微航姿仪的磁力计标定算法及误差补偿研究

针对目前磁力计标定算法中存在磁干扰或噪声导致航向角测量误差等问题,提出了一种改进的磁力计标定算法。该算法考虑磁力计安装误差和外界磁干扰,提出改进的磁力计误差模型;同时运用BP神经网络训练软磁干扰下的磁航向与真实航向之间的非线性关系,降低了非线性误差。通过仿真和实验验证,算法有效地解决了磁力计误差补偿问题,降低了软硬磁干扰对航向角的影响,得到较精确的航向角,误差范围在±1°内,证明了改进误差补偿算法的可行性和有效性。     

基于无人机的区域地磁场测试与校正技术研究

以天璇Ⅲ无人机作为飞行平台,设计了无人机遥感载荷存储设备,针对在测量过程中存在磁力仪误差和载体磁干扰的问题,提出了基于粒子群优化的磁场测量误差补偿方法。以三轴磁力仪测得的数据作为系统输入,利用粒子群算法对磁干扰补偿模型进行参数求解,得到目标信号磁场数据后,以光泵磁力仪测量的地磁场作为真实标量值进行对比。实验结果表明,采用粒子群优化的磁场测量误差补偿方法具有较高的补偿精度和一定的工程应用价值。     

电动汽车电机驱动系统效率优化控制

针对电动汽车专用PMSM控制系统的动态损耗问题,提出了一种改进的效率优化策略。分析了PMSM损耗模型,推导出系统损耗和定子磁链的关系,得到最优磁链与定子电阻相关。基于小波神经网络的动态定子电阻补偿方法,进而解决了由于最优磁链受动态定子电阻影响使得最优磁链难以准确计算的问题,以使电机驱动系统效率最佳。利用Matlab/Simulink仿真软件建立了系统模型,仿真结果证明,该策略能有效提高电动汽车驱动系统的效率。     

磁场测量误差补偿技术综述

磁场测量误差补偿技术是地磁导航的关键技术之一。磁场测量误差补偿问题本质是磁力仪的标定与载体干扰磁场补偿的综合问题。对磁测误差补偿问题及其方法的研究进展进行了综述,介绍了磁测误差补偿技术的国内外研究现状,分析了磁测误差补偿模型及补偿方法,指出了制约该领域发展的关键技术和存在的问题,提出了磁测误差补偿技术的发展方向。     

一种手持式电子磁罗盘航向误差校正方法

针对传统的磁罗盘补偿方法计算量大、需要标定设备的问题,提出了一种利用陀螺仪相对航向辅助校准的方法。在分析磁罗盘误差的基础上建立了误差模型,采用梯度下降法解出姿态信息对磁场数据进行倾斜补偿,在陀螺仪相对航向角的辅助下,采用最小二乘法拟合经过倾斜补偿后的磁场数据求解出误差模型的系数。实验数据表明,该算法能够有效的对磁罗盘误差进行补偿,可以将磁罗盘的航向角测量误差控制在1°之内。     

基于定子磁链矢量预测的DTC系统研究

针对直接转矩控制(DTC)技术中采用的传统滞环控制存在转矩及电流脉动大,过电压扇区时磁链轨迹畸变的缺点,提出一种基于定子磁链矢量预测的直接转矩控制方法。首先,根据磁链和转矩的偏差,预测出下一个控制周期的磁链矢量;然后,用预测磁链矢量减去当前的磁链矢量,得到需要加在电机定子上的电压矢量,以补偿当前的偏差。通过仿真说明了改进的系统抑制了磁链和转矩脉动,改善了电流波形,抑制了谐波,具有较好的动静态性能。     

基于正交基分解算法的航空磁探方法

航空磁探中,将潜艇目标以磁偶极子模型代替。针对目标信号信噪比较低的情况,利用正交基分解检测算法,大幅提高了水中磁性目标信号的信噪比,有效地检测到磁性目标。采用双L型航空磁探方法,确定磁性目标的运动位置、航向和航速。仿真试验表明,该方法具有一定的工程应用价值。     

改进的数字天顶仪定位方法

针对数字天顶仪原有方法计算过程复杂和计算过程中存在误差的问题,通过改变时间补偿方式和优化迭代核心,提出了一种改进的数字天顶仪定位方法.该方法在切平面中进行均值过程,消除了原方法运算中引入的误差,也避免了切平面变换和反变换的反复计算,从而大幅简化了计算流程.通过实验比较了传统方法与改进方法的计算效率和精度,结果表明:改进方法的计算效率比原方法提高了至少6倍;改进方法赤纬的计算精度比原来的15米左右提高了约1.05 m.因此,改进方法能够在一定程度上提高定位的精度.     

