结合智能天线的WSN 定位系统设计与实现

为提高无线传感器网络(WSN)定位系统的定位精度,本文从软件及硬件两方面入手,根据系统特点研究控制算法、开发控制程序、搭建外围电路,实现了电小可操控寄生阵列辐射器(ESPAR)智能天线与nanoPAN5375 WSN 定位系统相结合,使后者可根据通信质量控制前者的波束指向,使其始终指向通信质量较好的方向,从而提高系统信噪比、信干比,最终提高定位精度。之后在办公室环境中进行了定位实验,N 次重复实验所得定位结果均值的定位误差为0. 36m,标准差为0. 15 m。本文对于研究如何提高WSN 定位系统的定位精度具有重要意义。     

面向测量的工业机器人定位误差补偿

针对机器人定位误差影响柔性视觉测量精度问题 ,研究了基于视觉技术的机器人定位误差补偿方法。在传感器上附加单个定向 相机,在传感器测量场景中设置全局控制点,通过定向相机测量控制点,实时获取传感器当 前位置下与全 局坐标系的转换关系,补偿机器人定位误差。由于直接应用补偿精度低,针对机器人定位误 差产生的原因 和特点,改进补偿方法,将角度参数作为已知量,仅优化位移变量。实验结果表明,单相机 补偿方法均方 根误差(RMSE)为3.422mm,改进方 法的RM SE优于0.10mm,改进后的单相机补偿方法有效地提 高了传感器定位精度,模型简单,方法可行,能够满足机器人定位误差补偿的精度要求。     

机载无源定位系统的定位精度

通过对机载无源定位系统性能的剖析，寻求提高定位精度的途径。通过对电子侦察飞机的定位结果的估计分析，找出定位精度的主要因素。结果表明，定位精度不仅与测向精度和导航设备的性能有关，而且与各观测点间的相对位置及测向系统相对于目标的距离、方位、高度等有关。在硬件设备具有良好性能的机载无源定位系统中，观测点数为一定数目时，经过多种定位算法的模拟，其定位精度可以达到高精度的技术水平。     

基于ZigBee技术的定位系统研究与实现

文中设计了以CC2431无线定位引擎为核心、结合ZigBee参考节点的无线定位系统。实现了ZigBee节点（CC2430/CC2431）的硬件平台,尽可能降低硬件成本和减小设备体积。该系统采用数字RSSI技术,根据接收信号强度和已知参考节点位置准确计算出待测节点的位置,可实现3～5m定位精度和0.25m的分辨率。提出的定位系统满足了低成本、低功耗、高精度的设计要求。     

无线传感器网络(WSN)定位系统设计

针对现有无线定位系统中,定位引擎算法固化导致应用缺少灵活性、成本高的问题,提出一种集成ZigBee无线收发器和微控制器的CC2430为核心器件,并配以终端软件的集中式无线传感器网络定位系统方案.该方案利用软件方法实现较高的定位精度,降低对硬件的要求,减少了无线传感器定位系统的成本.无线定位网络主要由协调器节点、参考节点和盲节点组成,系统采集盲节点到各参考节点的信号强度指示值(RSSI),值通过协调器RS232接口与上位机实现通信,并根据不同的应用环境由上位机选择合适的RSSI定位算法,实时获取盲节点位置.实验表明该方案切实可行有效.     

多传感器融合机器人室内定位系统设计与实现

目前,室内机器人的应用越来越广,位置信息作为机器人自主技术的基本信息,亟需完善的室内定位系统解决方案.对基于多传感器融合的室内机器人定位系统进行设计与实现,以航位推算为基础方法,加之超声、激光测距信息以及地图信息,通过粒子滤波进行融合,从而得到更精确的定位信息.通过具体的实验测试和结果分析,文中设计的室内机器人定位系统具有很好的定位效果,可在航位推算的基础上,将定位误差降低到原误差的十分之一.     

狙击手声学定位设备的设计与实现

现代战争中由于狙击手的存在给士兵带来了极大的威胁,为了提高对士兵的保护,设计了一种可实时探测狙击手位置的声学定位设备。简要介绍了设备的工作原理、硬件组成、软件与硬件设计的主要技术要求和实现方法。通过大量试验证明该设备发现概率高、定位精度高、虚警率低。     

基于单片机的水下机器人定位系统

水下机器人的定位系统利用超声波传感器获取距离信息,同时采用三点定位法计算出位置坐标。利用单片机存储时间信息和温度信息,并将这些信息实时传送到工控机程序完成定位。最后,通过实验获取了超声波的定位数据,并采用非线性优化的方法对数据进行了分析,得到两种不同发射传感器的定位精度,对以后改进系统和提高定位精度都有参考价值。     

