水下自航体航姿控制系统的仿真测试

为了全面检测与实时考核水下自航体航姿控制系统的性能参数,确保自航体能够高精度地实现预定的航行轨道,设计了由精密程控交、直流信号源产生自航体水下航行的各种姿态、状态和轨道指令信号,实时测定航姿控制系统输出信号,从而考察其控制性能的计算机仿真测试系统,阐述了系统的组成原理和仿真设计方案。实现了多种信号的实时、高精度定量控制产生功能,航姿、速率、深度和目标角指令的仿真信号分辨率分别达到0.001°、0.002°/s、0.08m和0.02°,解决了六路航姿仿真信号的相位不一致性。经实际应用证明,该系统工作稳定可靠,测试准确,满足实时性要求。     

无人机导航系统的硬件设计

惯性导航是无人机飞行控制系统的重要组成部分,航姿测量系统是惯性导航系统的基础,处理器和传感器是航姿测量系统的核心;设计采用LPC3250 ARM9处理器、光纤陀螺、加速度计等传感器,完成传感器数据的采集与处理,获得无人机的航姿信息,最后进行数据传输用于控制;使用RealView MDK开发环境,利用C语言开发光纤航姿测量系统;结果显示,该系统达到了无人机导航系统的小型化、高精度、高实时性的目标要求.     

基于VXI总线的飞机航姿设备综合测试诊断系统

为实现对飞机航姿系统的综合测试与故障快速诊断,采用VXI总线技术建立了飞机航姿没备综合测试系统,并设计了一个基于知识的故障诊断专家系统;对该系统的硬件和软件组成进行了介绍,对关键技术问题进行了分析并提出了解决办法;该测试诊断系统极大提高了航姿设备的维修与排故效率。     

某型捷联航姿系统自动测试设备设计与实现

为了在地面准确地检测和测试某新型航姿系统各项性能是否满足飞行要求，介绍了一种航姿系统自动测试设备设计方法，该设备的核心是集成了422卡、429卡、D／A卡和A／D卡功能的工业控制计算机以及自动测试软件。提出了该设备的设计要求，从自动测试设备的硬件设计和软件设计等方面，分别给出了具体的实现方法。实验证明，该设备在工厂生产过程中能对航姿系统进行高速、高效的功能测试；装备部队以后，使得部队地勤维护人员能快速准确地检测出航姿系统故障信息，提高了部队快速机动以及装备维修保障能力。     

船体变形对航姿参数的影响及其测量

介绍了船体变形的产生原因,详细分析了船体变形对航姿参数的影响和惯性测量匹配在实船上测量船体变形时的应用.讨论了在中心航姿系统部位安装速率陀螺,在局部基准部位安装速率陀螺和加速度计时船体变形的测量情况,具体推导了变形角、局部基准部位的航姿角和摇摆线速度的计算公式,为惯性测量匹配法在我国舰船上的实际应用打下了基础.     

基于MEMS传感器的数字式航姿系统设计

针对传统的模拟平台式航姿系统的不足,设计并实现了基于微惯性传感器和微磁传感器的数字式捷联惯性航姿系统。结合四元数微分方程,利用一种以加速度计和磁航向为观测量的卡尔曼滤波器进行数据融合,实现了对陀螺漂移的修正。PC104作为导航计算机,安装了微软高性能嵌入式操作系统。实物静态和跟踪实验表明:该航姿系统简单可行,能够很好地满足航姿系统精度要求。     

基于DSP和STM32的航姿参考系统设计

近年来,随着MEMS惯性传感器的快速发展,民用领域对姿态测量的使用也越来越广泛,航姿参考系统便显得尤为重要.基于DSP和STM32单片机,采用多传感器数据融合算法进行卡尔曼滤波作为航姿解算单元,设计并完成了航姿参考系统的核心部分.选用SGT320E型三轴多功能转台,在静态和动态环境下进行了数据的分析和验证.结果表明,该航姿参考系统能够满足小型化、低功耗和低成本的航姿系统的设计要求,适用于对精度要求不是很高的民用领域.     

