基于虚拟仪器的传感器静态特性测试系统研究

采用虚拟仪器技术,对CSY10B型传感器的输出进行了数据采集和处理,设计了传感器静态性能测试系统。在Windows系统环境下,利用LabVIEW软件编程,构建虚拟仪器,实现了对传感器输出电压的实时测量、显示、记录;同时对其输出电压数据进行数据拟合,确定了其最佳拟合曲线,实现了对传感器的静态特性的自动分析与测定。所提出的传感器静态性能测试系统具有良好的人机交互界面,简单实用。     

室内环境参数远程监测系统设计

设计了一种可以在室内进行环境参数监测,并且可以远程监测的系统。通过使用灰尘浓度传感器、温湿度传感器、可燃气体传感器和气压传感器实现检测当前环境的各项参数,单片机将采集的数据进行卡尔曼滤波处理之后,得到更加稳定的数据。在数据显示端,通过硬件部分的Wi-Fi模块将数据发送到自组建的网络中,浏览器端编程采用MyEclipse开发环境,运用JavaWeb语言进行Wi-Fi信息抓取和处理,并将数据传输到云端,实现了由数据采集到网络传输,最后到用户可以进行远程监测的可视化系统设计。     

热成像传感器动静态成像系统设计

为测试研究室开发的热成像传感器性能与成像质量,设计了成像传感器动静态成像与图像算法验证系统.系统能够捕获成像传感器静态图像,并能实时成像,具有通用性.数据的采集和处理应用FPGA+ DSP开发板实现.数据传输基于CY7C68013芯片以块同步数据传输方式,实现了无缝同步方式高速传输.基于VS2010编程环境和开源机器视觉库编写了接收、存储以及处理图像数据应用程序平台.测试表明:系统能够以40 Mbyte/s速率数据传输,用于实验室开发的热成像传感器工作良好.     

光学头部姿态跟踪的多传感器数据融合研究

精确的头部姿态跟踪是室内增强现实系统实现高精度注册的关键技术之一. 本文介绍了使用传感器数据融合原理实现高精度的光学头部姿态跟踪的新方法. 该方法使用多传感器数据融合中的扩展卡尔曼滤波器和融合滤波器, 将两个互补的单摄像机Inside-out跟踪和双摄像机Outside-in跟踪的头部姿态进行数据融合, 以减小光学跟踪传感器的姿态误差. 设计了一个典型实验装置验证所提出的算法, 实验结果显示, 在静态测试下的姿态输出误差与使用误差协方差传播法则计算得到的结果是一致的; 在动态跟踪条件下, 与单个Inside-out或Outside-in跟踪相比, 所提出的光学头部姿态数据融合算法能够使跟踪器获得精度更高、更稳定的位置和方向信息.     

多节点振动传感器协同定位中定位精度的分析

地震动探测技术是指运用传感器技术采集地面目标运动所产生的地震动信号,并通过信号处理实现对目标的识别与定位的技术。地面振动传感器具有探测范围大、环境适应性好、抗干扰能力强、铺设隐蔽性好等优点,因而其在提高部队的执勤能力、对哨位进行监视以及战场探测都具有广阔的应用前景。本文首先指出传统单一节点的若干传感器进行定位的局限性,进而提出了针对区域监控多节点传感器的阵列布局的思想,然后分析了传感器阵列分布模型的结构、功能,并对其总体结构、设计原则、硬件设计进行了阐述。     

基于单片机的室内环境监测设计

通过研究可以发现,采用单片机实现温湿度传感器、甲醛电化学传感器等室内各种环境参数采集设备的控制,能够及时获取相关数据,并通过计算、显示和发送为室内环境监测管理提供数据支撑。在实践工作中,还要结合室内环境监测要求进行软件编程,确保系统功能得到稳定实现,继而满足环境监测的高精确度要求。     

一种磁性目标定位跟踪系统的标定方法

文章磁目标跟踪系统选用霍尼韦尔HMC1043磁传感器阵列来采集永磁体的磁场信息,并实现定位。由于磁场传感器阵列的各传感器位置、方向和灵敏度直接影响系统定位的精确度,所以要求对这些磁传感器参数进行准确的标定。文章针对磁传感器阵列的标定问题提出了目标误差函数和优化计算方法。通过对所有参数的迭代计算和优化更新使目标误差函数达到最小,完成对磁传感器的位置、方向和灵敏度等参数的标定。文章方法已对实际传感器系统实施应用。在MATLAB环境下,PC机采集目标磁体的磁场信号,通过算法计算确定所有磁传感器的位置、方向和灵敏度,完成标定。通过文章方法的标定,系统定位精度有明显的提高,本方法的可行性和合理性也因此得到验证。     

