基于智能终端的装备快速维修诱导技术研究

Aiming at the absence of maintenance means, low maintenance efficiency and other problems in rapid battlefield maintenance of our army equipment, the integrated method of theory analysis, simulation and experiment will be adopted; the real-time matching method of heterogeneous, multidimensional, local models will be researched to reveal the mechanism of observational location and gesture estimation and maintenance navigation route calculation, it will provide the theory basis for the rapid parts navigation and orientation in maintenance; the cognitive activity will be researched in the maintenance assistant process, and the cognitive theory and visual characteristic will be used in the layout process of maintenance assistant information, the layout and display method of maintenance assistant information will be proposed, it will provide theory guidance for layout and display of maintenance assistant information; a new rapid battlefield maintenance pattern will be researched and explored based on intelligent terminal equipment, it provide theory guidance and technical support for construction of our army in the rapid battlefield maintenance, and can be used in the rapid maintenance of aviation, spaceflight, nuclear power, petroche and other industry.

针对我军装备战场快速维修中存在的维修手段缺乏、维修效率低下等诸多问题，本申请拟通过理论分析、仿真以及实验相结合的方法，研究异源、多维、局部模型的实时匹配方法，揭示维修人员观察位姿估计与维修导航路径计算机理，为维修过程中的零部件快速导航定位提供理论基础；研究维修辅助过程中的认知活动，将认知理论与视觉特性引入维修辅助信息规划过程，提出基于人体认知特性的维修辅助信息规划与显示方法，为维修辅助信息规划与显示提供理论指导。项目研究将探索出一种新的基于智能终端的战场快速维修模式，为我军战场快速抢修力量建设提供理论指导和技术支撑，也可应用于航空、航天、核电、石化等行业的应急抢修。

针对基层部队装备维修能力薄弱，维修手段落后，缺乏复杂设备专业维修人员，对工业部门依赖较为严重等问题，本项目研究了跟踪注册过程中的图像匹配问题，提出了一种面向增强现实的组合图像匹配算法，提高了系统图像识别的鲁棒性和对特征点的检测速度。研究了多传感器混合的跟踪注册方法、基于3D模型的混合跟踪注册和基于标志物的跟踪注册方法，通过实验分析了三种方法对诱导维修系统实时性、稳定性的影响。研究了基于动态提示的维修视角导航和基于智能规划算法的维修路径导航。从图像分割算法、目标跟踪算法、动态手势的跟踪与识别等方面深入研究了手势交互技术，提出了一种以图像复杂度为依据进行阈值选取的算法，构建了图像复杂度的计算公式，提出一种改进目标跟踪算法，提高了跟踪过程的准确性和时效性，实现了诱导维修系统的动态手势交互及语音交互；研究了诱导维修中的碰撞检测技术，提出了一种改进的混合碰撞算法，提高了碰撞检测效率，实现了基于Kinect的虚实交互，增强了维修人员的沉浸感。针对显示界面对维修人员生理认知的影响，通过实验研究分析了颜色匹配、图标形状、图标尺寸和数量、字符显示、不同特性视觉符号等方面对人的认知特性的响应规律。研究了诱导维修信息规划与显示方法，提出一种拆装顺序自动规划算法和基于改进果蝇算法的诱导拆卸序列规划优化方法；研究了诱导维修操作状态检测技术，提出了基于概率神经网络的维修进程识别与更新策略和基于标志物的操作状态检测方法，研究了图标利用率与易搜索率匹配的显示界面设计方法。最后对诱导维修系统进行了设计与开发，以军用装备中的制导雷达天线波导开关以及某导弹运输装填车为应用对象进行了系统验证。.本项目的研究成果，可为部队装备维修保障提供理论依据和技术指导，应用于复杂装备的辅助维修操作，也可以用于平时的维修训练、培训任务，同时也可以为我军重大演习或战时抢修提供技术保障，对减少维修培训成本，提高维修效率等方面具有重大意义。