GPS失效时组合导航系统修正方法研究

针对采用低成本惯性元件的MEMS-IMU/GPS组合导航系统在GPS信号长时间失效后系统趋于发散的问题,在研究捷联航姿解算算法、加速计测量姿态角算法和磁传感器解算航向角算法的基础上,提出将航姿辅助修正算法引入组合导航系统中,一旦系统检测到无效信号出现,则能自动切换到辅助修正状态,使导航结果被抑制在0.5°左右;通过半实物仿真实验,证明了该方法能够有效解决GPS信号长时间失效后系统发散问题,满足了在低成本MEMS惯性元件基础上的高精度导航要求。     

基于MAEKF算法的航姿参考系统设计

构建了以低成本MEMS陀螺仪、加速度计和磁传感器组合的航姿参考系统,提出了一个乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法.取乘性误差四元数和陀螺仪误差作为状态量,基于重力场和磁场构造了量测矢量,用于修正航姿数据.并采用准确量测法,给滤波器加入了四元数的归一化约束,最后给出了基于新息的估计量测噪声方差矩阵的公式.通过仿真和试飞验证,表明本文设计的低成本的航姿参考系统能够提供比较准确的航姿信息.与常规的扩展卡尔曼滤波器比较,本文设计的乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法有效提高了系统的精度和稳定性,并且具有较好的鲁棒性.     

基于CPLD的航姿数据采集器设计

提出了一种针对微小型无人直升机航姿测量系统的航姿数据采集方法,设计了以复杂可缟程逻辑器件(CPLD)为核心的航姿数据采集器.该采集器由CPLD和ADC器件组成,通过SPI模块与ADC控制模块来实现对数据的采集,通过数据FIFO和通讯模块完成与航姿计算机的数据交换.     

A neural detector for seismic reflectivity sequences

A commonly used routine in seismic signal processing is deconvolution, which comprises two operations: reflectivity detection and magnitude estimation. Existing statistical detectors are computationally expensive. In the paper, a Hopfield neural network is constructed to perform the reflectivity detection operation. The basic idea is to represent the reflectivity detection problem by an equivalent optimization problem and then construct a Hopfield neural network to solve this optimization problem. The neural detector is applied to a synthetic seismic trace and 30 real seismic traces. The processing results show that the accuracy of the neural detector is about the same as that of the existing detectors, but the speed of the neural detector is much faster.     

面向多目标跟踪系统的专用循环目标检测器

多目标跟踪技术在视频分析、信号处理等领域有着广泛的应用。在现代多目标跟踪系统通常遵循的“按检测跟踪”模式中,目标检测器的性能决定了多目标跟踪任务的跟踪精度和速度。为提高多目标跟踪系统跟踪性能,提出了面向多目标跟踪系统的专用循环目标检测器,它利用视频帧序列间高度相似性的特点,依据先前帧的目标位置信息和当前帧相对于先前帧的变化得分图来选取候选框,解决了传统二阶段目标检测器中使用候选框推荐网络带来的参数量和计算量大的问题,同时融合了目标外观特征提取分支,进一步减少了多目标跟踪系统整体运行时间。实验表明,专用循环目标检测器及其他最先进的检测器分别应用于多目标跟踪系统,采用专用循环目标检测器时能够在保证多目标跟踪系统跟踪精度的情况下提升跟踪速度。     

基于ATMEGA16的便携式瓦斯检测仪

针对目前常用瓦斯检测仪检测范围高时精度低,检测精度高时检测范围低等不足,设计了一种基于双检测回路的便携式瓦斯检测仪。该系统以ATMEGA16控制器为核心,利用催化燃烧式传感器和红外探测器组成双回路瓦斯检测电路,并将朗伯-比尔红外吸收定律运用到瓦斯检测原理中,提高了低瓦斯浓度时的测量精度,同时扩大了瓦斯浓度的测量范围。系统的无线收发模块可以和上位机通信实现信息共享,其开关机电路可以实现关机后仪器与电源完全断开,有效节约电池能量。实验表明该瓦斯浓度检测仪具有检测精度高,检测范围广,高效节能等特点,具有较高的应用价值。     

基于Measurement Studio的红外探测器动态响应测试系统

介绍了基于Measurement Studio的红外探测器动态响应测试系统的开发,详细介绍了系统软件设计和Measurement Studio在仪器控制、图形显示方面的使用.该系统可以自动测试不同调制频率下红外探测器的电压响应率和探测率,能够快速准确地完成测试任务,满足了测试要求.     

