智能遥控器中的MEMS惯性传感器数据处理

阐述了MEMS加速度计/陀螺仪传感器数据的动作检测、偏移量更新、校准、传感器数据融合等处理技术在智能遥控系统中的应用。     

基于数据手套与虚拟模型的手臂动作识别方法

为了配合残疾人使用助残假手完成日常活动,提出了一种基于数据手套与虚拟模型的手臂动作识别方法.通过数据手套上的MEMS传感器测量手臂运动数据,结合虚拟交互环境中的手臂模型,完成模型对真实手臂的动作复现,并获取手臂模型的位置数据.而后将传感器加速度、角速度等数据的时域特征与手臂模型位置数据的动作轨迹特征结合起来,使用支持向量机算法对预定义的5种手臂动作进行分类识别,识别率达到99.33％,验证了提出的手臂动作识别方法的可行性.     

智能电视远程传感器控制的实现方法

主要介绍了一种在电视上加载虚拟传感器设备驱动的方法, 将具有传感器功能的手机、PAD等智能终端作为电视传感器输入终端, 在智能电视上实现利用传感器控制应用和游戏的解决方案. 具体实现方法为在智能电视上加载各种传感器如重力加速度(G-sensors)、线性加速度、陀螺仪等的虚拟设备驱动, 并提供上层传感器数据注入方法和应用层传感器数据获取通用接口; 智能传感器输入终端通过wifi与智能电视建立网络连接, 获取智能终端的传感器实际数据, 并将数据发送到电视端; 电视端接收到数据并注入到指定传感器设备, 最终由系统上报提供到应用层, 使得各类普通的传感器类应用和游戏在电视上展现. 可解决现在智能电视上应用和游戏单一的局面, 实现应用和游戏控制与画面相分开, 以获得更好的视觉效果并很好的与他人分享.     

低功耗便携智能翻译手套系统

本系统设计一款翻译手语的低功耗便携式手套,它能有效地解决正常人与聋哑人的交流障碍问题。系统分为数据采集和运算两部分。数据采集端以STM32微处理器为平台,使用各类传感器采集手势信息。运算端使用Cortex-A53处理器,使用数据端采集数据,利用改进的动态时间规整算法解析出正确手势,最终经语音合成模块进行语音播放。该智能手套具有低功耗、智能翻译和便携式等显著优点。     

基于无线传感器网络的智能建筑中目标分布问题研究

采用了无线传感器网络技术的楼宇控制系统可以实现目标分布的监测,从而实现照明控制、空调控制、防火监控以及智能保安等应用。实际应用中,无线传感器网络的多径效应对传感器的接收的信号强度指示(RSSI)读数准确性有严重的影响。为解决此问题,引入经验累计分布函数（ECDF）方法,使用条件概率和电子地图两种方法处理无线传感器的数据并给出目标分布结果。经过室内实验数据训练ECDF,测试结果表明,使用此方法判断目标分布鲁棒性强,准确率高。     

基于矿山设备实训手部运动模型的数据手套

矿山设备实训采用虚拟现实技术互动操作真实性较差,而现有微惯性传感器式数据手套通过优化数据处理算法以减少传感器布置数量导致准确性不高。针对上述问题,在介绍人类手部结构和手部运动力学模型的基础上,分析了矿山设备实训基本动作及运动特点,提出了二指六连杆七自由度矿山设备实训手部运动模型,从而可减少微惯性传感器布置数量;基于四元数法推导了指骨位置及姿态解算算法;开发了基于矿山设备实训手部运动模型的数据手套。在手套腕部固定Tracker追踪器来获得前臂绝对坐标,在手套大拇指和食指处布置微惯性传感器以提供指骨载体坐标,并通过指骨位置及姿态解算获得指骨在导航坐标系的位置及姿态,从而实现虚拟场景手部运动姿态实时重生成。测试结果表明,矿山设备实训基本动作的最大误差为9mm,小于控件最小直径,满足矿山设备实训操作需要。     

新型数据手套及其手势识别研究

在人机交互系统中,为了准确获取手部的运动信息,设计了一种基于微机电系统MEMS加速度传感器的新型数据手套.该数据手套以MXR9500传感器和SPCE061A单片机为核心元件,通过检测加速度传感器的三轴加速度来获取手势动作的空间三维信息和手指的运动信息.以该数据手套为基础开发的汉语手指语拼音字母识别系统,采用基于模糊理论的识别算法,进一步提高了识别准确率.测试结果表明手套测量数据准确,识别系统准确率高、运行稳定.     

