基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统设计

介绍了一种基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统的设计思想和其具体的实现过程,详细论述了系统硬件、软件及补偿算法的设计原理、程序流程图等;主要利用该C8051F352型单片机的SPI口实现了温度和高度的实时显示,利用其UART口实现了串口通信功能,通过对压力传感器的温度补偿、气压-高度的非线性拟合,有效地解决了传感器的温度漂移问题,提高了系统精度;该系统具有电路结构简单、体积小、精度高、效率高、稳定性高的特点,可以运用到航空测量系统。     

基于OpenMV四旋翼无人机视觉跟踪系统设计

无人机对目标的实时跟踪是无人机领域的研究热点与难点,该文设计了一个基于OpenMV四旋翼无人机视觉跟踪系统。该系统以STM32F407VGTx为主控芯片,以姿态传感器、气压计传感器、光流传感器、激光传感器和电子罗盘等为传感器,通过高速的SPI和UART接口获取无人机姿态,构建了一个稳定的飞行控制平台。设计了基于串级PID的无人机悬停、定点和定高飞行的控制算法与程序。在四旋翼无人机稳定飞行的平台上,通过OpenMV实现了四旋翼无人机对目标色块的实时跟踪。     

小型无人直升机通信系统的设计与实现

通信系统是无人机系统中最重要的组成部分之一,为了实现小型无人直升机稳定可靠的全自主飞行控制,设计并实现了基于WIFI并运用UDP协议和SOCKET通信机制的无人机系统实验数据链,在此基础上,基于无线射频模块和WIFI,实现了用于无人机运营阶段的远程飞行数据链;首先介绍无人机的通信系统框架,再对无人机实验数据链和远程飞行数据链的数据通信协议及软硬件实现进行详细说明;该通信系统有充裕的数据载荷,数据下传和上传延迟满足系统实时显示和控制要求,可在无人机平台上稳定可靠运行.     

民用小型无人机飞行控制系统硬件设计

针对民用无人机体积小、重量轻、结构简单、可靠性高等要求,给出了一种以STM32F103RE微控制器为核心的小型无人机的硬件系统设计方案,并详细介绍了系统整体方案设计以及主要的功能模块;通过详细的结构框图描述了如何有效的将各功能模块组成一个稳定的系统;在小型固定翼无人机上的飞行测试验证了该设计方案的可行性和可靠性;该系统实现体积小,可以封装到一个小盒子里面,所有接口单独引出,可以挂载到不同的载体上;该系统具有精炼、低成本、可靠性高的特点,适合批量生产使用。     

PIXHAWK开源飞控的多旋翼无人机避障技术研究

针对当前无人机的安全问题,提出一种基于PIXHAWK开源飞控的无人避障控制方法.在PIXHAWK开源飞控中添加了超声波传感器、激光测距仪、电磁传感器,并对不同传感器的信息进行融合,依据无人机与障碍物的距离及遥控器的通道值,解算出无人机远离障碍物的姿态信息,实现多旋翼无人机的避障飞行.实验结果证明,该系统具有价格便宜、控制精度高、安全性能可靠的特点,在无人机安全飞行领域具有一定的应用价值.     

基于单片机的无人机气压高度测量系统的设计

介绍了一种基于C8051F352型单片机的无人机高度传感器测量系统的设计及实现过程,详细论述了系统硬件、软件及温度补偿算法的设计原理、程序流程图等.通过对压力传感器的温度补偿、气压-高度的非线性拟合,解决了传感器的温度漂移,提高了系统精度;并利用单片机的SPI和UART串口总线分别实现了温度、高度的实时显示及与上位机的通信.该系统具有电路结构简单、体积小、精度高、效率高、稳定性高的特点.     

无人机辅助无线能量收集雾计算网络优化方法

研究了无人机雾辅助无线能量收集网络,其中无人机（unmanned aerial vehicle,简称UAV）作为可以移动的无线能量供应源和雾服务器,传感器设备可利用从UAV信号中所采集的能量完成本地计算任务或将计算任务卸载给UAV进行计算.系统目标是通过联合优化任务卸载调度,计算资源的分配和无人机飞行轨迹,在预定时间内完成给定计算任务和能量收集需求的前提下,最小化无人机的总能量消耗.为此,建立了多变量联合优化问题.由于该问题非凸,提出了一种基于连续凸近似（successive convex approximation,简称SCA）的有效求解方法.仿真结果表明,利用该联合优化方法可以大大降低无人机能耗,其中,通过轨迹优化对UAV能耗的降低效果最为明显.另外,实验结果发现：给定任务完成时间越长,无人机的轨迹越长,随着传感器设备能量收集阈值的升高或能量收集效率的降低,无人机轨迹向传感器偏移得越明显.与传感器均匀分布相比,当传感器位置全部分布在某一侧时,无人机轨迹会向其所在方向偏移.     

