一种人体移动对胶囊内窥镜磁定位干扰的补偿方法

磁定位技术可以实现对无线胶囊内窥镜精确定位与跟踪。胶囊内窥镜内嵌入永磁体,在人体周围布置磁传感器阵列采集人体外的磁场强度,通过后续电路处理和特定算法来计算胶囊内窥镜在人体肠胃道内的位置和方向等信息,从而实现对无线胶囊内窥镜的定位。但是磁传感器阵列分布在人体表面,在使用胶囊内窥镜对人体肠胃道检查过程中,人体和磁传感器阵列之间会发生相对移动,这种相对移动会对胶囊内窥镜的定位结果产生干扰。本文提出了一种补偿方法,来减小人体移动对定位结果的影响。在人体表面设置两个相互垂直磁铁作为参考目标,通过特定算法对人体相对于磁传感器阵列发生位移和旋转造成的干扰进行补偿,并通过实验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于磁传感器的飞行器姿态测量方法

为近程自旋飞行器设计了一种基于地磁测量的姿态测量方法。根据此类飞行器飞行过程中偏航角较小,射程较近时偏航角可以忽略的特点,在偏航角可以忽略的情况下进行姿态角算法分析。由于第一种方法存在姿态角根取舍的问题,首先,利用空间转换矩阵推导出飞行器姿态角的表达式。然后,利用几何分析的方法推导出了飞行器姿态角表达式,并对该算法的误差进行仿真。仿真结果表明:误差在可接受范围。     

基于多传感器的姿态测量系统设计

本文针对姿态测量的自主性、低成本、微型化的要求,设计了三轴数字陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘与ATmega128相结合的姿态测量系统,并且通过上位机显示姿态测量值。     

磁传感方式的内窥镜三维定位与引导方法

介绍了一种用磁传感方式测定内窥镜探头在人体内三维位置及姿态角的方法，根据3个互相正交的圆环线圈在其周期空间产生的三维磁场以及附着于内窥镜探头上3个相互正交的磁场传感器在空间任意点以任意资态感应该磁场时获得的信号，建立以空间位置（x,y,z），姿态角(a,b,c)为未知数的六元非线性方程组，由此解出探头的一组位置和姿态信息，实现内窥镜探头的三维定位，在此基础上将内窥镜位置显示到预行采集获得的3D－CT人体图像上，实现无伤害的体内引导和跟踪。     

一种基于磁传感器定位技术的滑坡监测方法

滑坡监测是防范地质灾害的重要技术手段,针对滑坡深部位移监测问题,提出了一种基于磁传感器的滑坡位移监测方法。该方法以磁传感器姿态测量为基础,通过测量的三分量磁感应强度值解算出磁传感器的空间姿态,再根据姿态角计算出磁传感器的水平位移,并通过实验验证了该方案的可行性。将磁传感器安装在无磁转台上按照预定的角度和旋转顺序依次旋转,取整数作为验证点将解算姿态角与实际姿态角进行对比,验证了该方法的姿态角精度和水平位移精度。最后,分析了该方法存在误差的原因。     

基于磁传感器组合的运动物体姿态解算

姿态参数的测试是运动物体测试过程中的重要指标。针对角速度陀螺仪在高速运动中姿态角的测量误差较大,提出了基于加速度和线圈式磁传感器的姿态测量组合。线圈式磁传感器的输出值包含了载体的转速和角速度信息的综合,求出载体的角速度信息,通过扩展的全姿态四元数算法进行数据融合和姿态解算。在三轴转台上进行半实物的仿真实验,验证算法的正确性,在解算过程中无须知道当地磁场大小,方法简单易行。     

基于多惯性传感器姿态的输电线舞动监测算法研究

针对目前使用惯性(MARG)传感器还原输电线舞动形状存在很多原理性的问题,如位置积分起始点未知、容易丢失输电线低频运动信息等,提出了一种基于惯性传感器姿态的输电线舞动形状还原算法,采用融合同一根输电线上多个MARG的姿态求取每个MARG真实位移以及输电线整体形状.算法能够避免加速度积分时的累积误差,解决了输电线长度约束问题且使用较少MARG即可还原舞动图像.仿真结果表明:算法可以有效地降低导线舞动振幅的误差,且还原误差不随时间增长.     