基于鲁棒估计的动态传感数据校正方法

为实现IEEE1451网络化智能传感器输出数据与输入信号随时间的变化曲线保持一致,解决智能传感中的非线性问题,根据数据校正与数据回归的相似性,引入并改进在数据回归中应用较好鲁棒估计方法,结合非线性动态数据校正的DAEs模型,为传感器的校正引擎构建了相应的鲁棒估计目标函数。应用实例可得,校正后的结果与模型值的均方差MSE＆lt;0.003,表明在数据校正方法中引入鲁棒估计方法,可以使目标函数对偏离理想条件的数据不敏感,能显著减小异常数据点对传感数据校正的不利影响,实现高效的数据自校正。     

矿用智能设置器的设计

针对煤矿安全监控系统中的智能传感器需要进行现场设置和定期标定参数的问题,提出了一种以P89LPC936单片机为核心的智能设置器的设计方案。该设置器通过RS232串口与智能传感器通信,可准确接收并显示各种智能传感器的测量值及其它参数;通过RS232串口对智能传感器的测量上限和下限、地址等参数进行实时实地设置和标定;可准确测量并显示智能传感器的总线电流和供电电流,从而判断智能传感器的工作状态是否正常。实际应用表明,该设置器携带方便、操作简单、运行稳定可靠。     

基于SIR模型的智能电网WCSN数据伪造攻击研究

为了解决智能电网无线传感器网络面临的异构无线网络共存、频谱资源紧张和海量数据处理等问题,在智能电网引入了认知无线传感器网络（WCSN）。文章对智能电网WCSN中的数据伪造攻击进行了研究。在此类攻击中,恶意认知无线传感器节点（传染节点）通过向其他认知无线传感器节点（易感节点）发送伪造的频谱感知数据和设备能耗信息,导致控制中心做出错误的频谱分配和电力调度决策。采用流行病理论中的SIR模型,对智能电网WCSN中的数据伪造攻击信息传播过程进行了建模,研究了流行病爆发的潜在决定因素。最后,通过仿真验证了智能电网WCSN数据伪造攻击SIR模型,并对系统动态特性进行了分析。     

Adaptive mixture-of-experts models for data glove interface with multiple users

Hand gestures have great potential to act as a computer interface in the entertainment environment. However, there are two major problems when implementing the hand gesture-based interface for multiple users, the complexity problem and the personalization problem. In order to solve these problems and implement multi-user data glove interface successfully, we propose an adaptive mixture-of-experts model for data-glove based hand gesture recognition models which can solve both the problems.The proposed model consists of the mixture-of-experts used to recognize the gestures of an individual user, and a teacher network trained with the gesture data from multiple users. The mixture-of-experts model is trained with an expectation-maximization (EM) algorithm and an on-line learning rule. The model parameters are adjusted based on the feedback received from the real-time recognition of the teacher network.The model is applied to a musical performance game with the data glove (5DT Inc.) as a practical example. Comparison experiments using several representative classifiers showed both outstanding performance and adaptability of the proposed method. Usability assessment completed by the users while playing the musical performance game revealed the usefulness of the data glove interface system with the proposed method.     

网络化手势运动跟踪系统设计

设计了一种基于微机电惯性传感器的数据手套.根据惯性导航和刚体动力学原理,构建了基于微型传感器的体感网络,并通过多传感器数据的融合解算以获取运动姿态信息,实现对手指各关节运动数据的捕获.结合计算机图形技术构建三维虚拟手捕获系统进行性能对比评估,实验结果表明:所设计的系统具有良好的稳定性和适应性,能够对手运动信息进行实时有效地捕获.     

基于MEMS的数据手套传感技术研究

目前数据手套大多采用机械式、光纤式或者图像识别等方法来获取手势姿态.基于MEMS传感器设计的数据手套利用MEMS传感器（三轴陀螺、三轴加速度计和三轴磁阻）,根据惯性测量原理,采用基于四元数解算的扩展卡尔曼滤波信息融合方法来获得手指全姿态信息,克服了传统方法的局限性.其穿戴方便、运动自由度大、抗干扰能力强,且不受光线条件的约束.测试和实验的结果表明,基于MEMS传感器的数据手套稳定可靠,具有一定的创新性和实际应用参考价值.     