动态环境下结合实例分割与聚类的鲁棒RGB-D SLAM系统

视觉同步定位与建图（VSLAM）技术常常用于室内机器人的导航与感知,然而VSLAM的位姿估算方法是针对静态环境的,当场景中存在运动对象时,可能会导致定位和建图失败。针对此问题,提出了一个结合实例分割与聚类的VSLAM系统。所提系统使用实例分割网络生成场景中动态对象的概率掩膜,同时利用多视图几何的方法检测场景中的动态点,并将检测到的动态点与获得的概率掩膜匹配之后确定动态物体的精确动态掩膜;利用动态掩膜删除动态物体的特征点,然后利用剩余的静态特征点准确估计摄像机的位置。为了解决实例分割网络欠分割的问题,采用深度填充算法和聚类算法保证动态特征点完全删除。最后,重建图片被动态物体遮挡的背景,在正确的相机位姿下建立静态稠密点云地图。在公开的TUM(Technical University of Munich)数据集上的实验结果表明,在动态环境中,所提系统在保证实时性的同时能实现鲁棒的定位与建图。     

基于虚拟仪器的多通道声发射检测系统设计与开发

针对目前商用声发射检测系统的不足,基于虚拟仪器技术设计并开发了一套多通道声发射检测系统。该系统采用通用高速同步数据采集卡实现对四通道声发射信号的采集,单通道采集频率可调且可达125MHz,采样长度可调。以LabVIEW为平台开发配套的软件,实现对数据采集过程的控制、采集数据的预处理、波形显示和数据保存等功能。利用该系统开展了一维直线和二维平面断铅实验,通过对实验数据进行处理实现了对断铅位置的定位,并从多角度分析了定位误差的来源,依据行业标准对系统的性能实施了定性与定量评价。断铅实验结果表明声发射源定位误差低于传感器阵列中最大传感器间距的5%,验证了所开发系统的可用性,其硬件条件、软件功能以及定位精确度满足行业标准。所提出的声发射检测系统设计方案、实验方法以及数据处理方法将为工业现场声发射检测系统的研发提供有益的借鉴。     

一种热敏电阻阵列式物位传感器的设计与实现

为了满足复杂环境下的物料的物位测量,设计了一个长方形的热敏电阻阵列式物位传感器。该传感器将热敏电阻排成长方形的阵列式结构,另外有一个热敏电阻安装在离热敏电阻阵列较高处用来作为测量时的参照电阻,采用热敏电阻在不同温度的环境里其电阻值的大小不同导致它两端电压不同的原理,应用MSP430单片机来控制阵列中热敏电阻的选通、电压数据的采集和处理,计算出物料的高度,并通过RS485或RS232总线与二次仪表或上位机进行通信,实现实时监控。     

基于 Hough变换的摄像机跟踪系统设计

介绍一种用于虚拟现实环境中的摄像机跟踪系统,给出了系统的软硬件设计方案及控制策略.该系统采用改进的Hough变换来检测辅助摄像头获取的光源阵列中的椭圆图形,通过对椭圆图形运动的跟踪,计算出其相对于初始位置的偏移,实现对虚拟现实环境中的摄像机状态参数的获取和定位.试验结果表明该跟踪系统可以满足虚拟现实环境中的摄像机跟踪任务,在实际环境中取得了良好的跟踪效果.     

使用LED光源的可见光室内定位装置

随着信息社会定位技术的发展,光定位技术越来越受到人们的关注.本设计是一种基于可见光实现室内定位的新型装置.该设备使用3个白光LED作为光源,通过图像传感器采集信号,图像传感器成像法作为定位算法,检测并判定图像传感器的相对位置从而实现定位.在提供正常照明的条件下能够实现室内定位,不会产生其它干扰.     

基于树莓派与微信的室内物联网安防系统

为实现对室内环境的安防监控,利用传感器和摄像头对室内环境进行数据采集,并通过树莓派将数据上传至服务器或数据库中,供用户通过微信公众平台查看.当室内环境出现异常情况时,微信公众平台自动向用户发送报警信息,并根据时间间隔和异常情况是否得到处理确定是否重新发送报警信息.测试结果表明:系统工作可靠,可移植性高,对室内安防具有重要意义.     

