动信息融合的智能硬件设计,提高了仿生智能导航系统的自主性及环境适应性。
北京航空航天大学“飞行器先进导航与控制系统技术”科技部重点领域创新团队在负责人郭雷教授带领下,围绕国家安全领域重大需求,坚持前沿理论与工程实践相结合,通过实施有组织科研开展了十余年的多学科交叉研究。
所研制的仿生智能导航系统,“看得清”、“导得准”、“控得稳”是其首要目标,使得无人机运动信息感知能力达到了一个新高度。纵观全球的无人机发展,中国的无人机各项技术已经取得了长足进步,尤其是在仿生智能导航方面,已经取得了较大突破。师法自然——提高感知的自主性、适应性和可靠性,自研全系列仿生自主导航系统,必将让中国的无人机发展更上一层楼。
GPS1. SpaceThe space is part of GPS satellite by 24 work [1], it is located above the surface of the 20 200km, evenly distributed in six track surface (4) each track surface, orbit for 55 ° Angle. In addition, there are four star orbiting satellites active backup. The distribution of satellite in global anywhere at any time can be observed in 4 above, and can keep good satellite positioning accuracy of geometrical image solution. This provides a continuous on time in the global navigation skills. GPS satellite produces two groups, one group called Morse code (C/A Coarse/Acquisition Code11023MHz), A group called the P (Procise Code 10123MHz), P Code for higher frequency, not suffer interference, high precision, so by the . military control, and the password, generally, mainly for folk cannot . military service. C/A code for measures to lower accuracy, and deliberately used mainly open to . The ground controlThe ground control station by a master, five global stations and 3 ground control station. There are equipped with precision of the station clock and continuous measuring cesium visible satellites to accept machine. The satellite observation stations will obtain data, including the ionosphere and meteorological data, after initial treatment, to master station. Master station from various stations, satellite tracking data calculated the orbit and clock parameters, then will result to 3 ground control station. The ground control station in each satellite run over to the navigation, master station instructions and data into a satellite. The injection of each star GPS satellite, and in every time inject stood range from satellite before finally injection. If a ground fault, so in the satellite navigation of stored information can also be used for a period of time, but the navigation precision will gradually . User equipment partsUser equipment parts namely GPS signal receiver. Its main function is to capture by certain Angle of satellite deadline to choose to follow these satellites and satellite, the operation. When the receiver to capture the satellite tracking, after receiving antenna can be measured and satellite pseudo distance and the distance change, satellite orbits parameters, such as the demodulation data. Based on these data, the receiver can handle the computer by positioning solution method and computing the user's position in the longitude and altitude geographical position, speed, time, etc. The hardware and software receivers in GPS data post-processing software package and form a complete GPS user equipment. GPS receiver unit and receiving antenna structure is divided into two parts of the unit. Receiver generally USES machine and together two kinds of dc power supply. Setting machine aims to replace the power supply without interruption continuous observation. In use within the time machine power battery charging automatically. After shutdown, machine battery power for the RAM, memory, in order to prevent the loss of data. At present various types of accept machine, weight and small volume and light, facilitate the field Ground control system (by now), the Station so the control Station (Master), so now the Antenna (Ground), the Antenna control Station, colo springfield, Colorado (are). The ground control station is responsible for collecting information by satellite, and alex, relative to star satellite data from the atmosphere correction. Secondly, the existing users receiver for two and two, double-frequency due to price factor, general user buys more for single-rate at the application of GPS road engineeringThe application of GPS in road construction, is mainly used to establish various road engineering control network and determination of the control points electricity, etc. Along with the rapid development of the highway to survey technology, puts forward a higher request, due to long, known points less, therefore, with the conventional measure method not only, and the net difficulties are hard to meet the requirement of high precision. At present, China has gradually establish lines using GPS technology, then head high precision control network layont wires with conventional methods. Practice has proved, in a few tens of kilometers within the scope of the point error only 2 centimeters, reached the conventional method to realize the accuracy, but also greatly ahead of time. GPS technology also applied to the control measure of large bridge. Since it is unnecessary to tong, can form strong nets, improve accuracy of inspection, via conventional measure fulcrum is effective. GPS technology in the measurement of the tunnel has broad prospect of application, GPS, reduced need through conventional method, the intermediate links, therefore, high speed, high accuracy, significant economic and social GPS navigation and traffic management in automotive applicationsThree-dimensional navigation is the primary function, GPS, ships, aircraft and ground vehicles pacers can use GPS navigation device for navigation. Car navigation system is in the global positioning system (GPS developed on the basis of a new technology. Car navigation system by GPS navigation, self-discipline, navigation and microprocessor, speed sensor, gyro sensor and cd-rom drives, LCD display. GPS navigation systems and electronic map, radio communication network, computer vehicle management information system, combining can achieve vehicle tracking and traffic management and many other GPS in long-distance passenger vehicle management application (for example),In the first set of professional long-haul GPS vehicle management system, and long-distance communication GPS intelligent management system, for example, it is combined with the satellite positioning technology, GPRS/CDMA communications business, GIS, image collection technology, computer network technology, and database in the company to build a passenger control (C/S structure and B/S structure combining), and the other for points, the public security bureau and control YunGuan departments and departments of the control system, established by the control center system, wireless communication system platform (GPRS/CDMA), global positioning system (GPS), four parts and trackside equipment all-weather, a full range of driver and vehicle tracking management platform, System can be registered vehicle dynamic tracking and monitoring implementation, pictures, driving record, management, data analysis and so on the function, monitoring vehicles in electronic map, and display of vehicles running track data, Operating terminal optional internal network or the Internet server to visit and through the center to provide online IE browser integrated passenger management data analysis of the control system (B/S structure), And the capacity of the system software available according to the center of the hardware configuration and operating terminal server, the most greatly expanded, net vehicles 500,000 can not only is long, can the passenger vehicles such social vehicles. And the system still can use group management, different types of vehicles into different groups, facilitate the operation technology application examples in the navigatorGPS navigators international leading brand: Ahada YiHang (of) -- from silicon valley, now login China!The core products function:1) map queryA penny saved is a penny gained in operation on a terminal search your destination penny saved is a penny gained can record you always want to place, and retain information, also can be Shared with others and the location penny saved is a penny gained fuzzy query your attachment or a location near the station, hotel, such as ) route planningA penny saved is a penny gained GPS navigation system will be set according to the starting point and destination, automatic programming penny saved is a penny gained planning routes whether can be set to pass some penny saved is a penny gained planning routes whether can avoid high-speed etc. ) automatic navigationA penny saved is a penny gained speech navigation:To provide drivers advance in speech, navigation condition intersection traffic information, such as a way to understand the wizard tells you how to drive to the destination. Navigation in one of the most important function, make you need, through watching operation terminal voice prompt can safe penny saved is a penny gained picture navigation:In the end, will display operate maps and position of the car now, driving speed, the destination of the route, planning, crossing the road to penny saved is a penny gained redesign line:When you have the line planning, or go wrong when crossing, GPS navigation system according to your present position, for you to plan a new route to the principleGPS navigation system is the basic principle of measuring the satellite to known position of the distance between the user receiver, and then integrated satellite data can know the location of the receiver. To achieve this objective, the position of the satellite can according to record the clock time on satellite star found in a calendar. Visible GPS navigation system is part of the satellite launch navigation ceaselessly. However, due to the use of the user to accept machine with satellite space-borne clock clock synchronization, may not always except user 3d coordinate x, y, z, will also introduce a Δ t is the difference between the satellite and the receiver as unknown, then use four equations will these four unknown. So if you want to know, the receiver's place at least four satellites can receive the receiver can receive the GPS clock can be used to accurately on the two levels of second time information, Used to forecast the next few months in the general position of satellite prediction star alex, Can be used to calculate the location for the satellite radio star alex, the coordinates for a few meters to dozens of accuracy of each different, rice (change) satellite, And the GPS system information, such as receiver to code measurement can get satellite receiver, because of the distance to the clock contains receiver satellite transmission error, error and the atmosphere is called pseudorange. 0A yards of measured pseudorange called UA yards pseudorange and accuracy for about 20 meters of P yards, measured pseudorange called P yards pseudorange and accuracy for about 2 receiver of received signal, decoding technology, or other information on the carrier modulation in removed, can restore carrier. Strictly speaking, the carrier phase should be called the carrier frequency phase, it is patted the received by doppler frequency influence of satellite signal receiver carrier phase and machine generated signal phase difference oscillations. General bell in the epoch receiver determined to keep time measurement, satellite signal, it can track record of phase change, but start when the value of the receiver and satellite observations of the oscillator is not know the initial phase of the epoch, also don't know phase integers, namely the fuzzy degrees, only in data processing as parameters. Phase observations of high precision and mm, but the premise is a whole week, so only in fuzzy relative positioning, and a continuous observation can use phase observations, and to achieve superior level meters positioning accuracy of also only using phase to the localization way, GPS positioning and relative into single point positioning (difference). According to a single point positioning receiver is the observation data to determine the position of the receiver, it only USES pseudorange observation, can be used as a compendium of navigation and positioning vehicles. Relative location (difference) is based on the observation data of two above receiver to determine the relative position between the observation methods, it can be adopted pseudorange observation may adopt phase observation and geodesy or engineering measurement shall be made phase observation value relative the GPS observation satellite and the receiver is contained in the clock, atmospheric propagation delay, the multipath effect etc, in the positioning error when calculating by satellite radio star alex, the influence of error in relative positioning error when most public offset or weakened by positioning accuracy, so will greatly improve, double-frequency receiver can according to the observation of two frequency offset the atmosphere, the main part of the error of the ionosphere, high accuracy in the distance between the receiver when significant difference (air), should choose double-frequency receiver.