基于Arduino的智能防盗系统设计

目前的防盗系统主要通过判断行李与用户之间的距离,来确定行李箱是否安全,缺少行李运动状态,造成判断精度较差,适用范围较小。针对以上问题,设计了一种基于Arduino的智能防盗系统。Arduino通过各种各样的传感器来感知环境,与各种硬件搭配可以实现对系统的智能控制。通过Arduino101板载惯性测量单元以及超声波传感器来收集行李箱的运动姿态数据,使用Madgwick滤波算法和AHRS姿态算法对感知数据进行处理,得到行李箱的实时运动姿态。根据姿态分析和超声波测距联合判断行李箱是否丢失,并提醒用户。该系统解决了原方案不能准确判断行李箱运动状态的问题,实现了行李箱精确检测、智能防盗,即当行李箱非正常移动时可及时触发蜂鸣器并发出警报声,通过短信模块发送报警短信到用户手机,有效规避财务损失。     

一种面向遥操作的新型数据手套研制

本文主要介绍了自制的BHG-Ⅱ型数据手套的设计、原理和实验,给出了该数据手套 的性能、优缺点和实验数据,并借助图形仿真模型验证了利用数据手套在虚拟环境下进行人 机交互的可行性,最后通过数据手套对灵巧手控制实验说明了其在遥操作领域应用的有效性 ．     

关联规则在空间数据挖掘中的研究

在智能化、集成化的空间数据应用领域中,空间数据挖掘是一门很重要的技术,而关联规则分析是空间数据挖掘的主要方法之一。文章基于数据挖掘中的关联规则分析方法,提出不同于一般数据挖掘的算法,设定兴趣度量,并通过将项的概念泛化为空间谓词,事务的概念泛化为邻域,关联规则的概念泛化为同位规则,发现多种形式的有效规则,并用逻辑语言或类SQL语言方式描述规则,以使空间数据挖掘趋于规范化和工程化。最后进行了实评。     

Optimal energy allocation in heterogeneous wireless sensor networks for lifetime maximization

We consider the problem of optimal energy allocation and lifetime maximization in heterogeneous wireless sensor networks. We construct a probabilistic model for heterogeneous wireless sensor networks where sensors can have different sensing range, different transmission range, different energy consumption for data sensing, and different energy consumption for data transmission, and the stream of data sensed and transmitted from a sensor and the stream of data relayed by a sensor to a base station are all treated as Poisson streams. We derive the probability distribution and the expectation of the number of data transmissions during the lifetime of each sensor and the probability distribution and the expectation of the lifetime of each sensor. In all these analysis, energy consumption of data sensing and data transmission and data relay are all taken into consideration. We develop an algorithm to find an optimal initial energy allocation to the sensors such that the network lifetime in the sense of the identical expected sensor lifetime is maximized. We show how to deal with a large amount of energy budget that may cause excessive computational time by developing accurate closed form approximate expressions of sensor lifetime and network lifetime and optimal initial energy allocation. We derive the expected number of working sensors at any time. Based on such results, we can find the latest time such that the expected number of sensors that are still functioning up to that time is above certain threshold.     

基于数据手套的力觉再现装置的设计􀀂

以 Cyber Glove 数据手套为对象,通过一组特殊的机械结构、微电机及控制电路,使其具有力觉再现功能.在遥操作中,利用这种数据手套,结合图形仿真,操作者能够在本地虚拟环境中,充分掌握远地机器人与真实环境相互关系,实现良好的力觉临场感.     

基于D-S证据理论的人体跌倒检测方法

针对人体跌倒检测算法存在错误否定率高的问题,研究了一种基于D-S证据理论的人体跌倒检测算法。采用智能手机内置的加速度传感器和陀螺仪传感器获得人体手臂运动的三维方向的运动数据,采用三阶滑动平均滤波器对获得的两个传感器的三维原始数据进行预处理;从三维预处理后的数据中提取运动幅度、倾斜程度以及旋转程度三种特征;采用动态时间规整方法分别依据三种特征进行局部检测,局部检测结果作为证据被D-S证据理论组合规则所采用以得到最终融合的全局检测结果,其中各证据被证据权修正以避免证据冲突问题。实验结果显示,本文算法准确度高于对比方法,能有效提高检测性能。