面向测量的工业机器人定位误差补偿

针对机器人定位误差影响柔性视觉测量精度问题 ,研究了基于视觉技术的机器人定位误差补偿方法。在传感器上附加单个定向 相机,在传感器测量场景中设置全局控制点,通过定向相机测量控制点,实时获取传感器当 前位置下与全 局坐标系的转换关系,补偿机器人定位误差。由于直接应用补偿精度低,针对机器人定位误 差产生的原因 和特点,改进补偿方法,将角度参数作为已知量,仅优化位移变量。实验结果表明,单相机 补偿方法均方 根误差(RMSE)为3.422mm,改进方 法的RM SE优于0.10mm,改进后的单相机补偿方法有效地提 高了传感器定位精度,模型简单,方法可行,能够满足机器人定位误差补偿的精度要求。     

直升机平台背景磁干扰小信号模型求解与补偿

针对直升机外挂磁测吊舱探测平台,分析了平台背景磁干扰产生机理,得出平台背景磁干扰主要由飞机载体磁干扰、吊舱摆动引起的磁干扰和航迹波动引起的磁干扰三大部分组成,建立了磁测吊舱轨迹计算模型和平台背景磁干扰小信号模型.结合平台运动特点,给出了小信号模型求解方法,通过仿真计算,对磁干扰小信号模型求解进行了验证.分析结果表明,采用小信号模型对直升机平台背景磁干扰进行求解和补偿是完全可以的,适应性很好,磁干扰补偿率可达90%.     

地磁背景下基于传感器阵列的磁偶极子目标跟踪方法

针对地磁背景下磁偶极子目标跟踪过程中存在的地磁干扰与模型非线性的问题,该文提出一种基于差量磁异常的蒙特卡洛卡尔曼滤波(MCKF)跟踪方法。新的跟踪方法以传感器阵列测量磁场的差量作为观测信号,并利用蒙特卡洛卡尔曼滤波算法解决模型的非线性问题,实现磁偶极子目标的实时跟踪。通过仿真跟踪实验,结果表明该文算法较传统的扩展或无迹卡尔曼滤波算法在稳定跟踪过程中对目标特征参数的估计更精确;通过地磁背景跟踪实验,结果验证了该文算法较传统算法在低信噪比下的性能优势。     

Closed-loop identification of multi-axis active magnetic bearing systems based on decentralized and decoupling control

In response to the open-loop instability of magnetic bearing systems, this paper develops a closed-loop identification method to obtain an accurate plant model for controller design. The identification method is based on a decentralized and decoupling control architecture, which allows the decoupling of the multi-input-multi-output (MIMO) system into two single-input-single-output (SISO) systems for simplifying the identification process. The identification uses a pseudo-random binary sequence as the excitation signal. A parameterized model is obtained through a parameter estimation algorithm based on the output error model. To ensure that the model prediction error can converge during the computation process, a filter is incorporated into the estimation algorithm. The filter can be synthesized systematically by solving a set of linear matrix inequalities. The performance of the proposed closed-loop identification method is firstly verified by simulations. Then it is implemented on a five-axis magnetic bearing platform and the parameterized model obtained from the identification is compared to the experimental frequency response.     

仿晶体生长快速算法用于加速2D 静磁场设计中的参量扫描

为了加速二维静磁场设计中参量扫描的速度,本文提出仿晶体生长快速算法：网格空间不变,结构在网格空间中微动,利用前一次计算出来的结果,构造新的初解,以提高下一次有限差分法计算矢量磁位的迭代速率。该方法可以将扫描时间平均减少一半以上,并且计算结果与普通计算结果偏离很小。与同类软件相比,采用该方法的参量扫描和优化过程速度更快,也有潜力应用于其他复杂结构的优化过程。     

A Calibration Technique for a Two‐Axis Magnetic Compass in Telematics Devices

This paper presents an efficient algorithm for using the two‐axis magnetic compass in portable devices. The general magnetic compass module consists of a three‐axis magnetic compass and a two‐axis inclinometer to calculate tilt‐compensated azimuth information. In this paper, the tilt error is compensated using just a two‐axis magnetic compass and two‐axis accelerometer. The third‐axis data of the magnetic compass is estimated using coordinate information that includes the extended dip angle and tilt information. The extended dip angle is estimated during the normalization process. This algorithm can be used to provide the tilt‐compensated heading information to small portable devices such as navigation systems, PDAs, cell phones, and so on.     