随着社会发展的需要和机器人应用领域的扩大,人们对智能机器人的要求也越来越高。下面是我整理的机器人智能技术论文,希望你能从中得到感悟!
刍议智能机器人及其关键技术
【摘 要】文章介绍了机器人的定义,阐述了智能机器人研究领域的关键技术,最后展望了智能机器人今后的发展趋势。
【关键词】智能机器人;信息融合;智能控制
一、机器人的定义
自机器人问世以来,人们就很难对机器人下一个准确的定义,欧美国家认为机器人应该是“由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械”;日本学者认为“机器人就是任何高级的自动机械”,我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。”目前国际上对机器人的概念已经渐趋一致,联合国标准化组织采纳了美国机器人协会(RIA:Robot Institute of America)于1979 年给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”概括说来,机器人是靠自身动和控制能力来实现各种功能的一种机器。
二、智能机器人关键技术
随着社会发展的需要和机器人应用领域的扩大,人们对智能机器人的要求也越来越高。智能机器人所处的环境往往是未知的、难以预测的,在研究这类机器人的过程中,主要涉及到以下关键技术:
(1)多传感器信息融合。多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题,它与控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计相结合,为机器人在各种复杂、动态、不确定和未知的环境中执行任务提供了一种技术解决途径。机器人所用的传感器有很多种,根据不同用途分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类。内部测量传感器用来检测机器人组成部件的内部状态,包括:特定位置、角度传感器;任意位置、角度传感器;速度、角度传感器;加速度传感器;倾斜角传感器;方位角传感器等。外部传感器包括:视觉(测量、认识传感器)、触觉(接触、压觉、滑动觉传感器)、力觉(力、力矩传感器)、接近觉(接近觉、距离传感器)以及角度传感器(倾斜、方向、姿式传感器)。多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据,以产生更可靠、更准确或更全面的信息。经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性。融合后的多传感器信息具有以下特性:冗余性、互补性、实时性和低成本性。目前多传感器信息融合方法主要有贝叶斯估计、卡尔曼滤波、神经网络、小波变换等。
(2)导航与定位。在机器人系统中,自主导航是一项核心技术,是机器人研究领域的重点和难点问题。导航的基本任务有3点:一是基于环境理解的全局定位:通过环境中景物的理解,识别人为路标或具体的实物,以完成对机器人的定位,为路径规划提供素材;二是目标识别和障碍物检测:实时对障碍物或特定目标进行检测和识别,提高控制系统的稳定性;三是安全保护:能对机器人工作环境中出现的障碍和移动物体作出分析并避免对机器人造成的损伤。机器人有多种导航方式,根据环境信息的完整程度、导航指示信号类型等因素的不同,可以分为基于地图的导航、基于创建地图的导航和无地图的导航3类。根据导航采用的硬件的不同,可将导航系统分为视觉导航和非视觉传感器组合导航。视觉导航是利用摄像头进行环境探测和辨识,以获取场景中绝大部分信息。目前视觉导航信息处理的内容主要包括:视觉信息的压缩和滤波、路面检测和障碍物检测、环境特定标志的识别、三维信息感知与处理。非视觉传感器导航是指采用多种传感器共同工作,如探针式、电容式、电感式、力学传感器、雷达传感器、光电传感器等,用来探测环境,对机器人的位置、姿态、速度和系统内部状态等进行监控,感知机器人所处工作环境的静态和动态信息,使得机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化,有效地获取内外部信息。
(3)路径规划。路径规划技术是机器人研究领域的一个重要分支。最优路径规划就是依据某个或某些优化准则(如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等),在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径。路径规划方法大致可以分为传统方法和智能方法两种。传统路径规划方法主要有以下几种:自由空间法、图搜索法、栅格解耦法、人工势场法。大部分机器人路径规划中的全局规划都是基于上述几种方法进行的,但这些方法在路径搜索效率及路径优化方面有待于进一步改善。人工势场法是传统算法中较成熟且高效的规划方法,它通过环境势场模型进行路径规划,但是没有考察路径是否最优。智能路径规划方法是将遗传算法、模糊逻辑以及神经网络等人工智能方法应用到路径规划中,来提高机器人路径规划的避障精度,加快规划速度,满足实际应用的需要。其中应用较多的算法主要有模糊方法、神经网络、遗传算法、Q学习及混合算法等,这些方法在障碍物环境已知或未知情况下均已取得一定的研究成果。
(4)机器人视觉。视觉系统是自主机器人的重要组成部分,一般由摄像机、图像采集卡和计算机组成。机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识。而如何精确高效的处理视觉信息是视觉系统的关键问题。目前视觉信息处理逐步细化,包括视觉信息的压缩和滤波、环境和障碍物检测、特定环境标志的识别、三维信息感知与处理等。其中环境和障碍物检测是视觉信息处理中最重要、也是最困难的过程。机器人视觉是其智能化最重要的标志之一,对机器人智能及控制都具有非常重要的意义。目前国内外都在大力研究,并且已经有一些系统投入使用。
(5)智能控制。随着机器人技术的发展,对于无法精确解析建模的物理对象以及信息不足的病态过程,传统控制理论暴露出缺点,近年来许多学者提出了各种不同的机器人智能控制系统。机器人的智能控制方法有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合(模糊控制和变结构控制的融合;神经网络和变结构控制的融合;模糊控制和神经网络控制的融合;智能融合技术还包括基于遗传算法的模糊控制方法)等。近几年,机器人智能控制在理论和应用方面都有较大的进展。在模糊控制方面,等人论证了模糊系统的逼近特性,首次将模糊理论用于一台实际机器人。模糊系统在机器人的建模控制、对柔性臂的控制、模糊补偿控制以及移动机器人路径规划等各个领域都得到了广泛的应用。在机器人神经网络控制方面,CMCA(Cere-bella Model Controller Articulation)应用较早的一种控制方法,其最大特点是实时性强,尤其适用于多自由度操作臂的控制。
(6)人机接口技术。智能机器人的研究目标并不是完全取代人,复杂的智能机器人系统仅仅依靠计算机来控制目前是有一定困难的,即使可以做到,也由于缺乏对环境的适应能力而并不实用。智能机器人系统还不能完全排斥人的作用,而是需要借助人机协调来实现系统控制。因此,设计良好的人机接口就成为智能机器人研究的重点问题之一。人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。为了实现这一目标,除了最基本的要求机器人控制器有1个友好的、灵活方便的人机界面之外,还要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达,甚至能够进行不同语言之间的翻译,而这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究。因此,研究人机接口技术既有巨大的应用价值,又有基础理论意义。目前,人机接口技术已经取得了显著成果,文字识别、语音合成与识别、图像识别与处理、机器翻译等技术已经开始实用化。另外,人机接口装置和交互技术、监控技术、远程操作技术、通讯技术等也是人机接口技术的重要组成部分,其中远程操作技术是一个重要的研究方向。
三、总结与展望
机器人是自动化领域的主题之一,人们几十年来对机器人的开发和研究,使机器人技术取得了巨大的进步。随着人工智能、智能控制和计算机技术的发展,机器人的应用领域必将不断扩大,性能不断提高,在未来的生产、生活、科研当中会发挥更重要的作用。
参 考 文 献
[1]孙华,陈俊风,吴林.多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J].传感器技术.2003,22(9):1~4
[2]王灏,毛宗源.机器人的智能控制方法[M].北京:国防工业出版社,2002
[3]金周英.关于我国智能机器人发展的几点思考[J].机器人技术与应用.2001(4):5~7
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组合导航技术 重点领域: 航空电子与武器技术 技术方向: 导航技术 研究内容: 组合导航技术 技术内涵概述: 将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统,以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的,这种系统被称为组合(或综合)导航系统。惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态),已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备;并且,在现已得到应用的机载组合导航系统中,绝大部分为惯性为基的组合系统,其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。 组合系统的优点可归纳如下: 1、能有效利用各子系统的导航信息,提高组合系统定位精度; 2、允许在子系统工作模式间进行自动转换,从而进一步提高系统工作可靠性; 3、可实现对各子系统及其元件的校准,从而放宽了对子系统技术指标的要求; 4、允许惯导系统进行空中对准和调整,有利于缩短惯导系统的地面对准时间。 目前技术水平(包括与国内外水平对比): 惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,即在载体内部测量载体运动加速度,经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法,其主要缺点是导航定位误差随时间增长,因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个:一是提高惯导系统本身的精度,一是采用组合导航技术。而实践证明,主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航,是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是,在一种中等精度惯导仪基础上,通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器,这些传感器将为惯导提供有界信息,从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。