多微型传感器自适应信息融合姿态估计方法

融合微型惯性和磁传感器数据能够用于实时跟踪人体肢体运动、或估计某一运动刚体姿态.这里,三维加速计被用来测量传感器坐标系下的重力向量,用于确定相对于水平面的方向;三维磁力计测量得到传感器坐标系下的磁场强度向量,用来确定垂直轴上的旋转;三维陀螺仪测量角速度,通过积分可以得到角度.重力向量受人体运动加速度的干扰,磁场强度受周围环境磁感物质的干扰,而角速度在积分过程中也会引入随时间增长的漂移,所以需要融合这3种观测量.提出了一种自适应Kalman滤波的姿态估计算法AKF,通过加速度与磁场强度计算得到的姿态来做观测量与角速度融合,将非线性观测方程线性化,从而降低了计算复杂度;磁场的干扰不会影响Pitch和Roll两个角的估计;而对于运动加速度的干扰,通过自适应调整滤波器中的观测噪声协方差矩阵来抵除.算法的稳定性和精确性在实验中得到了有效验证.     

基于多磁传感器的智能航向测定系统

为了实现在强磁干扰环境下准确且智能地测定航向角,从影响磁传感器测定航向角精度的诸多因素分析,采用经典的基于椭圆拟合的校正算法,设计了一种由6只磁传感器围成一个圆的多磁传感器的自动磁校正设备。提出了一种有效的误差补偿技术和准确、智能的测定航向角的方法,避免了手动旋转单只磁传感器来采集不同方向的磁场的操作。多次实验结果表明:在室内强干扰环境中,这种校正技术补偿后的航向误差从150°降低到2.5°。     

基于DGPS航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术研究

为了解决多旋翼无人机在飞行作业过程中受到环境磁干扰导致作业异常的问题,在使用DGPS进行差分定位的基础上,提出了一种基于航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术;其基本原理是,当多旋翼无人机受到磁场干扰时,其飞行航迹会偏离预设航线,检测其航迹的偏离距离,通过与阈值比较,可以用来判断是否存在环境磁干扰;实验结果表明该方法可以有效检测环境磁场异常,在某些情况下比传统的磁航向角误差阈值检测方法可靠性更高,虚警率更小;综合使用航迹偏差检测方法和磁航向角误差检测方法,可有效(提高)环境磁场异常检测的准确度,降低虚警率。     

多传感器室内环境监测系统

针对室内环境舒适度及安全性监测需求,设计并实现了一种基于多传感器的室内环境监测系统.在分析并比较反向传播(BP)神经网络、径向基函数(RBF)神经网络、支持向量机(SVM)、遗传算法优化的BP神经网络在此应用中的性能与误差的基础上,在Android端实现了ISO国际标准的PMV热舒适度算法及有害气体浓度预警算法,从而实现室内空气质量的各参数的实时监测,并能更好地预测火灾等高危险灾害.此系统可全面反映室内的空气质量,让居民能更有针对性地改善自己的居住环境.     

面向室内退化环境的多传感器建图方法

在室内同时定位与建图(SLAM)的实际应用中,对称单一结构环境易造成激光SLAM错误建图,低质量光照或低纹理环境易造成视觉SLAM失效.针对上述室内退化环境,提出一种将激光、视觉、惯性测量单元(IMU)进行紧耦合的LVI-SLAM方法.在该方法前端,设计视觉评价环节对视觉信息置信度进行自适应调整;在该方法后端,进行位姿图优化以及多传感器回环抑制累积误差.视觉评价实验、单走廊实验以及大场景建图实验的结果证明了该方法的鲁棒性和精确性.在面积为1050 m2的复杂室内环境下,采用该方法建图误差为0.9％.     

