基于热释电红外传感技术测距的时间差法研究

利用热释电信号幅值法进行目标测距会产生较大的误判,因为输出信号幅值受诸多因素(目标个体差异、穿着服饰、传感器安放位置)的影响。在不附加光学装置或菲尼尔透镜时热释电传感器通常仅能够短距离地感知动目标的存在与否,并不能辨别其出现和距离。使用加装红外透镜的方法将传感器的感知范围延伸至30 m。在对采集到的大量信号进行特征分析后发现模拟信号峰—峰值时间差与动目标距节点间的距离存在线性关系,利用这种关系实现了30 m可探测范围内较高精度的测距。该方法与信号幅值测距法相比,可明显地提高测距的可靠性和准确性。     

相位比较法高精度超声测距研究

有别于通常的通过测量发射和接收到超声波时间差测距原理,提出了一种根据相位差比较法超声波测距的原理.用低频正弦信号调制超声波,通过测量发射端与接收端的低频正弦信号相位差来实现测量目标与发射机之间的距离.通过改变正弦信号波的频率,可以改变相位差对距离的细分尺度,从而可提高测量精度,并且可达到切换测距量程的目的.实验表明,该测距方法具有抗干扰能力较强、实时测量的特点;分别针对7 m和14 m的测距量程,测量精度分别为0.5 cm和1 cm,盲区小于7cm.     

基于灰色预测模型的井下精确人员定位方法

井下精确人员定位系统的定位精度受非视距误差和时钟误差的影响,目前系统多采用基于卡尔曼滤波的定位方法来减小误差,但当测量数据出现粗大误差时定位精度不高。针对该问题,提出了一种基于灰色预测模型的井下精确人员定位方法。携带标志卡的人员进入定位读卡器覆盖范围时,定位读卡器通过无线定位技术计算出标志卡与读卡器之间的测量距离,并将测量距离存储至数据缓存区;根据数据缓存区内的测量距离,采用GM(1,1)模型计算出下一时刻标志卡与读卡器之间的预测距离;当该预测距离的预测精度等级为优,且与测量距离之差超过误差判断阈值时,用该预测距离替代测量距离,实现对测距误差的优化补偿。测试结果表明,该方法不受测距误差影响,当测量距离存在粗大误差时,该方法的定位精度明显优于基于卡尔曼滤波的定位方法。     

音码混合测距在深空探测中的应用研究

深空探测具有目标距离远、信号往返时延大和信号微弱等特点, 纯侧音测距和伪码测距无法满足深空测距的需求；提出了一种适用于深空探测的音码混合测距方法,详细分析了测距信号发送、接收时序,对由于超远距离、超大时延引起的测距信号返回时间预报偏差较大,采取有效的保护措施,减小测距信号返回时间预报偏差,避免距离匹配出错；阐述了距离捕获、解模糊和跟踪的过程,充分考虑了音码相位进周问题,提出了改进措施,提高了距离测量值的准确性；分析估算了测距精度和距离捕获时间,分析结果表明文章提出的音码混合测距方案具有较高的测距精度,较短的距离捕获时间；最后在由DSP和FPGA构建的全数字化控制平台上进行了实验研究,与纯侧音测距相比,音码混合测距精度更高,测距值更稳定。     

基于多用户检测的多目标测距系统

设计了一种能够在一次测量中完成同一方向上多个目标测距的系统。该系统利用数字匹配滤波器的捕获功能,实现多个回波的捕获,多用户检测器对捕获进行处理;利用比相器得到测距的到达时间差,从而完成了同一方向上的多个目标测距。与传统测距相比,多目标测距可以在一次测距过程中,对测距范围和测距方向上出现的多个目标同时进行测量,从而大大提高了测距系统的实用性和灵活性。     