军民用前景分析: 自80年代始,组合导航系统日益扩展其应用,尤其受到航空界的重视。在军用方面,美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统,其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年,一种称为“嵌入GPS接收机的惯导系统”的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机,而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外,在战术导弹上,这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高,所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统,这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。定义与概念: 将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统,以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的,这种系统被称为组合(或综合)导航系统。至于哪些导航系统可相互结合成为组合导航系统,一般是没有什么限制的。但惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态),已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备;并且,在现已得到应用的机载组合导航系统中,绝大部分为惯性为基的组合系统,其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。 国外概况: 有三个重要前提推动了组合导航的发展:首先,远程/长航时以及武器投放、侦察/反潜以及变轨控制等任务对导航系统提出了更高的要求;第二,现代控制理论的兴起和发展,特别是卡尔曼滤波技术的出现,为组合导航提供了理论基础和数学工具;第三,数字计算机的蓬勃发展为应用卡尔曼滤波方法解决组合导航问题提供了现实可行的条件。 在以惯性为基的机载组合导航系统中,可提供组合的典型传感器有:GPS(或以后的Glonass)、多普勒、罗兰、星体跟踪器、数字地图、雷达高度表、大气数据计算机、合成孔径雷达(SAR)和光电传感器等。 组合系统的优点可归纳如下: 1、能有效利用各子系统的导航信息,提高组合系统定位精度; 2、允许在子系统工作模式间进行自动转换,从而进一步提高系统工作可靠性; 3、可实现对各子系统及其元件的校准,从而放宽了对子系统技术指标的要求; 4、允许惯导系统进行空中对准和调整,有利于缩短惯导系统的地面对准时间。 早期飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航,30年代出现无线电导航,40年代开始研制超短波的伏尔(VOR)导航系统,50年代惯性导航进入飞机应用,50年代末多普勒导航问世,60年代开始使用远程无线电罗兰C导航系统,60年代中"子午仪"卫星导航正式投入使用,70年代联合战术信息分发系统(JTIDS)得到研制,80年代初出现地形辅助导航,80年代末GPS全球定位系统逐渐进入航空领域。与此同时,从80年代初以来至今,发挥不同导航系统特点的组合导航逐渐得到应用且发展迅速。另外,在30年代无线电导航技术问世之前,天文导航是各种航行体主要(甚至是唯一)的导航手段;但直到今天,无文导航仍在使用,且多以与其它导航相结合的形式出现。 下面简介几种主要导航系统,以及它们与惯性系统组合的情况。 1、VOR/DME 近距无线电导航 VOR和DME是两种近距无线电测量系统。VOR为甚高频全向信标系统,测量飞机磁方位角;DME为测距系统,测量飞机与地面DME台间的斜距。DME作用距离为300~500公里,最远700公里,测距误差为~海里。VOR/DME组成近距无线电导航系统,在其信号覆盖区内还可与惯导组合,以提高飞机区域导航或进场着陆前所需导航信息的精度。 2、多普勒导航 其工作原理是,用多普勒雷达测量航行体相对地球的速度(地速)和偏流角,再从航向系统引入航向信息,然后通过积分运算,最后得到航行体的位置信息。多普勒导航与惯性导航一样,都是一种航位推算定位系统。而多普勒/惯性是一种速度综合模式,它只能减小位置误差随时间增长的速度值,不能改变位置误差随时间增长的基本特性(如惯性系统),这是速度综合导航系统的主要不足之处。 3、远程无线电导航系统 主要指罗兰-C双曲线无线电导航和奥米伽甚低频远距无线电导航。罗兰-C作用距离为1200海里,定位精度为海里(460米)(2维、均方根)。奥米伽导航靠8个地面台实现全球覆盖,定位精度为1~2海里(~公里)(2维、均方根)。当罗兰工作于测距方式时,罗兰/惯性组合是一种类似于GPS/惯性的伪距综合模式,它可消除惯导位置误差随时间增长的性质,使组合后的位置误差变为有界,因而更适于长时间工作航行体的应用。 4、地形辅助导航(TA) 用无线电高度表和数字地图来辅助惯性导航的技术称为地形辅助惯性导航,简称为地形辅助导航(TAN)或地形基准导航(TRN),通俗称为地形匹配。该技术可用来实现精确导航,精度取决于地图精度和地形变化情况,通常为几十米至100米。但TA基本上是一种低高度系统,在300米以上高度时系统精度降低,800~1500米高度时系统无法使用。另外,TAN/惯性/GPS是现代军用飞机常用的一种组合方案。 5、天文导航 天文导航是一种根据天体的精确坐标位置及其已知运动规律,测量天体相对于航行体参考基准面的高度角,从而计算出航行体位置与航向的导航方法。天文导航是一种古老而又崭新的导航技术,又是一种高精度自主式导航手段。当与惯性系统组合时,它可产生一个极其精确的导航解;而且星体的方位和高度数据还可用来向惯性系统提供调平信息。这种组合系统适合于高空远程飞机和要求具有隐身作战能力的战略轰炸机应用。 6、相对导航 JTIDS是把通信、导航和识别综合在一起的一种三军共用的战术多功能综合电子系统,其用户终端分为三类:I类终端供大型飞机(如预警机)和大型舰艇使用,现已装备部队;II类终端供战斗机和一般舰艇使用,已小批投产;III类终端供陆军小分队使用,尚在研制中。JTIDS有一个高精度的导航功能,被称为相对导航,通过测量信号到达时间来测量伪距,最终向用户提供位置、速度和时间信息。由于该系统具有高精度(20纳秒)统一时序,利用多边测距和卡尔曼滤波技术,可实现高精度、多维导航,精度为几十~100米。但由于其导航算法通常适于低动态用户,对高动态尤其是高机动用户,导航算法会产生较大滞后误差。为克服这一缺点,通常将其与惯导相组合,以便在JTIDS丢失信号或坏的测量几何情况下,依靠惯导的航位推算来保持导航精度。 7、GPS全球定位系统 GPS是一种以空间为基的卫星导航系统,在引入"伪距"和"伪距率"概念后,用户接收机只要能同时接收来自空中4颗卫星的信号,就能精确解算出自身所处的三维地理坐标。根据美国政策,GPS可提供两种精度等级的服务:采用商业码(C/A码)的定位精度为100米,军用码(P码)的为16米。虽然GPS具有其它导航设备无法比拟的优点(如极精确的三维位置、速度和时间数据,无源、全球、全天候工作等),但其本质是一种无线电导航系统。在未来战场的电子战环境下,干扰信号将严重影响GPS的工作有效性。为此,美国防部于1996年提出了以GPS为核心的"导航战"思想;并明确,GPS与惯性相组合的方案是干扰环境下一项重要的抗干扰战术。 8、惯性导航系统 惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,即在载体内部测量载体运动加速度,经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法,其主要缺点是导航定位误差随时间增长,因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个:一是提高惯导系统本身的精度,一是采用组合导航技术。而实践证明,主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航,是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是,在一种中等精度惯导仪基础上,通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器,这些传感器将为惯导提供有界信息,从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。 关键技术: 1、将多种系统集成在一起,以构成广义组合能力的数据融合技术; 2、以惯性为基组合导航系统识别欺骗性干扰和抗干扰的技术; 3、将GPS载波相位引入惯性组合系统的技术; 4、利用分散估计理论或联邦滤波器/多模态滤波器进行组合的技术; 5、组合导航系统中惯性系统空中快速对准技术; 6、卡尔曼滤波器的工程化应用,以及有关组合系统可靠性、多维余度、容错能力等的理论与方法的研究。 应用与影响: 自80年代始,组合导航系统日益扩展其应用,尤其受到航空界的重视。在军用方面,美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统,其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年,一种称为"嵌入GPS接收机的惯导系统"的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机,而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外,在战术导弹上,这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高,所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统,这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。
基于数据仿真技术实现航海仪器设备的综合应用研究,这是我的课题题目。题目是关键啊,要是弄不好,后期很难的,我就是,数据根本没法弄。后来还是学长给的莫文网,专业的就是靠谱,很快就帮我弄完了参考下思路吧;通过局域网编程技术将数据发送至相应的计算机终端,通过串口传给相关的航海导航设备。使其设备能正常的显示相应的符合航海实训要求的数据,有效解决现在航海导航设备不能正常在教学中有效使用的问题。在研究过程中,将要解决通过NMEA0183的数据格式进行分析,数据库管理系统模型和局域网数据传输模型的建立等一系列关键问题。
大部分人对空乘都有一种莫名的的向往,想去当空姐或者空少,却对空乘也是一知半解。空乘专业的论文选题有哪些呢?下面我给大家带来空乘 毕业 论文选题_航空类专业论文题目有哪些,希望能帮助到大家!
