大范围液位实时自动跟踪测量系统

针对传统液位测量方法的精度低、速度慢、测量范围受限制等问题,设计了一套基于视觉图像处理的高精度、快速的液位自动测量系统,它适用于测量范围大、液位变化速度快的实时液位测量。该系统以CCD摄像机采集的液位和钢尺图像为基础,通过钢尺刻度识别、钢尺刻线及液位识别三大识别模块完成液位高度测量,根据液位高度反馈控制电机带动CCD相机跟随液位实现实时自动跟踪测量。为了提高算法的识别速度,增强算法的鲁棒性,该系统采用了NCC(the normalized cross correlation)模板匹配数字识别方法,在刻线识别和液位识别过程中充分利用了图像的灰度特征和钢尺的结构特征完成识别。实验结果表明该测量系统的算法有着较高的鲁棒性以及较快的测量速度,可以完成精度在0.1mm以内的液位测量。     

气压高度测量系统的设计与实现

针对传统机械和GPS方法测量高度时存在的不足,采用新型气压传感器测量高度的方法,构建了基于微机电系统(MEMS)数字气压传感器的高度测量系统。首先,介绍了新型数字气压传感器BMP180的结构和特点;其次,以高性能AVR单片机为控制平台,设计了数字气压和温度信号读取设备、有机发光二级管(OLED)显示屏和其他外围电路的硬件系统;然后,根据气压与高度的对应关系,开发了温度和气压信号采样、温度和气压补偿、高度推算以及结果显示的软件系统;最后,采用加权递推平均滤波算法对高度测量数据进行处理,减小了噪声和干扰,提高了测量的准确度和稳定性。为了验证设计方法的有效性,对高层建筑的不同楼层高度进行测试,结果表明该系统能够准确地测量楼层相对高度,标准偏差为0.32 m,平均误差为0.03 m。由此可见,采用加权递推平均滤波的新型气压高度测量方法,为低空高度测量提供了一种非常实用便携的解决方案,也为空间垂直位移测量尤其是三维空间的准确导航和定位提供了重要参考。     

基于DSP的无人机高度采集系统设计

介绍了基于DSP和BMP085数字气压传感器的高精度高度采集系统在无人机上的设计,并对系统实际运行的结果数据进行测试分析,实现高度的测量与传输。重点描述了系统采集端软硬件的设计与实现,阐述了软件与硬件的设计要求。本系统功耗低、结构简单、精度高、抗干扰能力强、且能减少环境因素变化的影响,该测量系统使用卡尔曼滤波算法对测量数据进行修正,以便更准确地计算出相对高度。     

基于CMAC和PID复合控制的电动伺服加载算法研究

针对直升机在海上执行搜救、探测任务时,海浪噪声会干扰高度信息的测量,引起直升机高度波动的问题,提出一种有效的用于处理海浪噪声的卡尔曼滤波方案。通过建立海浪模型,分析无线电高度表和垂直加速度计测量信号的特点,给出了融合两种高度传感器信息的海浪滤波算法,并应用于直升机高度控制系统进行检验。仿真结果表明,根据海况调整滤波器参数,用所提出的算法可以有效滤除海浪噪声,给出满意的高度信息。将此滤波方案应用于直升机高度控制系统,可以明显改善飞机高度的稳定效果。     

可变频幅相一体化测量系统研究

阐述一种基于重索采样的可变频幅相一体化自适应测量系统。首先介绍了重索采样算法的理论根据,并且进行了算法仿真实验和误差分析,然后在此基础上提出了针对可变频信号的自适应测量原理,并设计了幅相一体化测量系统方案。该方案经实验验证具有较高的测量精度和高实时性。     

一种小型无人机高度定位方法的研究与实现

简要介绍了小型无人机总体架构与自主飞行策略,在此基础上重点阐述了无人机高度测量与控制的硬件设计与软件算法实现.通过一种数据融合算法将GPS、声纳与气压计组成的多传感器高度测量数据处理后融合到GPS/INS组合导航系统中实现无人机的精确姿态控制与轨迹跟踪.实际飞行数据表明,飞控系统的硬件设计与软件算法实现配合良好,能达到预期的飞行效果.     