Error analysis in determining the centroids of circular objects in images

Detecting the size and/or location of circular object(s) in an image(s) has application in many areas, like, flow diagnostics, biomedical engineering, computer vision, etc. The detection accuracy of circular object(s) largely depends on the accuracy of centroiding algorithm and image preprocessing technique. In the present work, an error analysis is performed in determining the centroids of circular objects using synthetic images with eight different signal-to-noise ratios ranging from 2.7 to 17.8. In the first stage, four different centroiding algorithms, namely, Center of Mass, Weighted Center of Mass, Späth algorithm, and Hough transform, are studied and compared. The error analysis shows that Späth algorithm performs better than other algorithms. In the second stage, various image preprocessing techniques, consisting of two filters, namely, Median and Wiener, and five image segmentation methods, namely, Sobel, Prewitt, Laplacian of Gaussian (LoG) edge detector, basic global thresholding, and Otsu’s global thresholding, are compared to determine the centroids of circular objects using Späth algorithm. It is found that Wiener filter plus LoG edge detector performs better than other preprocessing techniques. Real images of a calibration target (typical in flow diagnostics) and the secondary atomization of water droplets are then considered for centroids detection. These two images are preprocessed using Wiener filter plus LoG edge detector and then processed using Späth algorithm to detect the centroids of circular objects. It is observed that the results of real image of the calibration target and synthetic images are comparable. Also, based on visual inspection, the centroids detected in the real image of water droplets are found to be reasonably accurate.

     

一种远距离激光位移/挠度测量系统的设计

描述一种能够测量远处物体的位移或者挠度的远距离激光位移/挠度测量系统,并对该系统的结构、工作原理以及硬件和软件部分进行了详细的介绍,给出了实验测试结果.该系统由一个激光光源和一个线性测量系统组成.激光光束首先经过校准,然后聚焦在测量系统上来进行长距离精确测量.激光光源和测量系统之间的相对位移反映出了物体的位移或者挠度.该系统使用了一定的信号和图像处理方法来提高系统的精度和准确性,并且使用了长距离无线数字通信,提高了信号传输的稳定性、安全性,避免了长距离信号线布线的繁琐.该系统还使用单片机系统和8位数码管结合的方式进行数据计算和显示,不再依赖计算机,使测量系统具有更好的便携性.由于该测量系统具有高精度、高准确度的特点并且结构简单、成本低廉,将有良好的应用前景.     

反射式强度调制型光纤压力传感器的研究

针对测量精度易受光源波动、光电探测器、光纤等影响的问题,提出了光源的稳幅、参与通道的设置、调制解调、零位自校准技术等措施,进行了实验测试并绘制了数据曲线,提高了系统稳定性和精度.     

基于Catmull-Rom插值算法光栅分辨率测试系统改进

为了减小探测器采集及软件处理导致的系统误差,提高光栅分辨率检测精度,利用半宽度法设计了一套满足李特洛条件的阶梯光栅分辨率检测系统。搭建了系统的光路,介绍了提高分辨率的方法,重点分析了探测器像元尺寸对系统分辨率测试精度的影响,提出了在LabVIEW软件中如何根据离散光谱信号并利用Catmull-Rom插值构造出连续光谱,提高半宽度法检测的精度。实验结果表明,在高分辨率测试系统中,通过软件算法对离散信号进行拟合分析,能有效的解决由像元尺寸造成的系统误差。     

边缘模式比对高精度测长技术研究

边缘在图像检测中有着重要的作用。本文利用参考标尺作为检测基准，采用边缘模式比对的方法，基于亚像素技术设计高精度的边缘检测算法，获得被测物的亚像素级边缘位置。算法精度高，具有抗噪声，抗抖动，抗倾斜等优点，并且对图像传感器件分辨率要求较低，特别适用于复杂生产环境下高精度的视觉测量。