空乘毕业论文题目选题参考
1、空乘专业形体训练课教学内容研究
2、我国空运后送专业护士培训课程体系的构建研究
3、就业视域下空乘学生职业素质的培养与提升
4、国内民用客机机载娱乐系统现状分析及发展趋势
5、基于组织管理角度探讨工作场所暴力行为的防范策略
6、《乘务英语》课程形成性评价的探索与实践
7、民用飞机客舱旅客服务单元(PSU)布置研究
8、“南航事件”冷思考:急救机制要实,体制要顺
9、航空服务专业校企共同课程开发实施机制建设--以长沙航空职业技术学院为例
10、基于职业能力的空乘专业体育课程内容改革研究
11、浅析空中乘务员客舱播音的技巧
12、民航业的平民化现象
13、国际邮轮乘务人员跨 文化 交际能力培养探讨
14、航空公司机上服务质量现状与提升战略
15、公务航空服务创新研究
16、航空公司的服务质量控制
17、中国航空旅客不轨行为法律规制探究
18、论雇主 劳动合同 条款变更权之控制
19、关于人为因素对航空安全影响探讨
20、审美经济新理念--从审美视角看航空服务的新理念
21、我行我素的俄罗斯航空公司
22、职业 教育 的嬗变与转型--空乘办学热潮下的冷思考
23、空中乘务专业礼仪实训教学改革实践与探索
24、高职民航商务专业培养方向与定位的思考
25、传统航空借鉴低成本航空服务模式的思考
26、“母语结构教员”推动空客本地化售后服务进程
27、飞行护士职业发展实践探讨
28、本科空乘人才培养模式的研究与探索
29、关于航空服务存在问题的探讨分析
30、基于工作过程导向的高职民航乘务英语教学
31、论空乘人员职业倦怠及对策研究
32、空乘实务课程体系的构建与应用
33、对本科层次空乘专业建设发展的讨论
34、空中乘务礼仪教学问题及培养对策研究
35、人才的摇篮开启精彩民航[N]
36、用服务温度赢得市场热度[N]
37、我省民航业迅速发展引发航空人才需求[N]
38、西南航空学院乘务培训中心启用[N]
39、航空公司真情服务的探索与思考[N]
40、“空中骚扰”频发 航司服务水平亟待提升[N]
41、差异化航空服务的基础是旅客的共同利益[N]
42、空乘技能培训的质量管理探讨
43、基于TPB理论的旅客乘机安全行为研究
44、人为因素对航空安全的影响与对策研究
45、对中国民航企业廉价运营模式的思考
46、高职空乘专业学生服务意识培养途径探讨--以广州民航职业技术学院为例
47、民用飞机救生筏储存箱结构设计思路探讨
48、哈大高铁客服质量的现存问题及提升策略
49、浅谈民航乘务英语实践能力的培养和提高
50、改革高职空乘专业人才培养体系的必要性分析
51、需求理论视角下民航服务质量与理念的提升研究
52、当代中国民用航空客舱服务的民族审美文化特征
53、从战略和战术两个层面实现成本领先--美国西南航空公司的实践和启示
54、面向成本优化的航班延误损失差异研究
55、航空公司机组人员应对劫机处置能力评价研究
56、航空鼻科疾病防控 措施 和医学鉴定的临床研究
57、中国航空公司配置效率及其影响因素研究
58、民航女乘务员性生活质量调查研究
59、民航 企业文化 与核心竞争力提升的耦合研究
60、高职空中乘务专业综合英语课程教学改革探讨
飞行技术专业论文题目
1、基于改进蚁群算法的无人机航迹规划研究
2、四轴无人机多约束条件下的跟踪控制和轨迹规划 方法 研究
3、通讯受限条件下航天器编队姿态协同控制方法研究
4、飞行员飞行技术对其安全绩效的影响研究
5、航空器穿越飞行高度层最小纵向间隔的研究
6、海上无人机协同编队飞行控制技术研究
7、无人机协同编队队形保持控制算法研究
8、基于终端滑模的高超声速飞行器巡航及再入跟踪控制
9、面向无人机伴飞的多核相关滤波跟踪算法研究
10、实际导航性能(ANP)算法研究
11、我国航空公司航油成本管理研究
12、女飞行员工作压力致因及对策研究
13、无人机编队飞行控制器关键技术的研究
14、高校民航飞行学员思想政治教育问题研究
15、高超声速飞行器姿态控制先进方法研究
16、东航安全战略及其实施研究
17、高原复杂机场/环境终端区RNP运行中飞行技术误差(FTE)的分析与控制
18、基于NDB/VOR的仪表飞行技术仿真与应用研究
19、基于B/S的绵阳分院学生信息综合管理系统的设计与实现
20、PBN导航系统性能分析与研究
21、ZrB2基超高温陶瓷材料催化性能研究
22、高超声速飞行器金属结构热管热防护机制理论与模拟研究
23、空间飞行器DS-UWB通信多用户检测与频谱共存技术研究
24、卫星编队物理仿真系统多参数视觉测量方法及仿真验证
25、RNP导航技术培训系统的设计与实现
26、基于模糊综合评判的飞行品质评判系统研究
27、基于对偶四元数的编队飞行卫星自主相对导航算法研究
28、基于GPS相对测量的卫星编队碰撞规避研究
29、论飞行员劳动关系的法律调整
30、RVSM空域飞机碰撞风险研究
31、面向集群航天器的空间自组织网络关键技术研究
32、直接序列超宽带体制空间多用户通信技术研究
33、驾驶舱资源管理(CRM)对飞行技术安全的影响及对策研究
34、基于机组人为因素分析的东航飞行安全风险防控及对策研究
35、_学院飞行学员综合素质评价研究
36、离场程序三维保护区算法研究
37、特殊机场RNPAR程序设计及实例分析研究
38、基于我国航空公司飞行员特殊性的人力资源会计研究
39、空天网络的接入算法研究与可靠拓扑设计
40、基于SDRE方法的卫星编队队形保持与重构
航空服务毕业论文题目
1、湖南省机场管理集团有限公司客户关系管理研究
2、基于SERVQUAL方法的航空服务质量评价研究
3、多机场区域内新机场选址及其航线规模优化研究
4、__航空公司顾客忠诚度现状与提高策略研究
5、行业管理视角下的西南地区航空枢纽协调发展研究
6、民航青岛空中交通管理站服务质量提升问题研究
7、东方航空公司顾客满意度测评体系研究
8、欧美促进通用航空产业发展的法律与政策及其对中国的启示
9、基于税负测算模型的营改增对我国第三产业的影响研究
10、我国西北地区民用航空业发展研究
11、蒙古航空公司顾客满意度研究
12、航空公司辅助性收入研究初探
13、航空服务创新体系设计与实施研究
14、中国民营航空低成本运营管理模式研究
15、第五航空权开放法律问题研究
16、基于SOA架构的航空贵宾服务管理系统设计与实现
17、国内政治和国际民用航空制度变迁
18、江西长江通用航空公司发展战略研究
19、幸福航空公司发展战略研究
20、东方航空公司战略转型中的营销策略研究
21、中国南方航空公司客舱服务质量改进研究
22、广东省通用航空管理对策研究
23、天水机场管理体制重构与实现途径研究
24、越南航空公司客户满意度研究
25、中国公务机航空市场发展策略研究
26、中职学校航空服务专业人才培养方案的优化
27、民航云南安监局参与完善长水国际机场航班延误应急管理案例研究
28、“营改增”对CSA航空公司的影响分析
29、中国民航低空空域开放管理问题研究
30、A航空公司航班延误服务提升策略研究
31、SC航空股份有限公司发展战略与对策研究
32、基于顾客满意的服务补救问题研究
33、港龙航空长沙机场服务营销案例研究
34、空中乘务专业高职生共情能力培养研究
35、H航空公司产品营销研究
36、基于SERVQUAL模型的航班延误服务补救质量评价和管理
37、联盟中的航空公司产品开发研究
38、我国通用航空FBO规划设计研究
39、沈阳市高等职业院校毕业生就业问题调查研究
40、兵团交通运输集团业务选择与发展研究
41、湖南省通用航空发展策略研究
42、基于工作过程的高职航空服务 英语口语 课程改革研究
43、四川省通用航空参与航空类公共服务的调查研究
44、民航企业的移动互联营销研究
45、航空配餐体系的构建研究
46、公共管理视角下航空公司航班延误治理
47、喜马拉雅航空发展战略目标研究
48、高职院校ESP英语教学的对策研究
49、哈尔滨安达航服有限公司发展战略研究
50、ZS通用航空服务项目商业计划书
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组合导航技术定义与概念:将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统,以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的,这种系统被称为组合(或综合)导航系统。至于哪些导航系统可相互结合成为组合导航系统,一般是没有什么限制的。但惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态),已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备;并且,在现已得到应用的机载组合导航系统中,绝大部分为惯性为基的组合系统,其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。国外概况:有三个重要前提推动了组合导航的发展:首先,远程/长航时以及武器投放、侦察/反潜以及变轨控制等任务对导航系统提出了更高的要求;第二,现代控制理论的兴起和发展,特别是卡尔曼滤波技术的出现,为组合导航提供了理论基础和数学工具;第三,数字计算机的蓬勃发展为应用卡尔曼滤波方法解决组合导航问题提供了现实可行的条件。 在以惯性为基的机载组合导航系统中,可提供组合的典型传感器有:GPS(或以后的Glonass)、多普勒、罗兰、星体跟踪器、数字地图、雷达高度表、大气数据计算机、合成孔径雷达(SAR)和光电传感器等。组合系统的优点可归纳如下: 1、能有效利用各子系统的导航信息,提高组合系统定位精度; 2、允许在子系统工作模式间进行自动转换,从而进一步提高系统工作可靠性; 3、可实现对各子系统及其元件的校准,从而放宽了对子系统技术指标的要求; 4、允许惯导系统进行空中对准和调整,有利于缩短惯导系统的地面对准时间。早期飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航,30年代出现无线电导航,40年代开始研制超短波的伏尔(VOR)导航系统,50年代惯性导航进入飞机应用,50年代末多普勒导航问世,60年代开始使用远程无线电罗兰C导航系统,60年代中"子午仪"卫星导航正式投入使用,70年代联合战术信息分发系统(JTIDS)得到研制,80年代初出现地形辅助导航,80年代末GPS全球定位系统逐渐进入航空领域。与此同时,从80年代初以来至今,发挥不同导航系统特点的组合导航逐渐得到应用且发展迅速。另外,在30年代无线电导航技术问世之前,天文导航是各种航行体主要(甚至是唯一)的导航手段;但直到今天,无文导航仍在使用,且多以与其它导航相结合的形式出现。 下面简介几种主要导航系统,以及它们与惯性系统组合的情况。 1、VOR/DME 近距无线电导航 VOR和DME是两种近距无线电测量系统。VOR为甚高频全向信标系统,测量飞机磁方位角;DME为测距系统,测量飞机与地面DME台间的斜距。DME作用距离为300~500公里,最远700公里,测距误差为~海里。VOR/DME组成近距无线电导航系统,在其信号覆盖区内还可与惯导组合,以提高飞机区域导航或进场着陆前所需导航信息的精度。 2、多普勒导航 其工作原理是,用多普勒雷达测量航行体相对地球的速度(地速)和偏流角,再从航向系统引入航向信息,然后通过积分运算,最后得到航行体的位置信息。多普勒导航与惯性导航一样,都是一种航位推算定位系统。而多普勒/惯性是一种速度综合模式,它只能减小位置误差随时间增长的速度值,不能改变位置误差随时间增长的基本特性(如惯性系统),这是速度综合导航系统的主要不足之处。 3、远程无线电导航系统 主要指罗兰-C双曲线无线电导航和奥米伽甚低频远距无线电导航。罗兰-C作用距离为1200海里,定位精度为海里(460米)(2维、均方根)。奥米伽导航靠8个地面台实现全球覆盖,定位精度为1~2海里(~公里)(2维、均方根)。当罗兰工作于测距方式时,罗兰/惯性组合是一种类似于GPS/惯性的伪距综合模式,它可消除惯导位置误差随时间增长的性质,使组合后的位置误差变为有界,因而更适于长时间工作航行体的应用。 4、地形辅助导航(TA) 用无线电高度表和数字地图来辅助惯性导航的技术称为地形辅助惯性导航,简称为地形辅助导航(TAN)或地形基准导航(TRN),通俗称为地形匹配。该技术可用来实现精确导航,精度取决于地图精度和地形变化情况,通常为几十米至100米。但TA基本上是一种低高度系统,在300米以上高度时系统精度降低,800~1500米高度时系统无法使用。另外,TAN/惯性/GPS是现代军用飞机常用的一种组合方案。 