一种巡航导弹组合高度方案设计

针对惯性高度通道、气压高度表和雷达高度表在巡航导弹高度测量中的优缺点,根据组合高度的思想,采用卡尔曼滤波的信息融合技术,将三者有机地结合起来,取长补短,实现高度测量。仿真结果表明,气压/惯性/雷达的组合方案可以有效提高高度系统测量精度,增强巡航导弹的稳定性能。     

分布式测量系统服务窗口动态调度算法研究

在网络制造环境下,分布式测量系统(Distributed Measurement System,DMS)的负载是动态变化的,需要根据负载情况对测量系统上的资源进行动态调度.针对基于CORBA和DMIS的分布式测量系统,根据多用户非抢占优先排队网络静态性能模型,提出基于无穷小摄动分析(Infinitesimal Perturbation Analysis,IPA)的分布式测量系统服务窗口动态调度算法.算法以DMS系统负载的在线变化为输入,动态调整排队网络系统服务台的窗口数量,从而实现测量用户对动态时间性能的要求.最后在一个制造工厂中进行的应用实验,证明了算法的有效性.     

外骨骼离线参数化上楼梯步态规划

为扩大脊椎损伤患者在外骨骼机器人辅助下的活动范围而不仅仅只是起坐、站立和行走,提出一种离线参数化上楼梯 步态规划算法,该算法基于惯性测量单元检测穿戴者运动意图,基于足底压力传感器计算整个系统的零力矩点（ZMP） 以确 保上楼梯过程的安全性。 该算法根据人体大腿、小腿长度、楼梯高度和宽度等参数规划出关节的最优空间位置轨迹, 然后通 过逆运动学求解关节角度轨迹,该算法可为不同的穿戴者生成适应于不同楼梯尺寸的步态轨迹, 最后 3 名实验者穿戴外骨骼 在楼梯高度 18cm、宽度 26cm 的楼梯上实验,外骨骼按照规划的步态轨迹帮助穿戴者多次完成上楼梯任务,规划的楼梯尺寸 与实际测量的尺寸误差在 2%以内,通过实验验证了该算法的有效性与实用性。     

基于三维测量的新型道路限高检测系统设计

为了解决限高路段超高车辆卡限高架事故频发的问题,本文利用双RGBD摄像头和图像处理技术实现车辆高度测量并以此为基础设计了一种新型道路限高检测系统.本系统以RK3288为数据处理以及控制核心进行外围相关电路的开发及算法实现,通过车辆三维尺寸的重建实现车辆高度的测量.该系统具有体积小巧、结构简单、实用性强的特点.     

低空无人机航空摄影高度自动测量方法研究

为控制低空无人机摄影高度,获得更加清晰的地理信息图像,需要对低空无人机摄影高度自动测量方法进行优化研究;当前方法主要利用射影几何知识的自动化标定方法实现低空无人机航空摄影高度的自动测量;该方法存在噪声影响严重,且测量误差较大的问题;为此,提出一种基于多传感器与卡尔曼滤波相结合的低空无人机航空摄影高度自动测量方法;该方法首先通过分析气压测量法计算各种气压因素对低空无人机航空摄影高度的影响,然后推导出大气对流层内气压随低空无人机航空摄影高度的变化;然后采用双GPS系统同时工作,对GPS、气压高度计和IMU测量获得的低空无人机航空摄影高度信号进行冗余备份;采用基于二阶多项式的修正方法对低空无人机航空摄影传感器输出值进行补偿和修正;根据动力学方程建立低空无人机航空摄影的动力学方程获得高度测量状态方程;最后采用卡尔曼滤波的线性最小方差估计准则对低空无人机航空摄影高度进行均方差估计计算,实现低空高度自动测量与校正。实验结果表明,所提方法具有精度高、收敛性好且滤波效果理想的优势。     

基于FPGA的无人机气压高度测量系统设计

从无人机气压高度测量的原理出发,介绍了数字式气压高度测量系统的组成和工作原理,并详细论述了测量系统各组成部分的电路设计以及程序设计流程图,最后通过测试验证了以FPGA芯片为核心的无人机气压高度测量系统的可行性,分析了系统的误差来源.由于FPGA具有可靠性高、速度快、逻辑功能强等特点,有效地解决了单片机在高速无人机大气数据测量系统中处理速度较慢、实时性较差的问题.     

