一种估计模拟分解滤波器组系数偏差的算法

模拟器件工艺偏差是制约混合滤波器组模拟数字转换器系统信号重构精度的主要原因,准确地得到模拟分解滤波器组传递函数是完成信号重构的首要条件.为解决上述问题,本文提出一种估计传递函数系数偏差的算法.该算法根据输入信号的信息以及信号通过模拟滤波器组后的采样数据,便可以准确地估计出偏差范围在±20%的模拟滤波器传递函数系数的偏差值.实验中分别采用2阶和3阶模拟滤波器传递函数模型,其谐振频率的估计值与理想偏差值的标准偏差分别为1.10%和0.56%.将估计值应用于单通路滤波混合滤波器组系统进行仿真,输出信号可以达到14位精度,完成了系统重构功能,仿真验证了该算法的可行性.     

列车驾驶模拟器体感模拟研究

以列车驾驶模拟器的六自由度运动平台的运动体感模拟仿真系统为对象,根据人体感知理论和体感模拟滤波原理,提出了基于经典滤波算法的体感模拟仿真算法,推导出离散化的时不变线性系统仿真模型,设计出适用于实时控制系统的控制算法,为自主开发六自由度运动系统提供了很好的参考和仿真工具。     

无限冲激响应数字滤波器的设计与MATLAB仿真

滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制(或大为表减)无用频率信号的电子装置.与模拟滤波器相比,数字滤波器在性能等方面都显示出明显的优点,而且还可以借助计算机软件编程方式实现.为了能够根据要求设计出符合指标的数字滤波器并进行软件仿真,选用了MATLAB软件实现滤波器设计.采用了冲激响应不变法使数字滤波器能模仿模拟滤波...     

FIR数字滤波器在任意波形发生器幅频特性校正中的应用

建立了任意波形发生器中DAC的数学模型,分析了DAC在进行数模转换过程中产生的频谱失真,推导出了幅频补偿网络的传递函数,用频率采样法设计了基于分布式算法的FIR数字滤波器。实验结果证明该滤波器可以很好地校正DAC所引起的幅频失真。     

罗兰C前端数字带通滤波器设计与实现

分析了罗兰C信号的特征,并根据信号特征决定选用FIR滤波器,利用MATLAB工具设计了满足滤波要求的高阶数字带通滤波器。详细研究了分布式算法的原理和分布式算法在FPGA上实现FIR数字滤波器的方法。最终采用改进的分布式算法在FPGA上实现了127阶FIR数字带通滤波器。利用实际采集的信号进行仿真和现场测试,结果均显示由该方法设计的滤波器性能良好,方法简单易行,相对于传统的乘累加结构不仅能节省硬件资源,而且可以改善数据处理速度,具有一定的推广价值。     

数字滤波器的设计和实现

在雷达、通讯等大量涉及到信号检测和处理的科学技术领域中,数字滤波器占有重要的地位。本文的目的在于讨论数字滤波器的设计和实现问题。第一部分讨论数字滤波器的设计,首先讨论了描述数字滤波器特性的传递函数,然后分别讨论了递归滤波器和非递归滤波器的设计,给出了高通、低通、带通和带阻以及多通带递归滤波器的设计步骤,列举了两个数值例子说明非递归滤波器的设计过程。 第二部分讨论数字滤波器的实现,即用硬件构成具有所要求的传递函数的数字滤波器。对直接实现方式、并联实现方式以及级联实现方式作了比较。结果表明,从实际角度考虑,当传递函数高于二阶时,直接实现方式是不可取的。此时,采用并联和级联实现方式由二阶数字滤波节构成高阶数字滤波器将是方便的。因此,详细讨论了二阶滤波节的实现问题。     

低通滤波器在强度热试验中的应用

结构热强度试验中,为加热装置提供能量的大功率装置会给环境中带来干扰信号,使得闭环控制中反馈信号出现干扰,直接影响控制效果,严重情况下会出现震荡,使系统无法稳定。由于试验加载频率与干扰频率较远,故采用低通滤波器将信号中的高频干扰信号滤去,进而提取有效信号。介绍了低通滤波器的原理,并完成低通数字滤波器的离散推导,并在MTS协调加载控制设备中实现滤波功能。通过仿真以及实验,验证了低通数字滤波器在减少高频干扰信号方面的有效性,满足结构热强度试验的加载要求,提高了结构热强度试验的试验能力。     