基于无线传感器网络与无迹卡尔曼滤波的室内定位系统设计

基于接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator, RSSI)的测距方法和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)实现了一种无线传感器网络室内定位系统。系统主要由协调器节点、锚节点和盲节点组成，首先由盲节点发送RSSI信标信号至锚节点处，锚节点接收信标信号后做均值处理，并将自身位置信息一起打包回发给盲节点；然后盲节点将定位信息的相关数据通过协调器无线发送至上位机；最后在上位机中完成对盲节点的定位计算。为进一步提高定位精度，首先应用三边定位方法获得盲节点的初步定位结果，然后采用无迹卡尔曼滤波实现了二次精确定位。使用C#语言开发上位机软件，在20 m×20 m的定位范围内，对10个随机位置处的盲节点进行了定位测试，其中最大定位误差为1.52 m,最小误差为0.50 m,平均定位误差为1.04 m。结果表明所提出的定位算法性能良好，系统定位方案切实有效。     

基于VR技术的变电设备多危险点可视化定位系统设计

针对传统定位系统对变电设备多危险点定位精度较差、定位时间长的问题,设计了一种新的基于VR技术变电设备多危险点可视化定位系统。系统硬件由采集模块、主控模块、通信模块和电路模块组成。系统软件设计通过引入可视化技术构建变电站VR场景,通过初始化系统、识别变电检修责任链的危险点以及定位不同模块的危险点,实现危险点的可视化定位。实验结果表明,基于VR技术的变电设备多危险点可视化定位系统定位精确率约为94%,定位速度约为每秒1.8个,表明该系统能够精准地确定危险点,缩短定位时间。     

基于时延差和频分复用的节点定位系统

在机器人的广泛应用中,为了获取各种参数和数据,确定各机器人基站的相对位置是极为重要的。为了安全和节省成本,对传感器网络采用了时延差定位算法和频分复用传输模式,即可获得传感器网络节点的相对位置。定位系统的搭建包括发射和接收两部分,并采用了水声换能器进行电-声转换和声-电转换。通过测试,该定位系统利用测试发射和接收信号之间的时间间隔,得到水下机器人传感器网络的相对位置,且满足一定的定位精度。     

改进的无线传感网络节点定位系统的设计与研究

由于传感器网络节点容易受到干扰,传统的无线传感器网络节点定位系统无法对预定位信息进行有效控制,定位精度和定位效率均不高,故设计定位精度和定位效率均较高的无线传感网络节点定位系统。该系统利用CC2430芯片控制全局,对复位电路、调试电路和串口电路进行重点改进。CC2430芯片利用差分控制方法对系统运行中产生的预定位信息进行控制,获取预定位物体的最终定位信息。复位电路对传入系统的预定位物体信息进行分类,将预定位信息实时传输至串口电路,其自身状态信息将传输至调试电路。调试电路对复位电路中的电流和元件能耗进行调试,保障复位电路的正常运行。串口电路通过协调器与CC2430芯片连接,实现预定位信息向CC2430芯片的高效、精准传输。软件给出系统定位函数,以及虚拟测量计算方法的定位流程图。实验结果表明所设计的系统拥有较高的定位精度和定位效率。     

基于反射光栅的超精密定位系统研究

应用光学理论研究了一种μm级位移分辨率的反射型双级光栅测量系统,建立了反射莫尔信号与对应位移的数学模型,通过计算机仿真分析了反射莫尔信号的位移特性,进而设计了一套基于反射光栅的精密定位系统。系统取反射的0次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位置检测及超精密自动定位;采用的修正莫尔技术,极大地提高了位置检测信号的灵敏度及定位精度;通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位,实现高速高精度定位。实验结果表明,基于反射光栅的精密定位系统可获得±10nm的定位精度。     

基于OPM技术的智能无线组网定位系统

介绍了一种基于OPM（适机认知无线网络）核心技术的智能无线组网定位系统。利用新颖的OPM技术实现技术创新,结合RSSI动态修正定位算法,设计本定位系统的硬件和软件,弥补GPS定位无法在室内使用,移动通信基站定位精度不高造成的定位技术空缺。实现一个安装快捷,无需拉线,快速组网的实时定位定位系统,适用于多种定位应用场景。     

基于区域限制的WiFi/PDR融合实时定位算法

针对室内定位系统在实际应用场景中算法复杂度高、运算量较大的问题,文中设计并实现了一种基于EKF的WiFi/PDR融合定位系统。在WiFi指纹定位部分提出了基于自适应滑动窗口的指纹匹配方法,通过邻近状态的RSSI欧式距离解算得到搜索窗口,以动态调整指纹库的匹配范围,从而实现了定位结果的快速收敛。在融合定位阶段,结合EKF与PDR的系统特性来解决时间配准问题。以WiFi数据更新为基准,利用EKF算法进行数据融合,在融合数据不同步时由PDR直接输出定位结果。实验结果表明,该定位系统具有良好的运行效果与稳定性,所提方法在实际定位场景中的平均定位误差为2.27 m,并在80%的情况下能够达到3 m的定位精度。     