5、天文导航 天文导航是一种根据天体的精确坐标位置及其已知运动规律,测量天体相对于航行体参考基准面的高度角,从而计算出航行体位置与航向的导航方法。天文导航是一种古老而又崭新的导航技术,又是一种高精度自主式导航手段。当与惯性系统组合时,它可产生一个极其精确的导航解;而且星体的方位和高度数据还可用来向惯性系统提供调平信息。这种组合系统适合于高空远程飞机和要求具有隐身作战能力的战略轰炸机应用。 6、相对导航 JTIDS是把通信、导航和识别综合在一起的一种三军共用的战术多功能综合电子系统,其用户终端分为三类:I类终端供大型飞机(如预警机)和大型舰艇使用,现已装备部队;II类终端供战斗机和一般舰艇使用,已小批投产;III类终端供陆军小分队使用,尚在研制中。JTIDS有一个高精度的导航功能,被称为相对导航,通过测量信号到达时间来测量伪距,最终向用户提供位置、速度和时间信息。由于该系统具有高精度(20纳秒)统一时序,利用多边测距和卡尔曼滤波技术,可实现高精度、多维导航,精度为几十~100米。但由于其导航算法通常适于低动态用户,对高动态尤其是高机动用户,导航算法会产生较大滞后误差。为克服这一缺点,通常将其与惯导相组合,以便在JTIDS丢失信号或坏的测量几何情况下,依靠惯导的航位推算来保持导航精度。 7、GPS全球定位系统 GPS是一种以空间为基的卫星导航系统,在引入"伪距"和"伪距率"概念后,用户接收机只要能同时接收来自空中4颗卫星的信号,就能精确解算出自身所处的三维地理坐标。根据美国政策,GPS可提供两种精度等级的服务:采用商业码(C/A码)的定位精度为100米,军用码(P码)的为16米。虽然GPS具有其它导航设备无法比拟的优点(如极精确的三维位置、速度和时间数据,无源、全球、全天候工作等),但其本质是一种无线电导航系统。在未来战场的电子战环境下,干扰信号将严重影响GPS的工作有效性。为此,美国防部于1996年提出了以GPS为核心的"导航战"思想;并明确,GPS与惯性相组合的方案是干扰环境下一项重要的抗干扰战术。 8、惯性导航系统 惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,即在载体内部测量载体运动加速度,经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法,其主要缺点是导航定位误差随时间增长,因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个:一是提高惯导系统本身的精度,一是采用组合导航技术。而实践证明,主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航,是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是,在一种中等精度惯导仪基础上,通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器,这些传感器将为惯导提供有界信息,从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。关键技术: 1、将多种系统集成在一起,以构成广义组合能力的数据融合技术; 2、以惯性为基组合导航系统识别欺骗性干扰和抗干扰的技术; 3、将GPS载波相位引入惯性组合系统的技术; 4、利用分散估计理论或联邦滤波器/多模态滤波器进行组合的技术; 5、组合导航系统中惯性系统空中快速对准技术; 6、卡尔曼滤波器的工程化应用,以及有关组合系统可靠性、多维余度、容错能力等的理论与方法的研究。应用与影响: 自80年代始,组合导航系统日益扩展其应用,尤其受到航空界的重视。在军用方面,美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统,其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年,一种称为"嵌入GPS接收机的惯导系统"的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机,而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外,在战术导弹上,这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高,所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统,这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。小波降噪技术的Loran-C/INS组合导航技术研究AUV高精度组合导航技术研究机载组合导航技术研究技术内涵概述: 将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统,以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的,这种系统被称为组合(或综合)导航系统。惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态),已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备;并且,在现已得到应用的机载组合导航系统中,绝大部分为惯性为基的组合系统,其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。 组合系统的优点可归纳如下: 1、能有效利用各子系统的导航信息,提高组合系统定位精度; 2、允许在子系统工作模式间进行自动转换,从而进一步提高系统工作可靠性; 3、可实现对各子系统及其元件的校准,从而放宽了对子系统技术指标的要求; 4、允许惯导系统进行空中对准和调整,有利于缩短惯导系统的地面对准时间。 目前技术水平(包括与国内外水平对比): 惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,即在载体内部测量载体运动加速度,经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法,其主要缺点是导航定位误差随时间增长,因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个:一是提高惯导系统本身的精度,一是采用组合导航技术。而实践证明,主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航,是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是,在一种中等精度惯导仪基础上,通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器,这些传感器将为惯导提供有界信息,从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。军民用前景分析: 自80年代始,组合导航系统日益扩展其应用,尤其受到航空界的重视。在军用方面,美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统,其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年,一种称为“嵌入GPS接收机的惯导系统”的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机,而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外,在战术导弹上,这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高,所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统,这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。针对惯性/地磁组合导航技术的研究工作。 根据地磁导航系统中的输入地磁信号精度,针对地磁信号中噪声随机分布的特点,采用小波分析的方法对地磁信号中的随机噪声进行滤波,同时在文中给出了基于小波的消噪的仿真结果。 对于图像匹配和地形匹配存在的不足,采用惯性/地磁组合导航的方式来提高导航系统的长期精度。同时对地磁导航系统中的匹配算法进行研究,针对此前地磁导航系统完全采用图匹配方式的精度问题,提出了一种新的图形/解析综合匹配方法,以提高匹配效率。该方法以磁偏角和磁倾角作为匹配参数进行图匹配,获取粗位置信息;以地磁场模型解算地磁场强度的方式来得到精确位置信息,辅以精确计时进而获得速度信息。以地磁导航系统获取的速度、位置信息与惯导系统输出的速度、位置信息的差值,以及磁场计的输出磁场强度在导航坐标系的分量与机载磁场表中记录的即时位置的磁场强度的差值作为量测值,经过卡尔曼滤波,估计导航系统的误差,然后对惯导系统进行校正。在MATLAB环境下的仿真研究证实了该方案可以达到较高精度。 在系统的软硬件设计上,软件设计过程中采用CCS软件中
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摘要:随着私人汽车在中国的普及,车载导航仪成为了日常生活中必不可少的工具。车载导航系统的路径规划的研究无论是从方便驾驶员出行,提高运输效率,优化城市交通,还是在改造与提升交通管理系统上,都对现代的交通道路起着十分重要的影响,因此受到社会和政府部门的关注和大力支持。
本论文介绍了车载导航系统的发展历史和国内外研究现状,以及GPS车载导航系统的组成、功能、实现过程、路径规划算法以及地理信息系统的功能。并以MaoInfo为工具,在路径规划系统中实现了地图的基本操作。本文重点研究了车载导航系统的路径规划问题。综合考虑并比较了多种最短路径的选择算法,并对其优缺点进行了分析。
来自
关键词:GPS GIS 车载导航系统路径规划 Dijkstra算法
ABSTRACT
With thepopularization of private cars in China,the navigatorsbecame the daily life of the necessary tools. The car's navigation system pathplanning research whether from convenient drivers travel to improve transportefficiency and optimize the urban traffic, or in the reform and improve trafficmanagement system, all the way to modern traffic plays a very importantinfluence, and it is by society and government departments of the attention andsupport.
This paperintroduces the development history of the car's navigation system and researchstatus from domestic and structure, function and the realizationof the whole system are demonstrated in detail in this thesis. TheGIS(Geographic Information System) theory is introduced .By using MapInfosoftware as a supporting platform, basic operation of map are realized. Thealgorithms of Route Planning are discussed in detail. Think over and comparemany shortest path algorithms and present a improved algorithm based on theoriginal Dijkstra algorithm in this thesis. It saves memory space and increasesefficiency.