基于单目视觉的水面目标识别与测距方法研究

无人船在自主航行过程中,如何探测障碍物种类与距离是值得重点研究的问题。现阶段的无人船主要采用激光雷达、超声波等设备探测水面障碍物,但此类方法并不能识别出障碍物的具体类型。提出采用基于单目视觉的目标检测与测距算法,不仅能够检测出无人船前方是否有障碍物,还能够对水面障碍物进行识别和距离检测。首先通过训练好的Mask R-CNN模型对水面障碍物进行检测识别,随后利用改进的基于小孔成像原理的单目测距方法对识别到的障碍物测量距离。为验证该目标识别与测距方法的有效性,选取了不同形状的船只、河岸、荷叶及荷花等图像进行验证实验。实验结果表明,课题研究的目标识别与测距方法能较为准确地对水面障碍物进行分类及像素级别的实例分割,同时测量障碍物与无人船之间的距离。     

基于机器视觉的机器人测距研究

机器人测距技术是机器人导航、路径规划以及协作编队关键技术之一。基于透视投影几何原理,提出了单目视觉测距模型,实现物体测距。单目视觉测距模型实现了在摄像机与目标平面平行或者有夹角情况下,对目标物体距离的测量。实验结果表明,所提出的测距模型和和所用的算法,不仅避免了复杂的摄像机标定,而且测量速度快,能够实现对目标物体空间距离的精确测量。     

一种小型动/静态双坐标感知系统结构设计

针对提高被动式热释电红外(PIR)传感器的探测距离和范围,提出动/静态双坐标感知系统理论,根据动/静态双坐标感知系统对动态目标实现一定距离内和全范围探测的要求,光学基准传递的要求,提出了小型动/静态双坐标感知系统的结构设计方案。该系统配用红外透镜作为其光学装置,在匀速转台的带动下,实现360°全范围探测红外信号,解决了PIR传感器探测距离和探测视场的矛盾,拓宽了PIR传感器的使用领域。经过实验验证,该系统结构设计合理。     

以色列“潜行者”远程机动侦察系统

由以色列研制的“潜行者”远程机动侦察系统已通过实战测试。该侦察系统能在白天和夜间以及恶劣气候条件下,提供静止和移动目标的实时数据。 组成观察系统的有一台探测距离达18公里的双视场计算机控制图像显示摄像机,双视场分别为0.6度和3.5度,一台测量距离达20公里的激光测距仪和一个三视场波长为8至12微米的前视远红外线测量仪,三视场分别为1×0.75度、2×2.1度和7.9×6度。     

基于分集接收的单光子探测技术

单光子三维探测技术因为在微弱信号目标的光学探测方面的独特优势，在空间目标探测、空中目标侦查、远距离预警探测等方面有重要应用，近年来获得了广泛关注。对主动扫描成像的单光子探测系统，为扩展作用距离和提高扫描速度，接收口径和接收视场角不断增大。但对高集成的盖革APD型的单光子探测器，大接收口径和大接收视场带来背景噪声光子数量的增大，这会导致探测器频繁进入死区，给扫描图像带来大量盲点。针对此问题，提出和通过仿真证明了，利用多镜头分集接收和联合单光子信息处理，可实现对单光子探测器死区时间抑制，进而有效提高系统探测概率，降低扫描图像的盲点数量，并通过试验系统进行了验证。     

基于热释电红外传感器的车辆和人员分类

设计了一种应用于野外环境中的热释电红外系统,并创新性地提出用单热释电红外传感器节点进行车辆和人员的分类.分类算法利用信号的幅度、信号的持续时间、信号一阶差分值的绝对值的最大值作为特征向量,利用支持向量机（SVM）进行目标分类.在10,20 m处分类准确率分别可以达到93.5％,94.5％,并且针对10,20m的综合分类准确率可以达到92％.该系统扩展了热释电传感器的应用范围和应用场景,所用分类方法对于其他同类传感器系统具有一定的借鉴意义.     