模块化机器人移动定位系统的应用和研究

移动定位是机器人执行任务的基础,没有精确的定位系统,移动机器人无法完成所要求的工作。基于Arduino模块设计实现了一个简单的机器人移动定位系统,系统以Arduino模块作为移动机器人的控制核心。简单介绍了移动定位理论,着重阐述定位系统的软硬件设计。系统采用Zig Bee无线传感网络定位方法,利用Zig Bee大范围定位无误差特性,使移动机器人快速准确定位,基于Zig Bee无线传感网络定位范围较小、精确度低的缺陷,对测距定位算法进行了一定的改进。最后经试验验证,所设计的移动定位系统定位误差较小,满足实际需求。     

基于全局空间控制的高精度柔性视觉测量系统研究

针对传统机器人视觉测量系统中测量精度受机器人绝对定位精度限制的问题,构建了基于全局空间控制的高精度柔性视觉测量系统并研究其标定技术。通过全局空间测量定位系统实现机器人末端工具的高精度实时控制,可以突破机器人自身定位精度的限制,充分发挥其高度柔性的运动特性。为实现系统高精度测量,提出一种基于单应性矩阵的视觉传感器外参标定方法,该方法仅需对所设计的平面靶标进行一次成像,结合激光跟踪仪进行坐标转换即可实现传感器坐标系与外部参考坐标系之间坐标转换关系的精确标定。实验结果表明,基于全局空间控制的机器人视觉测量系统在其工作空间中距离测量精度优于0.2/mm,较传统的机器人视觉测量系统得到显著提高。     

4英寸芯片机器视觉高精度定位系统的开发

4英寸半导体芯片定位是进行芯片外观检测、芯片绑定、芯片管脚是否达到要求,能否成功生产出合格计算器、电子表的关键一环。针对这一问题,首先根据定位系统的结构原理,对4英寸半导体芯片高精度定位系统进行了方案设计并构建出其硬件结构。其次分析研究了定位系统的视觉部分,并运用图像处理中的模板匹配等算法,解决了4英寸半导体芯片在绑定时的图像识别与定位问题。然后对定位系统的运动控制机构平台部分进行研制,通过独立的运动控制器发脉冲操作驱动器控制步进电机带动同步带运动,并采用视觉大闭环进行位置反馈,从而实现滑台伺服系统X轴、Y轴、Z轴和θ角等方向上的精确定位。最后对定位系统的视觉软件、运动控制软件等部分进行设计,其中视觉软件采用VC6.0开发操作界面、图像处理软件Hexsight进行识别和定位,运动控制软件进行滑台的运动控制,从而获得4英寸半导体芯片在栅格盒上的精确位置。分别采用机器视觉、滑台伺服控制和高精度图像模板匹配技术,研制出4英寸半导体芯片高精度定位的自动化检测系统。实验测试结果表明,其图像定位精度误差小于6μm,滑台重复定位精度误差18μm,整体定位系统定位精度小于13μm,定位速度平均为6.4粒/秒4英寸半导体芯片。因此,不但能够满足定位系统的科研需求,也能推广应用到生产中去,为芯片级高精度定位系统开辟了新的方法。     

基于捷联惯导系统补偿的UWB的室内定位方法研究

根据超宽带定位系统在室内定位应用,分析UWB信号丢失或被遮挡时类型,将基于捷联惯导系统的惯性器件IMU的加速度计在三个方向的增量信息作为UWB丢失信号的补偿,从而改善UWB在室内定位中的精度。通过仿真实验测得在UWB信号丢失10s时间,该设计可以将原来的位置误差缩小到2m以内。针对设计的定位模型,利用实验室设备搭建该原理样机,通过半物理仿真试验,证明基于捷联惯导系统的UWB室内定位系统在水平面X轴与Y轴误差基本保持在0.5m范围内。     

一种基于脉冲压缩的漏缆传感器定位新方法

漏缆传感器的入侵探测定位系统已广泛应用于国防设施、银行、监狱等重要区域,为提高这种系统的定位精度,提出了一种基于脉冲压缩的漏缆传感器探测定位新方法。该方法将巴克码调制的二进制相移键控信号引入系统作为发射信号,并对接收信号进行滤波相减、相干解调、抽样判决和自相关运算等一系列信号处理,以获得含有入侵位置信息的特征信号。应用MATLAB 和电磁仿真软件CST 对该系统进行了协同仿真分析,并搭建了实验系统进行测试。仿真结果与实测结果吻合良好,验证了新方法探测定位的有效性。新方法的定位精度约为0.9 m,优于目前已报道的同类探测定位系统的定位精度。