Keywords: GPS GIS Vehiclenavigation System Route-Planning Dijkstra algorithm
目录
第一章绪论................................................1
研究背景与意义...........................................................................................1
导航系统的发展概况............................................................................1
导航系统的发展历程....................................................................2
导航技术应用的发展趋势............................................................2
研究内容及安排...........................................................................................3
研究的内容...........................................................................................3
本文的安排...........................................................................................4
第二章GPS车载导航系统的结构与关键技术......................5
车载导航系统的发展...................................................................................5
车载导航技术的总体结构和关键技术.......................................................5
车载导航系统的总体结构...................................................................6
车载导航系统的关键技术...................................................................6
车载导航系统结构分析及功能要求...........................................................7
系统的功能要求...........................................................................................7
第三章路径规划的分析及设计.................................9
导航电子地图数据库的设计.......................................................................9
导航电子地图的数据结构与数据模型...............................................9
导航电子地图数据库的设计原则.....................................................10
导航电子地图数据库的结构设计与实现.........................................11
导航电子地图中道路网络的拓扑生成方法.............................................12
导航电子地图中道路网络的模型与储存.........................................13
折线道路网络的拓扑生成法.............................................................14
路径规划的分析及设计.............................................................................16
路径规划的基础算法.........................................................................16
限制搜索区域的路径规划算法.........................................................20
基于分层道路网络的分层路径规划算法.........................................22
限制搜索区域的分层路径规划算法.................................................24
第四章路径规划的优缺点分析................................25
算法的实验结果.........................................................................................25
算法实验结果的比对及优缺点分析.........................................................26
第五章结论...............................................29
论文小结.....................................................................................................29
路径规划系统的展望.................................................................................29
致 谢 ...................................................31
参考文献...................................................33
现在,越来越多的汽车都安装了电子导航系统。车辆导航系统包括卫星全球定位系统(GPS,北斗)、无线接收装置、各种传感器、导航控制单元、地图匹配器、CD-ROM驱动器、彩色液体显示器、对应软件等。那个显示器通常在仪表板的中间。汽车导航基本原理:电子导航系统由卫星定位、地面监测、用户接收三大部分组成。卫星定位系统包括卫星网络、地面通信站和接收器,在地球上空的6个轨道上配置了24个通信卫星,地球上的任何一辆汽车都能同时接收来自至少4个通信卫星的信号。安装在汽车上的地磁式方向传感器、陀螺传感器、车速传感器等用于测量汽车的行动轨迹。导航控制单元(ECU)根据接收到的卫星信号和传感器信号计算出汽车在地球坐标系中的位置,在电视屏幕上用电子地图显示汽车的实时位置,分为三层(文字、移动的图形和闪烁的标识)显示信息。现在,市场上的低级电子导航装置已经进行改造,大小如掌上电脑,用吸盘悬挂在挡风玻璃上,可以搜索全国400多个城市的停车场、加油站和景点等。价格在一千元以上。汽车导航设备,如个人数字助理(PSPda),是经过改造的性质,不是工厂安装的部件。车载导航系统操作要点:1.首次进行卫星定位时,必须把车停在空地上。根据当时的天气状况、周围环境、卫星信号强度,首次开始卫星定位可能需要5分钟以上的时间。如果气候不好,或者行驶中周围的环境有障碍物(例如高楼、蒸道、森林等),卫星会影响信号的接收。2.汽车窗玻璃上贴有太阳能薄膜、隔热纸、防爆纸等会干扰卫星信号的接收,建议安装外置天线以提高接收质量。3.由于导航软件版本的不同和路况的变化,导航系统显示的结果和提示可能与实际路况不同,此时应以实际路况为准。提倡使用正版导航软件和APP应用。4.导航系统提供的电子地图数据只是一般的浏览和参考,不能用于高精度的地理测量。5.卫星信号弱时,汽车位置可能会发生偏移。例如,汽车出现在另一条道路上。这种现象不意味着导航有故障,系统可以自动修正到正确的道路上。6.车载导航系统搜索卫星所需的时间与当时的天气(云层厚度)、隐藏建筑物手指、打开导航系统两次的地点距离、当时的卫星状态等有很大关系,因此搜索卫星的时间为10~2000秒。7.为保证行车安全,行车时不得操作导航系统,以免注意力分散发生危险。在车内使用时,请用固定框架将车载导航装置固定在不影响驾驶员视线的位置。8.首次使用汽车导航时,先持续充电8小时以上,第二次充电充电至绿灯亮为止即可。充电时,启动发动机后,请插入车用充电器,避免瞬间过大电流烧毁主机。9.停车时,车载导航装置不要在挡风玻璃下晒黑,避免电池过热方面出现故障或危险。
邮件到达提示系统(客户端)的设计与实现基于NS2的无线传感器网络(WSN)的AODV协议的改进基于RFID井下人员定位系统的软件设计基于FPGA的情报板显示系统的实现Web服务器安全防范体系的建立基于VC语言的数字图像变换设计数字签名技术在移动电子支付中的应用研究基于WSN的矿井环境及人员监测控制中心系统研究车载信息系统(Telematics)-内嵌式车载卫星导航天线设计车载信息系统(Telematics)-卫星多媒体广播天线设计移动数字电视DVB-H信道编码调制的研究与设计TD-LTE系统中上行信道估计方法研究(2)基于Ad-Hoc的短距离无线网络研究基于IP网络的工业电视系统设计移动通信系统中分集技术的分析及RAKE接收机仿真实现TDS-OFDM技术在DMB-T系统中的应用DVB-T解调器同步模块的设计与仿真一种可调光LED台灯的设计某地区GSM移动通信网网络优化设计仓库温度无线监控系统研究与设计WCDMA系统的物理层技术研究基于无线技术的巷道车辆定位和调动系统研究基于Jsp的学生选课信息管理系统的设计基于组态软件的通信机房监控系统设计搭建1000M光纤冗余自愈工业环网数字锁相环的性能分析与优化设计
