基于SVR的三轴磁通门传感器误差修正研究

提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的三轴磁通门传感器误差修正方法。分析和理论计算了三轴磁通门传感器中由于三轴非正交、灵敏度不一致与零点漂移所引起的测量误差;设计了相应矩阵形式的数学模型对该误差进行修正。构造新的目标函数,使修正模型的参数矩阵转换为等价的线性形式,从而建立起中间模型。再由SVR算法辨识出中间模型系数,并通过中间模型系数与参数矩阵之间的关系,实现对误差修正模型的辨识。用实际地磁场测量数据进行测试,结果表明:三轴磁通门传感器在不同姿态下的测量误差由800 nT修正到60 nT以下。该研究为提高三轴磁通门传感器性能提供了一种可行方法。     

基于磁通门传感器的数据采集和修正

以磁通门传感器的低功耗、高精度采集与大容量存储技术为需求目标,在优化方案的基础上,设计了采集数据、记录时间、存储数据并拟合修正的电路系统,重点对电路系统的构成和数据修正的方法进行研究与改进.在实际地磁环境下对样机进行测试,结果表明:整套装置的功耗降低至mW级别,地磁场测量值和准确值的偏差在20 nT以内,存储量达到了2GB,实现了预期目标.     

三分量磁通门传感器轴定向问题研究

利用三分量磁通门传感器进行磁场测量时需知传感器的三个方向轴,而在传感器的安装工程中其三轴方向难于固定,这给磁场测量带来了不便。针对上述问题,从三分量磁通门传感器测量原理出发推导了传感器三轴定向计算公式和有背景干扰磁场时的轴定向误差计算公式;设计了三分量磁通门传感器三轴定向的仿真实验和物理实验,以实验数据为基础分析了背景磁场干扰源对磁通门传感器三轴定向的影响。研究表明:在高精度磁场测量中必须严格控制背景干扰磁场大小来减小传感器轴定向误差,所得结论对磁场测量有一定的实际指导意义。     

基于LabVIEW的磁场数据测量系统设计

根据虚拟仪器开发软件LabVIEW的技术特点,提出了基于LabVIEW的磁场数据采集方法,设计了硬件调理、串口通信等电路,建立了对磁场信号进行实时监测与显示的软件平台。通过现场模拟测试,实现了x,y, z三轴的磁场采集,数据分析,存储等功能。结果表明,该平台测试性能稳定,人机交互性好,操作方便简单,在工业的各个领域都有广泛的应用前景。     

基于Maxwell与Simplorer仿真分析磁通门磁场传感器瞬态响应

为分析磁通门磁场传感器的工作原理,基于Maxwell和Simplorer软件建立了磁通门磁场传感器的电磁联合仿真模型,仿真了磁通门非线性激励电路中电流波形和磁通门传感器的瞬态响应过程,分析计算了磁通门二次谐波灵敏度以及磁通门传感器的转换系数.为验证仿真模型的准确性,利用钴基非晶薄片制作了磁通门传感器探头并利用开关电源驱动电路激励磁通门工作.实际测量的激励电流波形与仿真结果基本一致,磁通门二次谐波灵敏度的测量值与仿真值误差小于1.1%.测量磁通门的频率响应曲线得到磁通门的转换系数为100 mV/μT,与仿真值几乎完全一致,两者误差小于1.5%.该仿真模型对理解磁通门传感器的工作原理、瞬态响应过程以及指导微型磁通门传感器设计具有重要意义.     

低剩磁误差磁通门的激励电路研究

降低磁通门剩磁误差的有效方法是增大激励电流的峰值,但大的激励电流峰值将增大功耗.带有足够高峰值的尖脉冲激励电流能降低剩磁误差,同时也降低了功耗,但是降低了传感器的灵敏度而且信号的处理难度增加.一种有效的解决方法是采用激励调谐方法获得所谓理想激励波形.本文提出用激励电路产生高峰值和低有效值激励信号的方法.与调谐激励方法不同,该方法采用积分器和微分器对输入方波信号进行处理后相加,得到一种在峰值处叠加有尖脉冲的三角波信号.电路不用仔细调谐,且尖脉冲的峰值比较容易调节,方便对剩磁误差的研究.针对尖脉冲的峰值固定的情况,还提出了仅由两个电阻,两个电容和一个运算放大器组成的改进型电路.实验结果表明:采用本文激励电路,在10 mT的磁场干扰后,磁通门的剩磁误差为0.5nT.     