基于FPGA的时变带宽数字滤波器的研究和设计

介绍了一种采用切比雪夫逼近算法估计滤波器的系统传输函数、按照频率乘积法基于FPGA实现窄带FIR数字滤波器的方法。通过分析设计指标中对纹波和阻带衰减的要求,确定了以切比雪夫逼近算法作为理论基础,采用MATLAB数学工具实现该算法;采用VHDL硬件描述语言描述了频率乘积法的RTL级实现结构,并通过了硬件电路测试满足了设计的要求。通过本论文论证了切比雪夫逼近法在FIR滤波器基于FPGA设计可行性。     

高频数字抽取滤波器的设计

设计了采样频率为640 MHz、过采样率为64的高频数字抽取滤波器。该数字抽取滤波器由CIC(Cascaded Integrator Comb)滤波器(降16倍)、CIC补偿滤波器(降2倍)和半带滤波器(降2倍)组成。为了实现高频工作,CIC滤波器采用两级结构,第一级采用多相分解技术,使大部分结构工作在较低时钟频率下,极大地降低了CIC的功耗,第二级采用传统结构。CIC补偿滤波器使信号通带平坦,半带滤波器满足了阻带的衰减要求。为了验证数字滤波器的性能,搭建了四阶前馈—反馈结构ΣΔ调制器,作为数字抽取滤波器的输入,最终在输入信号频率为0.5 MHz时,数字抽取滤波器输出的信噪比为97.40 dB。     

汽车驾驶模拟器运动仿真系统的研究

运动系统是汽车驾驶模拟器的主要部分,针对汽车驾驶模拟器运动系统进行分析并研究六自由度平台的控制算法一体感算法;尽管传统的经典体感算法有简单快速的优点,但是并不能真实全面地模拟汽车全工况驾驶,故采用自适应体感算法,对其进行分析并进行仿真;通过人体评价模型,对算法仿真结果进行评价和比较;仿真结果表明,自适应算法与经典算法相比,输出更平稳且精确,具有更好的逼真度,能模拟汽车全工况运动.     

Toward memory-based human motion simulation: development and validation of a motion modification algorithm

Computer simulation of human motions helps test hypotheses on human motion planning and fosters timely and high-quality human-machine/environment interaction design. The current study introduces a novel simulation approach termed memory-based motion simulation (MBMS), and presents its key element "motion modification" (MoM) algorithm. The proposed approach implements a computational model inspired by the generalized motor program (GMP) theory. Operationally, when a novel motion scenario is submitted to the MBMS system, its motion database is searched to find relevant existing motions. The selected motions, referred to as "root motions", most likely do not meet exactly the novel motion scenario, and therefore, they need to be modified by the MoM algorithm. This algorithm derives a parametric representation of possible variants of a root motion in a GMP-like manner, and adjusts the parameter values such that the new modified motion satisfies the novel motion scenario, while retaining the root motion's overall angular movement pattern and inter-joint coordination. An evaluation of the prediction capability of the algorithm, using both seated upper body reaching and whole-body load-transfer motions, indicated that the algorithm can accurately predict various human motions with errors comparable to the inherent variability in human motions when repeated under identical task conditions.     

改进变步长算法在实时飞行仿真中的应用

飞行模拟机是民航训练飞行员的重要装备,飞行仿真系统是飞行模拟机的重要系统之一.飞行仿真要建立飞机的全量运动方程,利用数值算法解算运动方程达到仿真飞机飞行状况的目的.采用四元数法表示的飞机欧拉方程能够克服普通欧拉方程奇异性,但用定步长方法解算会产生较大累积误差,所以必须采用变步长方法.实时飞行仿真要求较高的实时性与逼真度,通过仿真试验分析,确定了采用一种改进变步长2阶Runge-Kutta法,该方法具有迭代次数少,解算精度高,实时性强的优点.利用该改进变步长算法,编写了实时飞行系统仿真软件,软件中使用相应算法解决了变步长算法选择步长与系统迭代定时时间不匹配的矛盾,实现了精确的实时仿真.     

改进鱼群算法在模拟机运动洗出优化中的应用

飞行模拟器是模拟和复现真实飞行活动的重要设备,一直以来模拟器的模拟效果也是备受关注的.但是,基于经典洗出算法来还原运动轨迹的运动平台存在参数设置保守、模拟效果不佳等问题,因此本文提出一种基于改进人工鱼群算法的滤波器参数优化方法.该方法基于人体前庭感知误差模型得到相应的目标函数,再利用改进后的鱼群算法对滤波器中的自然截止频率进行寻优,最后通过在Simulink中建立的仿真模型对优化后的滤波器参数进行仿真验证.结果表明:相比于经典洗出算法与基本人工鱼群算法,经改进后算法得到的新参数在算法洗出中可以有效提高运动的感知效果,减小运动误差,并且能够节约更多的运动空间.     