多传感轨道扣件检测的数据同步采集系统设计

针对轨道扣件检测的多传感数据同步采集,首先,在分析线阵CCD相机成像原理的基础上,根据系统的要求对相机的关键参数进行了选择并设计了采集方案。然后,设计了传感器的信号调理电路,包括电平调整电路以及抗混叠滤波器的设计,提高了传感器的抗干扰能力。并通过STM32获取光电编码器的等间隔脉冲信息,对各个传感器进行触发控制,设计了线阵相机与惯性传感器的同步触发方案。最后,编写了上位机软件实现了数据的同步采集。实验结果表明,该系统能够精确采集各传感器的数据,具有较强的抗干扰能力和稳定性。     

基于单目视觉的仓储物流机器人定位方法

针对轮式仓储物流机器人的自主定位问题,提出了一种基于视觉信标和里程计数据融合的室内定位方法。首先,通过建立相机模型巧妙地解算信标与相机之间的旋转和平移关系,获取定位信息;然后,针对信标定位方式更新频率低、定位信息不连续等问题,在分析陀螺仪和里程计角度误差特点的基础上,提出一种基于方差加权角度融合的方法实现角度融合;最后,设计里程计误差模型,使用Kalman滤波器融合里程计和视觉定位信息弥补单个传感器定位缺陷。在差分轮式移动机器人上实现算法并进行实验,实验结果表明上述方法在提高位姿更新率的同时降低了角度误差和位置误差,有效地提高了定位精度,其重复位置误差小于4 cm,航向角误差小于2°。同时该方法实现简单,具有很强的可操作性和实用价值。     

基于改进D*算法的无人机室内路径规划

针对多旋翼飞行器室内无GPS信号时的导航问题,本文采用二维码阵列构建室内定位系统,基于改进D*算法实现无人机室内路径规划,从而实现飞行器在室内的自主导航和避障。基于ArUco二维码设计了地面阵列为无人机提供了全局精确定位信息,使用改进D*算法保证了无人机在飞行过程中能自主进行路径规划和飞行。通过设计实验对改进D*算法进行了数值仿真验证,并在实际无人机的飞行中应用。实验结果证明:所提改进算法较传统D*算法能更好地保证无人机的飞行安全,同时基于二维码阵列的定位方式不但具有较高精度同时成本低易于实现。     

室内环境下UWB与LiDAR融合定位算法研究

当前全球导航卫星系统与激光雷达的数据融合被广泛应用于无人驾驶车辆的定位系统中,但在室内环境下由于卫星信号的丢失导致定位精度低甚至无法定位。为此提出一种基于超宽带（Ultra-Wideband,UWB）与激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）的融合定位算法。该算法以粒子滤波为基础,对两个传感器的定位数据进行互补融合解算。利用UWB实时定位数据通过提供起始粒子范围的方式来提高LiDAR的定位速率。通过求解LiDAR定位信息与粒子之间的几何距离来更新粒子的权重,从而弥补UWB的非视距误差。搭建一个室内测试场景,并将融合定位算法在智能小车平台上进行验证。实验结果表明,该方法优于UWB或LiDAR单一传感器的定位方案,而且在UWB视距受阻或LiDAR匹配失效的情况下,车辆仍能够获得良好的定位精度和定位实时性。     

Remote monitoring system with wireless sensors module for room environment

A wireless sensor module with several air quality monitoring sensors was developed for indoor environment monitoring system in home networking. The module has various enlargements for various kinds of sensors such as humidity sensor, temperature sensor, CO₂ sensor, flying dust sensor, etc. The developed wireless module is very convenient to be installed on the wall of a room or office, and the sensors in the module can be easily replaced due to well-designed module structure and RF connection method. To reduce the system cost, only one RF transmission block was used for sensors’ signal transmission to 8051 microcontroller board in time-sharing method. In this home networking system, various indoor environmental parameters could be monitored in real time from RF wireless sensor module. Indoor vision was transferred to client PC or Personal Digital Assistant (PDA) from surveillance camera installed indoor or desired site. Web server using Oracle DB was used for saving the visions from web-camera and various data from wireless sensor module.     

基于向量相似性的多维标度定位算法

为解决室内定位环境复杂、传播信号易受干扰,导致室内定位算法定位误差较大的问题,提出一种基于向量相似性的多维标度定位算法。将向量相似性特征和相关性修正模型融入多维标度算法框架,引入cosine指标表征信号向量间的相似度,为节点相关性提供度量标准,提出一种基于向量样本熵的相关性修正模型进一步优化节点间的相似性矩阵。仿真结果表明,该算法可以有效获得目标节点的位置信息,提高节点的定位精度,降低复杂室内环境对无线传感器信号的影响。     

基于ARM的建筑能效数据采集机器人设计

设计了一种应用于建筑能效数据采集的室内履带机器人。该履带机器人在室内环境中通过无线传感器网络和惯性导航系统联合定位的策略,到达目标位置采集无线传感器结点信息,最终完成建筑物内部的建筑能效数据采集任务。采用ARM系统的设计方案,使用电子罗盘、加速度和转速等传感器,结合无线传感器网络的RSSI技术实现了机器人的行驶和定位功能。