多传感器数据融合的通讯复杂性问题

通讯复杂性理论是一个计算抽象模型,它关心的是系统内部之间的数据通讯量的大小。多传感器数据融合是指多个传感器跟踪多个目标,是一种多层次的、多方面的处理过程,这个过程是对多源数据进行检测、结合、相关、估计和组合以达到精确跟踪不同目标的目的。该文把复杂性秩理论应用到多传感器融合,以获得多传感器之间数据融合所需的最小的通讯条件。     

MEMS惯性传感器ADIS16355在姿态测量中应用研究

为了实现惯性导航控制,需获取控制对象的姿态角信息,设计了基于MEMS惯性传感器集成模块ADIS16355的姿态测量系统。该姿态测量系统采用ADIS16355作为惯性测量单元,利用加速度计对重力向量的观测来修正陀螺给出的姿态信息,卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算运动载体的姿态角。介绍了ADIS16355的基本功能模块,阐述了两种传感器融合测量实时姿态角的方法并给出了卡尔曼滤波算法迭代过程,基于ARMv7架构的Cotex-M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。采用AHRS500GA对该姿态测量系统性能进行了测量姿态角的验证实验,测试结果表明,该姿态测量系统能在动态条件下准确地测定运动物体实时姿态角,其误差一般在?1?左右。     

抖动偏频激光陀螺整周期采样对捷联惯导姿态解算的影响

抖动偏频激光捷联惯导系统中,三个激光陀螺之间机械抖动频率一般互不相同.当陀螺输出采用整周期锁存方式时,导航计算机定时采样系统采集到的三个陀螺信号,隐含着陀螺输出的不同步,在捷联惯导解算中将产生姿态解算的不可交换误差,在圆锥运动环境下误差更加严重.介绍了整周期采样时陀螺输出的不同步现象,在圆锥运动条件下对不同步问题进行仿真,仿真结果表明不同步是引起姿态解算误差的主要因素,不同步误差远远超过同步采样条件下的姿态解算误差,因此在捷联惯导系统角运动剧烈时应当予以重视.     

一种基于MEMS传感器的无人飞艇航姿测量系统

提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性传感器的航姿测量系统。分析了一些传统姿态解算算法融合过程中的不足,提出一种高效的融合算法,利用梯度法将加速度计和磁力计对地球重力场和磁场矢量的观测量去修正陀螺给出的姿态信息。针对实际测量系统中振动对姿态的干扰问题,提出切比雪夫II型低通数字滤波器进行传感器数据预处理,并结合运动状态修正融合算法从而进一步抑制振动。通过实验表明:该系统的算法具有较低的计算负荷,能有效地估计出姿态,抑制振动有害加速度对姿态估计的影响,测量动态误差小于2°,静态误差小于0.8°。     

分布式多传感器融合系统仿真设计

本文讨论了基于机载相控阵雷达系统和红外传感器的分布式融合系统的建模和仿真,主要从功能实现的角度描述仿真系统的实现,并给出了一个在局域网内实现的仿真系统结构.     

干涉型光纤磁场传感器的研究

在外界磁场的影响下,根据超磁致伸缩薄膜/光纤复合结构模型,推导出马赫-曾德尔干涉型光纤磁传感器磁-机-光耦合关系方程,计算结果分析表明:薄膜厚度和外界磁场的大小直接影响着干涉仪的灵敏度,并且可以通过增加薄膜的厚度和施加偏置磁场来提高干涉仪的灵敏度,这和实验结果相吻合。     

基于恒定姿态误差的磁罗差偏差补偿算法研究

针对具有恒定俯仰角度载体的磁航向罗差标定和补偿问题,提出了一种用于磁罗差修正的偏差补偿算法(DCA)。通过DCA的原理分析和证明得出:该算法对具有恒定横滚角度和俯仰角度的磁航向罗差修正均有效,经过DCA补偿的磁航向角度误差在±0.3°以内,满足飞机的航向标定要求。     

惯性定向三轴稳定卫星姿态自适应滑模控制

在建立惯性定向三轴稳定卫星非线性耦合姿态运动模型的基础上,设计了姿态三轴稳定控制的自适应滑模变结构控制器。在控制器的设计中,考虑了小卫星惯量参数的不确定性以及外界力矩干扰的情况,利用自适应滑模变结构控制方法在线辨识干扰力矩的极值以及卫星惯量参数,并依此动态调整控制器的输出。基于Lyapunov稳定性原理证明了所设计的控制器能够使系统全局一致最终有界稳定。仿真结果表明了该控制方法的有效性和可行性。