基于单片机的磁通门传感器非正交性校正研究

为提高对磁通门传感器误差校正的能力,该文提出基于单片机的磁通门传感器非正交性误差校正方法。构建磁通门传感器非正交性约束参数模型,结合PI调节器对磁通门传感器的节点进行部署设计;在输出振荡模式约束下设计磁通门传感器的组网结构,结合ZigBee组网协议实现传感器路由探测;在自适应反馈调节方法的约束下,结合最短路径寻优控制过程实现磁通门传感器非正交性误差补偿抑制,通过自适应扩频处理方法对传感器的信道输出进行补偿,并提取传输信道的关联特征量,结合信道均衡控制方法进行磁通门传感器网络的输出误差补偿;采用单片机对磁通门传感器校正过程进行集成控制,提高磁通门传感器输出过程的自适应信息处理能力。仿真结果表明,采用该方法进行磁通门传感器非正交性误差校正过程的稳定性较好、传输损耗较少,输出结果误码率较低,有效提高了传感器的信息输出的准确性。     

路灯节能调控系统矢量传感器误差修正方法

针对路灯节能调控系统中传感器的固有误差和系统误差,使其测量值易受非线性干扰而引起矢量误差问题,提出一种路灯节能控制系统矢量传感器误差修正方法.利用BP神经网络的非线性映射能力,建立补偿逆模型,为传感器提供理想的线性特性,同时根据网络层次间取值结果,引入梯度下降法,依据结果调整权值和阈值取值,令其无限接近非线性函数,考虑...     

基于SVD法对车用变速箱齿根裂纹信号降噪研究

针对车用变速器实测振动信号的特征信息容易被各类干扰信号所掩盖的问题,提出了一种采用奇异值分解的方法来滤除干扰信号以达到降噪的目的.首先,根据奇异值分解的基本原理,并结合齿轮传动系统的动力学特性,建立了模拟白噪声干扰和齿侧脉冲激励信号的数学模型.然后,经仿真计算,得出了仿真模型的信噪比SNR为34.21,及均方根误差RM...     

非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法研究

针对三轴磁场传感器校正需要已知的匀强磁场环境的问题,提出了一种非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法。通过改变永磁体相对三轴磁场传感器的相对位置,建立了关于三轴非正交性角度、各轴灵敏度不一致数值和永磁体磁矩的误差校正模型,通过遗传算法优化得到三轴磁场传感器的三轴非正交角度和各轴灵敏度不一致数值。通过改变传感器磁轴方向,将两次反向磁场值取平均值得到了传感器各轴的零点偏移量。通过实验证明了非匀强磁场环境下三轴磁场传感器校正方法的正确性,为三轴磁场传感器实际工程校正提供了一种有效的手段。     

加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究

针对加速度计测量对三轴摇摆台高精度要求,提出一种对其控制进行系统联合仿真的方法,并给出试验结果。在给出摇摆台数学模型的基础上,设计了摇摆台位置—速度—电流反馈的三环控制结构,并给出了利用ADAMS和Matlab协同仿真的控制结构图。仿真和试验结果表明：转台的转矩幅值波动小,位置信号的跟踪性能完全满足指标要求,可以实现加速度计的精确标定。     

一种磁阻式电子罗盘测试和标定方法研究

在分析了影响磁罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源,针对罗差误差,提出一种椭圆假设补偿法与最小二乘法求补偿系数相结合的方法对电子罗盘进行标定。实验验证了最大误差达34.2°的电子罗盘系统经过标定补偿后误差降至3°以内,能基本满足一般导航系统的要求。该方法也适用于其他磁罗盘的标定。     