FPGA在无人机气压高度测量系统中的应用

从无人机气压高度测量的原理出发,介绍了数字式气压高度测量系统的组成和工作原理;讨论了测量系统中计算机使用的数据处理方法和误差分析,在此基础上,提出了FPGA芯片在无人机气压高度测量系统中的设计方案,并给出FPGA内部设计的结构框图和工作流程图;最后,通过仿真验证了FPGA设计的可行性。由于设计中FPGA的数据处理时间约为6μs,从而有效地解决了单片机在高速无人机气压高度测量系统中实时性较差的问题。     

基于气压传感器的高程测量系统设计

针对高程测量精度较低的问题,将气压传感器引入高程测量系统,采用线性回归方法对高程与气压函数关系进行分段线性化,简化了非线性运算在微处理器中的实现,并对实际海平面与标准海平面气压、温度不一致造成的高程误差进行分析和补偿,实现了高程的精确估计。初步实验结果表明,该系统能够实时获取高程变化信息,并具有较高的测量精度。     

靶场末区多传感器数据配准研究

从工程应用观点出发,研究靶场末区多传感器数据融合系统设计,通过分析各传感器的特点,给出了一种具有全天候和可靠测量的靶场末区融合系统结构,主要研究了融合系统中光电经纬仪时间和空间的数据配准方法,并给出靶场末区多传感器数据融合处理的主要步骤。试验结果证明:该融合系统能够提高落点测量的可靠性和精度。     

基于数据融合的陶瓷窑炉温度记录仪的研究

根据陶瓷窑炉的功能和技术指标要求,给出了测温系统的设计方案。设计中采用了基于算术平均值与分批估计的软件数据融合的热电偶线性化处理算法,很好地解决了系统中热电偶测温的不确定性,提高了测量精度,保证了测量数据的可靠性。同时该无纸温度记录仪,具有高测量精度、高可靠性、高稳定性、低成本的特点,通用性强。     

小型飞行器高度定位数据融合方法

给出了一种小型飞行器高度定位的数据融合方法。根据飞行器运动方程 ,推导出了高度和飞行状态之间的关系 ,并由所得的飞行状态 ,利用Kalman滤波方法得到高度估计。根据实测值、最优估计值和GPS高度测量值进行数据融合 ,进一步对高度传感器定位误差进行修正。仿真和数据回放结果表明使用此方法可以得到飞行器更准确的定位。     

基于SWC的数字温度湿度计设计

SWC作为一种新型数字式温度传感器,在生产实践中有着广泛用途。采用SWC可以设计电路结构简单、可靠,测温快速、准确的数字温度计,还可以根据August—Apzohn干湿球方程组成高精度数字湿度计。据此给出使用单片机组成温度湿度计的系统结构、硬件原理图、软件件实现方法。     

基于铂电阻传感器的高精度温度检测系统设计

介绍了一种基于铂电阻传感器的高精度温度检测系统,用于星载微波辐射计定标源的精密测温,测温精度为±0.1℃。针对铂电阻引线带来的测量误差这一缺点,设计了四线制恒流源温度测量电路,同时对铂电阻传感器温度检测电路的测量误差进行了分析。系统具有精度高、可靠性高,使用方便的特点,当温度范围在-200℃~650℃之间,误差小于±0.1℃时,也可用于其它工业测温以及航空航天精密温度检测领域。     

基于双通道参数检测的高精度应变测量技术

针对应变检测中外界因素对检测结果的干扰,检测电路中器件参数非理想化给检测精度带来的影响,应用双通道参数检测原理,设计了高精度应变检测电路,介绍其工作原理,并对检测电路的转换函数进行误差分析。在此基础上设计了应变检测仪,通过实验验证,应变检测值呈良好的线性关系,而且与理论值很接近,具有较高的测量精度、稳定性、抗干扰性和可靠性。该分析误差的方法在其他电路设计中有一定的参考价值。