可程控遥感数据动态采集下临空高速目标探测系统设计

为实现对临空高速目标数据的跨域存储与调度,解决与目标节点探测相关的实际应用问题,设计可程控遥感数据动态采集下的临空高速目标探测系统;同时连接物理设备层、数据聚化层与应用接口层,完成可程控遥感数据动态采集下的目标探测系统应用框架搭建;利用MongoDB数据库架构与MysQL数据库表,建立必要的目标数据存储模型,实现临空高速目标数据存储模块的指向性连接;计算最大探测距离实值,根据目标探测参数的设计原理,定义与脉冲函数相关的应用表达式,实现对待探测临空高速目标信号源的分析与处理,完成可程控遥感数据动态采集下临空高速目标探测系统设计;实验结果表明,可程控遥感探测系统中已存储目标数据的跨域调度速率可达10.0×10⁷ T/s,单位时间内的最小信息存储值也接近4.2×10⁷ T,可在解决相关节点探测应用问题的同时,实现对临空高速目标数据的合理化存储与调度。     

MEMS热电堆传感器的红外探测系统

为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法.探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系统实现了比热释电系统更远的探测距离,实现了动态目标和静态目标的识别,并基于探测目标温度、辐射面积的区别,实现了人、车辆和其他红外目标的分类识别,可为红外目标的探测识别提供一种新的解决方案.     

基于热释电红外传感器的多节点定位系统研究与设计

针对热释电红外传感器(PIR)在人体探测领域中越来越广泛的应用,研究设计了一种基于PIR的检测定位系统,可实时完成对人员目标入侵探测区域时的检测与定位,并预推出人员目标的行进轨迹;该系统由多个PIR感知节点组成,每个感知节点通过传感在动、静两种状态下对探测区域进行信息采集;最终融合多节点与不同状态下传感器采集的数据,算出各个传感器的探测角度值,以交叉定位的算法,得到目标的定位坐标;经实验证明,该系统运行稳定,检测灵敏,定位效果很好,拓宽了热释电传感器在定位定向方面的使用范围。     

基于分段极值DTW距离的时间序列相似性度量

在时间序列相似性的研究中,通常采用的欧氏距离及其变形无法对在时间轴上发生伸缩或弯曲的序列进行相似性度量,本文提出了一种基于分段极值DTW距离的时间序列相似性度量方法可以解决这一问题。在动态时间弯曲(DTW)距离的基础上,本文定义了序列的分段极值DTW距离,并阐述了其完整的算法实现。与传统的DTW距离相比,分段极值DTW距离在保证度量准确性的同时大大提高了相似性计算的效率。文中最后运用MATLAB作对比实验,并给出实验结果数据,验证了该度量方法的有效性与准确性。     

具有抗环境热源干扰的热释电探测器的应用研究

热释电型探测器实际是一种对温度敏感的传感器.由于各种外界环境都可能产生一定的温度场变化,因此热释电型探测器难免受到外界干扰而引入误差.根据热释电敏感元件的探测原理,本文提出一种对正负脉冲信号和连续正负脉冲信号进行对称峰值检测的方法.若检测到的热释电信号为对称正负信号则表示被检测目标为动态热源,否则表示为静止热源.用这种方法对敏感元件的输出信号进行处理可以十分有效地消除位置固定(或移动速度很慢)的热源所产生的干扰.     

参数可变的无线式冲击波超压测试系统的研究

存储式测试在冲击波超压测试中应用多。在冲击波超压场测试中,超压峰值和时域脉宽随着TNT当量的大小和测点距爆心的距离的大小变化而变化,近距离和远距离之间超压峰值以及时域脉宽近几十倍之差,为提高测试系统的精度和测试系统的灵活性,提出了一种参数可变的无线式冲击波超压测试系统,此系统主要由无线Zig Bee模块对多个传感器节点进行无线参数设置(量程设置、采样频率设置、触发电平设置等),通过冲击波超压测试理论计算和靶场实验数据的分析,验证了该系统设计方案的可行性和优越性。     

基于Ansys有限元法的电涡流位移传感器分析

为了满足磁悬浮飞轮系统高精度的位置检测要求,必须进行传感器性能的分析与设计。从涡流传感器的原理出发,利用Ansys软件进行有限元建模仿真,得到涡流传感器的阻抗与检测距离的关系,从而可得到经过测量电路后的输出电压受位移变化的影响。按照线圈仿真模型和电路中各元件的参数制成实际的传感器线圈检测回路,实验结果与仿真结果的一致性表明:基于Ansys的有限元分析法对涡流传感器设计有重要指导意义。