基于模值估计的三轴磁力计标定方法研究

现有的三轴磁力计标定方法大都是对采样数据进行归一化,然后利用样本数据求解参数.为了提高标定算法的通用性和有效性.提出了一种改进的标定方法,首先将磁力计所处位置磁场向量的模作为误差模型参数,然后对其进行估计算法设计,接着提出一种两步标定方法进行参数初值的选取,然后应用Levenberg-Marquardt方法进行磁力计标定算法设计.仿真和实验结果表明,本文所提算法对类似的三轴传感器具有通用性,不依赖于传感器的观测向量,同时能够对所观测向量的模值进行精确的估计,可以标定三轴磁力计的安装误差、静态灵敏度误差和零位误差,标定过程简便,适用性广.     

基于粒子群优化的三轴磁强计非线性误差校正

三轴磁强计的非线性误差是影响其测量精度的重要因素,而传统三轴磁强计误差模型仅考虑零偏、磁轴非正交和灵敏度误差,无法实现对磁测误差有效剥离和校正.通过对传统误差模型进行扩展,提出了三轴磁强计的非线性误差模型,并利用自适应粒子群优化(APSO)算法对非线性误差模型参数进行反演.实验结果表明:可以有效地补偿三轴磁强计的非线性测量误差,相较于传统校正方法,在误差参数规模较大情况下,APSO算法具有更好的全局搜索能力,可大幅提高误差参数反演精度及算法收敛速度.     

气体流量计远程校准系统研究

为了探索气体流量计的校准方法,对其远程校准技术进行了研究.阐述了量值传递和远程校准的原理,设计了系统架构,研制数据采集终端,开发校准软件平台,并建立了实验系统,进行了实验.结果表明:数据采集终端与平台通信良好,数据能实时准确传送,校准平台对实验系统内仪表进行校准,得到该远程校准系统的扩展不确定度为0.52％(k=2),系统具有实际应用的可行性.     

一种NTC热敏电阻校正方程的试验研究

为了校正NTC热敏电阻的校正方程,提高测温精度。通过对传统的指数方程进行线性变换,得到一种新的NTC热敏电阻温度计R-T特性关系,对此关系进行多阶最小二乘拟合,利用误差评判原理,确定最适合的NTC热敏电阻的校正方程。并且实际验证了此校正方程的测温精度可以满足更高精度要求的需要。     

双目立体视觉中的摄像机标定技术研究

以张氏标定方法为基础,提出以圆心作为标定点的2D平面模板标定方法,通过与基于方格角点的标定方法以及基于方格形心的标定方法进行比较,证明了该方法的有效性。又运用BP神经网络来模拟立体视觉系统三维空间与二维图像平面之间的物、像对应关系,建立了双目立体视觉系统的摄像机隐式标定模型,避免了因数学模型的不完善而带来的系统误差。实验证明该方法能够获得较高的标定精度。     

倾角传感器自动标定系统的研究

为了解决手动标定方法效率低、精度低的缺点,采用自动控制伺服电机分度的方法来实现倾角传感器的自动标定,并采用闭环控制系统和角度误差补偿与温度补偿方法来保证标定的精度。自动标定系统中利用单片机技术整合数据和控制系统,并通过软件编程将系统各部分整合起来,不但标定精度高,而且,工作效率也得到了提高。     

水下定位系统传感器安装误差标定技术研究

提出了一种基于非线性参数估计的水下定位系统传感器安装误差标定技术.水下定位系统由声学传感器,GPS和船体姿态传感器组成,各传感器的坐标系并不能完全重合,需要对传感器之间的误差标定后进行修正才能够获得高精度的定位效果.已有的标定方法多基于高斯-牛顿迭代法,而当非线性系统模型线性化带来较大误差时,常规的基于高斯-牛顿迭代法的标定方法已无法达到高精度的要求,而非线性模型参数估的直接解法则掺人了三阶量,有效减小线性化的模型误差,提高了各传感器安装误差的标定精度.海试数据处理表明:定位精度可由1 m提高到0.7 m.     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。