基于CR下界无偏能量估计的高炉料面点云锐化成像

高炉雷达获取的料面信息是钢铁冶炼中布料控制的重要参数.但高炉内部环境复杂, 料面具有非均匀流态化特性, 传统信号处理方法难以准确稳定提取料面有效信息, 会导致高炉布料误操作.本文借鉴遥感SAR雷达成像原理, 设计了工业SAR扫描式雷达, 多倍增加料面采样点密度, 提出一种新的料面点云锐化成像算法. 分析了高炉雷达料面回波信号干扰信号特征, 从图像处理角度, 设计多级滤波器对2D频谱图进行去噪处理分离出一条带状的料面回波信号区域. 对料面距离估计问题, 基于克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)提出一种先加权采样锐化料带峰脊再利用能量重心法估测料面距离频率的方法, 生成3D料面点云模型, 并利用CRLB评价本文算法性能.在恶劣条件下, 实测高炉雷达料面回波信号的点云成像验证显示, 本文方法优于传统寻峰法, 能有效处理低信噪比信号, 准确提取料面有效信息.同时料面距离频率估计精度更高, 且相较于其他方法频率估计误差更接近CRLB下界.     

基于DirectX的雷达可视化仿真系统的设计与实现

针对指挥控制系统处理大量雷达数据所面临的问题,利用三维可视化技术,建立一个基于DirectX的雷达可视化仿真系统.系统通过软件形式,替代业界常用的雷达扫描转换卡,对雷达一次信号、二次信号做出快速的处理和漫游,在可视化仿真系统中直观的显示雷达扫描信息.并将雷达扫描结果与地图进行配准以后进行显示.该系统可以真实地再现雷达扫描结果.为指挥控制系统提供快速的数据处理和直观的显示.     

高炉料面形状双驱动模型研究

高炉料面形状是指导高炉布料决策的重要依据.本文在已开发的新型雷达检测手段的基础上将雷达检测数据和布料机理进行融合.首先根据牛顿运动规律计算炉料颗粒从料流调节阀至料面的运动过程,然后根据体积约束原则建立料面形状模型,最后通过高斯过程回归模型将机理模型和摆动雷达测量得到的料面信息融合,建立了基于雷达数据和机理模型双驱动的高炉料面形状模型.仿真结果表明,本文提出的数据融合的方法在结合雷达检测数据和机理模型的基础上能够更好的拟合出高炉料面形状,可以为高炉稳定运行,节能减排提供可靠指导.     

阵面安装误差对相控阵雷达测角精度的影响

分析阵面安装误差对相控阵雷达测角精度的影响,对研究和设计高精度相控阵雷达非常重要。建立了相控阵雷达阵面安装误差测角精度误差模型,分别仿真分析了阵面倾角安装误差、阵面方位法向误差和阵面不水平度对相控阵雷达测角误差的影响。与理论公式相比,推导出的简约式用于计算阵面安装误差引起的测角误差分析时精度达0.001°量级,可以为相控阵雷达测角系统精度误差指标分配及测角精度超差问题分析定位提供快速、精确的理论依据和工程指导。     

基于3D虚拟现实技术的雷达维修虚拟培训系统设计

传统雷达维修虚拟培训系统受到线性滤波影响,导致系统培训效果较差,为了解决该问题,提出了基于3D虚拟现实技术的雷达维修虚拟培训系统设计。依据雷达虚拟训练系统硬件拓扑结构,设计各分机内部组件虚拟器。设置教员控制台控制整个系统的运行,使用1块8串口卡安装在显控台上,确定故障位置。采用耦合馈电技术设计天线结构,用于降低不同单元高频段耦合度。将三相380V市电经过配电箱转换成多路AC220V,通过控保分机、发射分机和接收分机完成收发机柜控制。使用3D虚拟现实软阴影技术加速硬件,并将结果存储到阴影纹理之中,由此设计虚拟培训流程。由实验结果可知,该系统雷达故障信号精准度可达到99%,故障维修虚拟培训内容也能解决各种故障问题,具有良好培训效果,有效满足雷达维修训练需要。     

虚拟演播室系统分析及应用

虚拟演播室是由传统的色键技术发展而来。它可以把现场视频与计算机影像实时地无缝地合成在一起,它不仅为视频节目制作提供了高科技的制作手段和无限自由的创作空间,而且在丰富节目包装方式、降低节目制作费用等方面也显示出其巨大的优势。文章分析了虚拟演播室系统的原理、技术途径以及实际应用。     

基于雷达观测数据的高炉料面多模型控制

炉料在高炉内部的布局直接影响着高炉的运行,好的布料策略能极大地提高生产力,并带来巨大的经济效益.本文利用模糊c均值聚类算法对大量雷达扫描得到的料面数据进行分类,建立多模型料面模型集;设定期望料面,并根据料面模型集中的多种料面,设计多种布料控制策略,求出相应的布料矩阵.每一个布料周期,采用模糊识别的方法把获得的实时料面数据与模型集相匹配,进而采取相应的布料矩阵进行布料,直至达到期望料面.由于雷达扫描数据的存在,形成了反馈机制,使得高炉布料能够实现闭环控制.本控制策略在某钢铁厂2500m3高炉上得到实施,取得很好的控制效果,达到节能降耗的要求.     

高炉燃烧料面合成孔径雷达双聚焦成像算法

钢铁生产中的料位和料形是冶炼过程控制的重要指标,基于合成孔径雷达(SAR)原理的微波成像装置可有效提取热态径向料面特征.针对几何形态复杂,回波信号突变性强,甚至会出现遮蔽效应导致雷达失波的料面中心部分,本文建立了中心区域双聚焦测量成像系统.选定炉顶风罩位置对称安装两套雷达,电机控制雷达天线匀速摆动获取二维坐标矩阵,用重采样插值算法将其转换成像素点均匀的矩形灰度图像;根据尺寸参数确定炉心扫描重叠区间,并构建料面中心双聚焦融合算法(DfSAR)拼接双图像.与均值融合相比,图像互信息提高10.43%,清晰度改善23.91%.最后,采用雷达恒虚警率(CFAR)目标检测算法有效滤除高炉内粉尘颗粒物对料面图像的干扰.     

基于视觉/力觉辅助的遥操作系统研究与实现

针对多变未知的作业环境以及复杂繁多的作业任务,设计一种基于视觉/力觉辅助作业的遥操作系统.首先,利用Kinect摄像头采集作业现场的3D点云数据,结合虚拟现实技术,在计算机上将虚拟机械臂模型叠加到真实环境中,同时显示虚拟模型与现场信息,提高操作人员的现场感知能力;根据获取的障碍物和目标物体位置信息,建立人工势场,增强操作者控制远端机械臂进行避障及接近目标物体操作的能力,完成环绕和避障任务.该方案在7自由度Schunk机械臂上得到了实现.结果表明,此方案可以很好地弥补虚拟环境缺乏现场信息的缺点,提高了遥操作系统的可靠性.     

基于专家评估和信息融合的高炉料面温度场智能建模

高炉料面温度分布对于高炉操作有着重要的指导意义.本文针对高炉目前无法准确全面了解料面温度分布的情况,挖掘现场已有数据,依据可信度理论,建立红外图像可信度评估的专家规则;根据评估结果,分别采用依靠红外图像的机理模型信息融合方法和不依靠红外图像的神经网络信息融合方法,建立基于专家评估和多源信息的高炉料面温度场模型.在某钢铁企业2 200 m3高炉应用结果表明,该模型可以更为准确,直观地反映料面温度分布,实现了对料面温度分布的实时检测,为复杂冶金过程控制和监控提供了有效的解决方法.