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中国物流业正处于蓬勃发展的时期,物流业已经成为我国第三产业新的“经济增长点”,越来越受到人们的关注。信息化物流被业内人士称为“企业管理的又一次革命”,因为其在集中采购、集中库存、运输优化等方面的作用,较其他形式的物流业占据有绝对优势,物流信息化就是降低成本和节约时间。但目前我国物流企业的信息化建设还处于初级阶段,业务流程和操作的优化尚处于起步和摸索阶段。因为很多物流企业是从原来的物资企业改制而来,他们面临的问题是尽快建立起企业内部的信息化管理体系。另外,由于我国制造业和商业分销领域的集中化程度不高,与其相适应的物流企业也以中小型企业为主体,所以,无论企业物流还是物流企业的信息化总体水平都不高。而在国外,特别是一些发达国家的物流公司,他们早就完成了物流信息化,洋物流杀进来后,众多中国物流企业将面临生死存亡严峻问题。 随着企业电子商务的崛起,分销渠道的进一步整合和供应链管理的出现,要求物流企业能够向客户提供全面的配送解决方案。但信息技术应用的落后,使得上下游企业之间物流活动难以协调,让物流活动变成模糊的黑洞,成本高且可控制性差,严重制约了我国物流企业的发展。据中国仓储协会的调查报告显示,我国车辆运营的空载率约45%左右。造成这一情况的重要原因之一就是物流企业无法准确知道运行车辆的具体位置,而且无法与司机随时随地的保持联系,不能为其组织货源和灵活配货。同时,司机只能凭个人经验确定路线,有时不能找到最佳路径,不仅延误时机而且增加运行成本。另外,实际客户也不能及时了解货物配送过程的情况,不能和物流企业协调配合。随着互联网的发展和通讯技术进步,跨平台、组件化的GIS(地理信息系统)和GPS(全球定位系统)技术的逐步成熟,基于GIS/GPS的应用将构造具有竞争力的透明物流企业。 GIS/GPS简介 GIS(Geographical Information System,地理信息系统)是多种学科交叉的产物,它以地理空间数据为基础,采用地理模型分析方法,适时地提供多种空间的和动态的地理信息,是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据(无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入)转换为地理图形显示,然后对显示结果浏览、操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地图,显示对象包括人口、销售情况、运输线路以及其他内容。 目前GIS重要的研究成果主要表现在:OpenGIS的研究保证了用户可以存取在网络上的异构GIS数据和处理单元;关系数据库(RDBMS)和GIS的有效结合,使得许多RDBHS也将支持新的对象关系模型,从而可以更好地支持空间数据类型;GIS构件(Component)的开发使得原来的大型GIS系统正迅速走向构件化,分解为基本的GIS构件;WEB(Internet/Intranet)已经成为GIS的新的操作平台;数据挖掘(Data Mining)技术的发展,为知识发现提供了新的工具。GIS的最新研究成果为GIS技术引入物流管理提供了基础的技术条件。 GPS(Geographical Position System, 全球卫星定位系统)是一种先进的导航技术,它由发射装置和接收装置构成,发射装置由若干颗位于地球卫星静止轨道、不同方位的导航卫星构成,不断向地球表面发射无线电波。接收装置通常装在移动的目标(如车辆、船、飞机)上,接收装置接收不同方位的导航卫星的定位信号,就可以计算出它当前的经纬度坐标,然后将其坐标信息记录下来或发回监控中心。地面监控中心利用GPS技术可以实时监控车辆等移动目标的位置,根据道路交通状况向移动目标发出实时调度指令。GPS具有全球性、全能性、全天候优势的导航定位、定时、测速功能,由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成。 由于物流运输过程是实物的空间位置转移过程,所以在物流运输过程中,对可能涉及到的货物的运输、仓储、装卸、送递等处理环节,对各个环节涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择都可以通过运用GPS的导航功能、车辆跟踪、信息查询等功能进行有效的管理和决策分析,这无疑将有助于配送企业有效地利用现有资源,降低消耗,提高效率。 GIS/GPS在物流企业的应用优势 GIS应用于物流分析,主要是指利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术。GPS在物流领域的应用可以实时监控车辆等移动目标的位置,根据道路交通状况向移动目标发出实时调度指令。而GIS、GPS和无线通讯技术的有效结合,再辅以车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等,能够建立功能强大的物流信息系统,使物流变得实时并且成本最优。GIS/GPS在物流企业应用的优势主要体现在以下几个方面: 1.打造数字物流企业,规范企业日常运作,提升企业形象。GIS/GPS的应用,必将提升物流企业的信息化程度,使企业日常运作数字化,包括企业拥有的物流设备或者客户的任何一笔货物都能用精确的数字来描述,不仅提高企业运作效率,同时提升企业形象,能够争取更多的客户。 2.通过对运输设备的导航跟踪,提高车辆运作效率,降低物流费用,抵抗风险。GIS/GPS和无线通讯的结合,使得流动在不同地方的运输设备变得透明而且可以控制。 ·结合物流企业的决策模型库的支持,根据物流企业的实际仓储情况,并且由GPS获取的实时道路信息,可以计算出最佳物流路径,给运输设备导航,减少运行时间,降低运行费用。 ·利用GPS和GIS技术可以实时显示出车辆的实际位置,并任意放大、缩小、还原、换图;可以随目标移动,使目标始终保持在屏幕上,利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。对车辆进行实时定位、跟踪、报警、通讯等的技术,能够满足掌握车辆基本信息、对车辆进行远程管理的需要,有效避免车辆的空载现象,同时客户也能通过互联网技术,了解自己货物在运输过程中的细节情况。比如在草原牧场收集牛奶的车辆在途中发生故障,传统物流企业往往不能及时找到故障车辆而使整车的原奶坏掉,损失惨重。而GIS/GPS能够方便的解决这个问题。 ·人的因素处处存在,而GIS/GPS能够有效的监控司机的行为。在物流企业中,为了逃避过桥费而绕远路延误时间,私自拉货,途中私自停留等现象司空见惯,反正山高皇帝远,物流企业不能有效监控司机的行为。而对车辆的监控也就规范了司机的行为。 3.通过物对物流运作的协调,促进协同商务发展,让物流企业向第四方物流角色转换。由于物流企业能够实时的获取每部车辆的具体位置,载货信息,故物流企业能用系统的观念运作企业的业务,降低空载率。这一职能的转变,物流企业如果为某条供应链服务,则能够发挥第四方物流的作用。 物流企业通过无线通讯,GIS/GPS能够精确的获取运输车辆的信息,再通过INTERNET让企业内部和客户访问,从而把整个企业的操作,业务变得透明,为协同商务打下基础。 物流企业的信息平台的物理架构如下: 物流企业信息平台的基本架构如下: 结束语 将地理信息系统(GIS)、卫星定位系统(GPS)、无线通讯(WAP)与互联网技术(Web)集成一体,应用于物流和供应链管理信息技术领域,国内还没有完全成熟。但是一些远见的企业已经看到这块诱人的蛋糕并付诸与行动,招商迪辰系统有限公司就是比较典型的企业,已经开发了一系列的产品。虽然这些产品功能尚未完善,相信随着人们的重视和技术的进步,GIS、GPS、WAP和WEB技术将结合在一起,共同描绘透明物流企业,减少物流黑洞,增强国内物流企业竞争力,在不久将开放的物流市场上站稳脚跟。
有很多,自己看、选这是另一篇现代物流技术与物流管理 一、现代物流技术 物流技术是与物流全过程的实现紧密相关的,物流技术水平的高低直接关系到物流活动各项功能的实现和完善,关系到物流成本的高低。物流技术是与物流活动有关的所有专业技术的总称,包括现代运输技术、自动化仓储技术、自动化搬运技术、包装技术、流通加工技术、物品识别技术、物品实时跟踪技术等硬技术以及物流规划、评价、设计、策略等方面的软技术,此外还包括移动通信技术、全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技术(GIS)、条形码技术(BC)、射频技术(RF)及EDI,等等。如果没有这些现代技术就没有现代物流。 全面系统化是物流技术的发展方向。其中运输工具发展的方向是多样化、高速化、大型化和专用化,并且在节能、环保方面提出了更严格的要求。现代仓储观念由静态管理转变为动态管理,现代化仓库已成为促进各环节平衡运转的集散中心,仓库结构有代表性的变化是高度自动化的保管和搬运结合成一体的高层货架系统,货架可高达30~40米,货格多达20万~30万个,用计算机进行集中控制;自动进行存储作业,用于验货和库存管理的高速自动分拣系统(Automated-Sorting-System)和自动存储与检索系统(ASRS-automated-storage-and-retrieval-systems)减少了由于大量人力介入而导致的仓库管理方面的错误。由于搬运作业的复杂性,搬运技术和相应的设备也呈现出多样化,AGV(automated-guided-vehicles,一般译为自动制导车)、LGV(1aser-guided-vehicles,一般译为激光制导车)、AHV(autonomous-handling-vehicle,一般译为智能搬运车)、机械手和机器人等也开始在这一领域得到应用。新型包装材料的比重更轻、机械性能更好、质量更稳定、价格更便宜。 下面简要介绍条形码技术、EDI、GIS、GPS在物流领域的应用。 (一)条形码技术(Barcode) 在物流活动中,为了能迅速、准确地识别商品、自动读取有关商品信息,条形码技术被广泛应用。条形码是用一组数字来表示商品的信息,是目前国际上物流管理中普遍采用的一种技术手段。条码技术对提高库存管理的效率是非常显著的,是实现库存管理的电子化的重要技术手段,可以使企业把对库存的控制延伸到销售商,实现库存的供应链网络化控制。 1.条形码符号的类型。条形码符号的类型称为码制,各种类型的条码符号都由符合码制规则的“条”和“空”组成,都有固定的容量和字符。现在国际上公认的码制有三种,即:EANl3码,交插二五码;:EAN/UCC-128码。 2.商品条形码与物流条形码。条形码按使用方式分为直接印刷在商品包装上的条形码和印刷在商品标签上的条形码。按使用目的分为商品条形码和物流条形码。 (1)商品条形码。商品条形码是以直接向消费者销售的商品为对象、以单个商品为单位使用的条形码,属于EAN(European-Article-Number)、UPC(Universal-Product-Code)系列。它们都印在一长约4cm,宽约的矩形方块内,其中有粗细不等,黑白相间的竖条,在竖条下端有13位数字组成,最前面的三个数字表示国家或地区的代码,EAN已将690、691、692分配给中国物品编码中心,接着的4个数字表示生产厂家的代码,其后的5个数字表示商品品种的代码,最后的1个数字用来防止机器发生误读错误。 (2)物流条形码。物流条形码是物流过程中的以商品为对象以集合包装商品为单位使用的条形码。标准物流条形码由14位数字组成,除了第1位数字之外其余13位数字代表的意思与商品条形码相同。 商品条形码和物流条形码的区别如表2-4-1所示。表2—4—1 商品条形码和物流条形码的区别 应用对象 数字构成 包装形式 应用领域商品条形码 向消费者销售的商品 13位数字 单个包装 POS系统、补充订货系统物流条形码 物流过程中的商品 14位数字(标准物流条形码) 集合包装(如纸箱、集装箱等) 出入库管理、运输保管、分拣管理 条形码是有关生产厂家、批发商、零售商、运输业者等经济主体进行订货和接受订货、销售、运输、保管、出入库检验等活动的信息源。由于在活动发生时点能即时自动读取信息,因此便于及时捕捉到消费者的需要,提高商品销售效果,也有利于促进物流系统提高效率。 3.复合码。为了加强对物流商品的单品管理,提高物流管理中商品信息自动采集的效率,全球条码技术的倡导者和推动者国际物品编码协会(EAN-International)和美国统一代码委员会(UCC)于1999年联合推出了一种全新的适于各个行业应用的物流条码标准—复合码。 复合码是由一维条码(EAN、UPC、交插二五码和EAN/UCC128码)和二维条码(一个条叠加在另一个条码的顶部而成)叠加在一起而构成的一种新的码制,能够在读取商品的单品识别信息时,获取更多描述商品物流特征的信息。目前,复合码的应用主要集中在孽识散装商品(随机称重商品)、蔬菜水果、医疗保健品及非零售的小件物品以及商品的运输与物流管理上。 在物流系统中,越来越多的应用证明,采集和传递更多的运输单元信息是非常必要的。物流管理所需要的信息可分为两类:运输信息和货物信息。运输信息包括交易信息,如采购订单编号、装箱单及运输途径等。