基于AR模型的最大熵磁共振成像重建算法

本文提出了一种基于ＡＲ模型的磁共振成像算法，通过所获得的自回归系数及线性预测误差，替代了传统的快速傅里叶（ＦＦＴ）重建方法，获得了满意的重建图像，由于在实际系统中，只能得到有限的频谱数据，利用传统的ＦＦＴ方法重建磁共振图像，将导致截断伪影和低的分辨率。本算法利用ＡＲ模型外推未知频谱数据，替代ＦＦＴ方法的填零法重建，并利用ＢＵＲＧ算法中的ＡＲ模型参数计算的有效性，不仅消除了截断伪影，抑制噪声提高了分     

初值自适应的磁性目标跟踪方法

针对在初始先验信息缺失时磁性目标滤波跟踪方法发散问题进行研究,本文提出了一种多初值模型的解决框架,并以平方根形式的中心差分卡尔曼滤波器（Square-Root Central Difference Kalman Filter,SRCDKF）为例,结合多初值模型得到了SRCDKF自适应磁性目标跟踪算法.文章首先根据远距离磁偶极子的磁场等效性,建立了多初值滤波跟踪模型,然后基于最大似然选择理论推导了如何从多模型中选择最佳结果,即多初值模型的选择方法,最后以SRCDKF滤波器为滤波单元,得到了基于SRCDKF的自适应磁性目标跟踪算法.经过仿真试验表明：（1）多初值模型建立和选择方法的有效性;（2）基于SRCDKF的自适应磁性目标跟踪算法,在初始位置信息缺失的情况下,能够有效完成对磁性目标的跟踪;（3）以不同滤波器为滤波单元的自适应跟踪算法跟踪试验结果表明,多初值模型的解决框架可解决初值先验未知下的跟踪问题.     

Normalized cuts in 3-D for spinal MRI segmentation

Segmentation of medical images has become an indispensable process to perform quantitative analysis of images of human organs and their functions. Normalized Cuts (NCut) is a spectral graph theoretic method that readily admits combinations of different features for image segmentation. The computational demand imposed by NCut has been successfully alleviated with the Nystr?m approximation method for applications different than medical imaging. In this paper we discuss the application of NCut with the Nystr?m approximation method to segment vertebral bodies from sagittal T1-weighted magnetic resonance images of the spine. The magnetic resonance images were preprocessed by the anisotropic diffusion algorithm, and three-dimensional local histograms of brightness was chosen as the segmentation feature. Results of the segmentation as well as limitations and challenges in this area are presented.     

Finding shape axes using magnetic fields

This paper presents a novel method, based on magnetic field principles, for obtaining the axes of shapes. The method is based on directional information of the shape's boundary. By simulating a parallel algorithm, we are able to generate the inner as well as the outer axes (axes of concavities) of the shape. The preprocessing phase for this algorithm involves obtaining the shape's gradient. Each point of the gradient is substituted by a minute magnetic dipole. The cumulative magnetic field due to these dipoles is accumulated at all points in the image in a one-pass algorithm. The magnitude of the final magnetic vector field has valleys that are created from mutual and directionally balanced cancellations of opposing boundary segments. These valleys signify the axes of the shape. The axes are obtained by performing a valley search. The magnetic field modeling (MFM) method has an advantage over previous approaches since it utilizes not only the location information of the boundary, but also its directional information. As demonstrated, experimental results of the MFM method are much improved, compared to other skeletonization algorithms which tend to generate spurious and noisy axes.     

基于量子多元宇宙算法的磁光成像增强

为了提高磁光成像增强效果,采用量子多元宇宙算法。首先铁磁材料施加磁场时,磁场的N、S级产生的光强差别性使得磁光成像区域的亮度由暗到明逐渐变化,焊缝磁光成像的像素灰度值与焊缝亮度成正比;接着引导滤波减少磁畴区域对磁光成像的影响,atctan函数对磁光成像区域增强;最后给出了算法流程。实验显示磁感应强度变化随着交变电压的增加而变大,霍尔探头离焊缝中心越远,则磁感应强度越小,磁感应强度在焊缝中心呈现对称分布,最小值在焊缝中心处,即磁场N级、S级交接处;磁畴特性随低频交流电压增加表现越明显;本文算法使得磁光成像增强效果清晰,评价指标较优。