用二维点对应数据分割和估计多刚体运动

已知含有多个三维刚体的场景,在运动前后的二维点对应数据集合,其中可以包含高斯噪声和出格点数据,发展了初始部分匹配的生成-生长技术并运用刚性约束.将上述二维点对应数据集合.分割成多个分别对应于不同刚体运动的二维点对应数据子集,并能分离出所有出格点数据.再利用单刚体运动估计算法就可估计出各个刚体运动参数.实验结果表明了算法的有效性.     

A real-time 3D motion planning and simulation scheme for nonholonomic systems

We propose a new motion planning and simulation scheme for nonholonomic systems in this paper to provide a practical solution for these application problems taking into account of real-time obstacle avoidance and the continuous curvature path generation simultaneously in 3D unknown environment. The proposed motion planning and simulation scheme generates the motion path using a new universal Euler spiral generation algorithm, which is locally optimal based on perceived points of view. The generated Euler spiral solution can be non-symmetrical and easily implemented while maintaining a C² continuous. It is therefore more flexible and powerful in dealing with dynamic situations in real-time, compared with current symmetrical Euler spirals solutions. Real-time solutions are particularly important in navigation in unknown environments. The universal Euler spiral algorithm proposed displays a smaller maximum curvature value and smaller mean square curvature value than the conventional symmetrical algorithm in tested cases. Another significant contribution of our work is the new motion planning scheme which extend current 2D based motion planning into three-dimensional (3D) space. In this paper, we have conducted experiments and describe simulation results including 3D motion trajectory modeling for a flight simulation.     

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。     

Method for tuning the motion planning parameters of a mobile robot

This paper presents a method for configuring the motion planning system of an omniwheeled mobile robot with a differential drive. A simulation program that models the horizontal movement of the robot is described. This simulation program is used to select the optimal parameters for the differential drive control algorithm. Then, the motion planning system is tested on a real robot, which is called RB-2, to adjust the parameters selected. This approach allows the control algorithm to be tuned efficiently and effectively, minimizing the number of its test runs on the physical robot.     

曲线运动SAR成像算法研究

研究合成孔径雷达曲线运动时的优化成像质量问题。提出了一种结合了惯导加速度参数和根据回波数据两种运动补偿曲线运动合成孔径雷达成像算法,提高了成像质量。首先研究了合成孔径雷达曲线运动时的目标模型,分析了惯性导航系统的原理,并以频谱分析的子孔径成像为基础,加入运动补偿等辅助处理。进行仿真,根据一组仿真参数和曲线轨迹生成仿真回波数据,证明仿真成像算法的有效性。系统运算简单,可为曲线运动时的合成孔径雷达实时信号处理系统系统设计提供依据。     

基于Dubins路径的无人艇运动规划算法

针对无人艇运动规划问题,通过Dubins路径的理论分析,提出一种利用纯粹几何方法的Dubins路径计算方法。该方法中没有出现解方程组的运算,而是首先根据无人艇运动状态计算转向圆,然后利用几何方法计算转向圆间的公切线,最后通过公切线连接得到Dubins路径。通过5组仿真实验验证了所提方法的有效性。前4组仿真实验分别设计了计算Dubins路径过程中可能出现的各种情形,以验证算法适用于多种情况的Dubins路径计算。最后一组仿真实验用于无人艇的路径规划及运动状态调整,仿真结果表明,基于Dubins路径的无人艇运动规划算法是可行的。     

Memory-Based Human Motion Simulation for Computer-Aided Ergonomic Design

A novel memory-based motion simulation (MBMS) model was developed as a general framework for simulating natural human motions for computer-aided ergonomic design. The MBMS model utilizes real human motion samples recorded in motion capture experiments as templates for simulating novel motions. Such human motion samples are stored in a motion database. When a user submits an input simulation scenario to the model, a motion search engine termed the ldquoroot motion finderrdquo in the model searches the motion database and retrieves the motion samples that closely match the given scenario. The retrieved motions, referred to as root motions, may significantly differ from one another in the underlying movement technique. Such variability within the root motion set is analyzed and graphically summarized by a model component termed the motion variability analyzer. This analysis helps users rapidly identify alternative movement techniques for the given input simulation scenario and simulate human motions based on alternative movement techniques. Since root motions do not exactly satisfy but only closely match the input simulation scenario, a motion modification (MoM) algorithm adapts them to fit the scenario by systematically deforming them in the joint angle-time domain. The MoM algorithm retains the root motions' fundamental spatial-temporal structure and minimizes deviations from the root motions during such deformations. The MBMS model overcomes limitations of existing simulation models and achieves the following: 1) simulation of categorically different motions based on a single unified model; 2) simple and efficient learning of new motion behaviors; and 3) representation and simulation of human motion variability.