货物信息包括包装及所装物品、数量以及保质期等,掌握这些信息对混装托盘的运输及管理尤为重要。而目前现有的商品条码(EAN/UCC条码,只有12~13位数字信息)受信息容量的限制,无法提供满意的解决方案。采用复合码以后可将2300个字符编人条码中,解决了人们在处理微小物品及表述附加商品信息的标识问题。 复合码中包含这些信息的好处在于供应链的各个环节都可以随时采集所需信息而无需车线数据库的辅助,另外将货物本身信息编在二维条码中还能够给电子数据交换(EDI)提供可靠的备份,从而减少对网络的依赖性,极大地提高了企业物流及供应链管理系统的效率和质量。 (二)EDI EDI是Electronic-Data-Interchange的缩写,译文名称有“电子数据交换系统”等,这是一种在处理商业或行政事务时,按照一个公认的标准,形成结构化的事务处理或信息数据格式,完成计算机到计算机的数据传输的方式。采用EDI进行数据交换,可以有效地、安全可靠地对库存进行管理。为了能够实现对库存进行实时地监控,了解库存补给状态,采用基于EDI标准的库存报告清单能够提高运作效率,每天的库存水平(或定期的库存检查报告)、最低的库存补给量都能自动地生成,这样可以大大提高对库存的监控效率。 (三)GIS GIS是Geographical-Information-System的缩写,其中文的意思是“地理信息系统”,它的基本功能是将表格型数据转换为地理图形显示,显示范围大至洲际地图,小到详细的街区地图。显示的内容包括人口、销售情况、运输路线等。 利用GIS进行物流分析,必须先制做出GIS物流分析软件,在该软件上集成车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型,然后根据实际需要进行有关物流分析。 其中,车辆路线模型可解决从一个起点将货物运往多个终点,需要使用多少车辆和每辆车的最佳行驶路线,以期降低物流成本和保证物流服务质量等方面的问题;网络物流模型可击决物流网点合理分布和寻求分配货物的最佳路径;分配集合模型可解决确定销售市场范围和服务范围的问题;设施定位模型可解决一个或多个设施的位置问题。 (四)GPS GPS是Global-Positioning-System的缩写,其中文意思是“全球卫星定位系统”。该系统能在海、陆、空运输中全方位实时三维导航与定位。在物流领域利用GPS技术可对公路上运输货物的卡车进行定位跟踪调度,使空放或迂回的情况减少。对于在铁路上运输的货物或集装箱,只要知道运载货车的车种、车型、车号,就可以利用GPS技术得知所要寻找的货车在哪里运行或停留。 二、物流管理 物流管理的形成,一般认为是在第二次世界大战之中,美国出于军事上的考虑对军用物资实行物流管理。他们运用系统分析和应用数学等方法对输送、储存等活动进行有效地控制,获得了较为理想的结果。自此以后,物流管理很快地被应用到产业界,像对待生产一样,他们对物流采取了一系列管理手段,使资本主义物流呈现出新的水平。 20世纪60年代后,物流管理得到了进一步的发展,美国经营学家彼•特拉卡认为,物流管理是“降低成本的最后边界”。1965年以后,日本在提高物流技术的同时,将物流管理进一步综合化、系统化,使物流管理水平一跃为世界的领先地位。 (一)物流管理的目标 现代物流管理实质上是对物流系统的管理。物流系统投人的是物流成本,产出的是物流服务。物流管理的目的就是通过协调物流服务与物流成本之间的关系,寻求二者之间最佳的平衡点,通过对物流系统各要素进行综合管理,寻找各种功能之间最佳的组合方式,使物流系统的总体效益最佳。 在物流管理中必须正确处理好服务与成本二者的关系,合理兼顾两方面的需要。从物流服务的角度来看,物流系统提供的服务水平和服务标准越高越好,而从企业经济效益的角度来看,物流成本的耗费越低越好,这样就在高水平的物流服务和低水平的物流成本之间产生了矛盾。将物流管理的目标订为谋求“最高的服务水平和最低的物流成本”只是一种理想化的模式。当管理中的两个目标不能同时实现时,可以用效率系统的概念来进行综合分析,即能以最低的物流成本达到所要求的物流服务水平的物流系统就是一个有效率的系统。 (二)物流管理的三个阶段 物流管理按管理进行的顺序可分为三个阶段,即计划、实施、评价阶段。 1.物流计划阶段的管理。计划是作为行动基础的某些事先的考虑。物流计划是为了实现物流预想达到的目标所做的准备性工作。 (1)计划的步骤。首先,要确定物流所要达到的目标,以及为实现这个目标所进行的各项工作的先后次序。其次,要先分析研究在物流目标实现的过程中可能发生的任何外界影响,尤其是不利因素,并确定对这些不利因素的对策。再次作出贯彻和指导实现物流目标的人力、物力和财力的具体措施。 (2)计划的主要内容。物流计划的主要内容就是确定关于物流的期量标准。期表示时间,如生产周期、供应提前期、待运期等。量表示数量,如一次同时投人生产的原材料、材料等物资的数量、仓库在一定时期内的库存数量、入库量、出库量等。 (3)现代企业中运用的几种物流计划管理的方法。现代企业中运用的物流计划方法有物料需求计划、制造资源计划、分销需求计划、物流资源计划、企业资源计划等。 1)物料需求计划(Material-Requirement-Planning,MRP)。这是在产品结构的基础上,运用网络计划原理,根据产品结构各层次物料的从属和数量关系,以每个物料为计划对象,以完成日期为时间基准倒排计划,按提前期长短区别各个物料下达计划时间的先后顺序。通俗地讲,MRP是一种“既要降低库存,又要不出现物料短缺”的计划方法。 2)制造资源计划(Manufacturing-Resource-Planning,MRPⅡ)。制造需求计划MRP基础,将企业生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统结合成一个集成化系统的计划方法。 3)分销需求计划(Distribution-Requirement-Planning,DRP)。这是MRP原理在商品流通领域的具体应用,主要解决分销物资的供应计划与调度问题。因此,通俗地讲,DRP指的是一种“合理进行分销物资资源配置,既保证有效地满足市场需要,又使得配置费用最省”的计划方法。 4)物流资源计划(Logistics-Resource-Planning,LRP)。这是在MRPⅡ、DRP的基础上发展起来的物资资源计划与配置方法。它是制造资源计划、能力资源计划、分销需求计划以及功能计划的集成。 5)企业资源计划(Enterprise-Resource-Planning,ERP)。这是在MRP、MRPⅡ基础上,针对大型制造企业提出的集成化计划方法和管理系统,涵盖范围包括人事、财务、生产、采购、库存、销售等功能,并提供跨国企业信息管理的解决方法。 2.物流的实施控制阶卑管理。物流计划确定以后,为实现物流目标,就要对进行中的物流活动进行控制和管理。 (1)物流控制系统的组成要素。物流控制系统由控制对象、控制目标和控制主体构成。 1)控制对象。控制对象可由人、设备组成一个的基本系统单元,通过对其施加某种控制或指令,能完成某种变化。 2)控制目标。控制目标是系统预先设定的期望值。控制的职能是随时或定期进行检查,发现偏差,然后进行调整,以利目标的完成。 3)控制主体。在一个控制系统里,目标已定,收集控制信息的渠道也已畅通,就需要一个机构来比较当前系统的状态与目标状态的差距,如差距超过允许的范围,则需制定纠正措施,下达控制指令,这样一个机构称为控制主体。 (2)物流控制系统的控制方式。物流控制主要采用前馈控制、反馈控制和复合控制。 1)反馈控制。反馈控制是控制主体根据设定的目标,发布控制指令,控制对象根据下达命令执行规定的动作,将系统状态信息传递到控制主体,经过与目标比较,确定调整量,再通过控制对象来实施。 反馈控制的特点是根据当前状态确定下一步行动,由于从信息收集到调整实施有一定的时间滞后,在某些情况下就可能影响目标的到达。 2)前馈控制。前馈控制着眼于对系统的未来状态的预测,事先采取措施应付即将发生的情况。这种控制带有主动性。前馈控制主体中的预测状态功能,是靠系统长期运行以后加以总结得到的。 3)复合控制。实际上对于一个较为复杂的物流系统而言,预测不可能完全正确,还可能有事先无法预测到的随机干扰,所以在实际的物流控制过程中很少存在单独的前馈控制。通常情况下,是由前馈控制和反馈控制结合构成的复合控制系统。 (3)物流控制原理。各环节的物流控制基本上都是在协调环节问的衔接和减小库存水平变化的幅度。系统的稳定与采用的控制原理有关。 1)推进控制原理。推进控制原理的基本方式是根据最终需求结构,计算出各阶段的物资需求量,考虑各阶段的供应提前期之后,向各阶段发出指令。推进控制原理的特点是集中控制,每阶段的物流活动服从集中控制的指令,从这方面看,各阶段没有独立影响本阶段的局部库存的能力,这就意味着这种控制原理不能使各阶段的库存保持期望水平。推进式控制比较适用于批量生产条件下的物流管理。 2)拉引控制原理。拉引控制原理的基本方式是企业生产经营的最后阶段按照外部需求向前一阶段提出物流供应要求,前一阶段按本阶段的物流需求量向上一阶段提出要求,依次类推。 拉引控制原理的特点是分散控制,每一分散控制的目标是满足局部需求,在这种控制原理中,所有的局部控制使本阶段达到要求,因此,在采用这种控制原理来管理物流活动时,如果没有实时的协调,那么物流系统中总的库存水平将高于基准的库存水平。拉引控制比较适用于大量生产条件下的物流管理。 3.物流评价阶段的管理。在一定时期内,人们对物流实施后的结果与原计划的物流目标进行对照、分析,这便是物流的评价。通过对物流活动的全面剖析,人们可以确定物流计划的科学性、合理性,确认物流实施阶段的成果与不足,从而为今后制定新的计划、组织新的物流提供宝贵的经验和资料。 (1)物流评价的方法。 1)按照对物流评价的范围不同,物流评价可分为专门性评价和综合性评价。专门性评价是指对物流活动中的某个方面或某一具体活动作出的分析,如仓储中的物资吞吐量完成情况,运输中的吨公里完成情况,物流中的设备完好情况等。 综合性评价是指对某一物流管理部门或机构的物流管理水平作出的综合性分析,如某仓库的全员劳动生产率,某运输部门的运输成本,某部门对物流各环节的综合性分析等。 2)按照物流各部门之间的关系,物流评价可分为物流纵向评价和横向评价。纵向评价是指上一级物流部门对下一级部门和机构的物流活动进行的分析结果。这种分析通常表现托本期完成情况与上期或历史完成情况的对比。 横向评价是指执行某一相同物流业务的部门之间的各种物流结果的对比。它通常能表示出某物流部门在社会上所处的水平的高低。 应当指出无论采取什么样的评价方法,其评价手段都要借助于具体的评价指标。这些指标包括反映物流活动成果数量的指标,如货运周转量、吞吐量等;反映物流活动质量的指标,如物流服务质量、交货水平、商品完好率等;反映物流活动中物化劳动和活劳动消耗的指标,如物流成本等;反映物流活动中物化劳动占用的指标,如设备利用率、仓容利用率等;反映物流活动生产效率的指标,如劳动生产率指标等;以及反映物流活动经济效益的指标等等。 (2)物流服务质量评价的指标体系。物流服务质量评价的指标有很多,常见的有: 1)服务水平(F)。 F=(满足要求次数/用户要求次数)×100% 或用缺货率(Q)表示: Q=(缺货次数/用户要求次数)×100% 2)满足程度(M)。 M=(满足要求数量/用户要求数量)×100% 3)交货水平( )。 =(按交货期交货次数/总交货次数)×100% 4)交货期质量( )。 =规定交货期-实际交货期(天) 正为提前交货,负为延迟交货。 5)商品完好率。 商品完好率=(交货时完好商品量/物流商品总量)×100% 或用缺损率( )表示: =(缺损商品量/物流商品总量)×100% 也可用货损货差赔偿费率(P)表示: P=(货损货差赔偿费总额/同期业务收入总额)×100%