基于多传感器数据融合的无人机GPS欺骗检测研究

本文针对实际过程中可能存在的无人机GPS欺骗情况,提出了基于多传感器数据融合的GPS欺骗检测方法。该方法通过比较多传感器惯性导航系统加上Elman神经网络修正得到的位置信息与GPS输出位置信息,从而判断无人机GPS是否受到欺骗。该方法有两个创新点,第一个是使用Elman神经网络,在不增加传感器成本的基础上其有助于提高惯导系统输出位置信息的精度;第二个创新点是使用带延迟的扩展卡尔曼滤波器,用于解决多传感器数据不同步的问题。实验结果表明,本文提出的方法能有效的检测出GPS欺骗,从而保证无人机的安全飞行。     

高精度小型无人机气压高度测量系统的设计

介绍了一种基于MPX4115传感器和C8051F352单片机的小型无人机高度测量系统的设计及实现过程,详细论述了系统软硬件的设计原理,对传感器性能进行了分析并利用压力校验仪对其压力、温度补偿系数进行修正,保证测量准确度;通过硬件设计增加抗干扰能力并设计软件滤波算法提高输出稳定性;对高度-气压公式进行了插值拟合,解决了单片机计算能力不足的问题,提高计算性能;该系统具有小型化、功耗低、结构简单、精度高,稳定性和抗干扰能力强等优点。     

基于虚拟现实的无人机三维可视化仿真

在论述虚拟现实和无人机技术的基础上,详细介绍了利用Visual C 和OpenGL实现基于虚拟现实的无人机三维可视化仿真的设计方案.针对无人机虚拟现实实现过程中的若干关键技术进行了重点的论述,如飞机本体的建模、飞机尾焰、场景、地形、数据交换等,最后给出了利用该仿真软件回放飞行数据,重现了飞行场景的虚拟环境;通过该方案实现的无人机虚拟仿真系统能够将无人机飞行数据以更自然、更易理解的图像形式展示,有较高的工程应用价值.     

无线MEMS电容式加速度传感器在港口吊机动挠度测试中的应用

港口吊机抓斗运行时,横梁将产生动挠度.动挠度仪或涡流传感器可以直接测量物理位移,但需要固定的安装点,其使用环境受限.动挠度信号主要以低频为主,普通的直接安装在吊机梁上的传感器因不能测得低频信号而无法测量动挠度.为此,开发了种基于电容式低频振动传感器的无线动挠度测试系统,相对目前其他动挠度测试仪器及测试方法,系统使用方便...     

基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统

介绍一种基于集成气体传感器阵列的电子鼻系统硬件实现方法。描述了系统的一般组成,重点介绍了所采用的集成气体传感器及其信号拾取方法。该系统可实现对检测气体的自动数据采集、微机传送,具有高的灵敏性和可靠性。另外,对采用的集成气体传感器系列,该电子鼻系统具有一定的通用性。利用该系统对五种葡萄酒进行了检测,结果表明:该电子鼻系统可有效地用于葡萄酒的定性识别,识别准确率达到100%。     

异步采样下的多红外传感器多目标跟踪算法

针对异步采样下多红外传感器多目标跟踪问题,提出了一种基于概率假设密度粒子滤波的跟踪算法.该算法首先将一个融合周期内所有采样点在融合中心的坐标系中和时钟下进行统一映射,然后按照实际测量值到来的时间先后顺序,根据融合周期内相邻两个时刻之间状态的动态关系,建立相应采样时刻间的状态方程和量测方程,最后根据当前时刻测量对应的传感器的个数选择不同的滤波算法,对顺序到来的观测值依次进行状态估计和更新,从而得到目标数目和相应的状态估计值.仿真实验表明,所提的算法能较好地解决异步采样下多红外传感器多目标跟踪问题,具有较高的跟踪精度和较强的鲁棒性.     

Agent oriented intelligent fault diagnosis system using evidence theory

Multi sensors fusion is a very important process for fault diagnosis system. Information obtained from multi sensors need to be fused because no single sensor can get all the information for fault diagnosis. Moreover, information from different sensors may be uncertainty, inaccuracy, or even conflicting. Evidence theory can be used for information fusion, which is regarded as an extension form of Bayesian reasoning, but it has a better fusion result by simple reasoning process using belief function without knowing the prior probability. All the information collected from multi sensors in the system can be described as the evidence for diagnosis so that the fault diagnosis problem can then be modeled as a problem of evidence fusion and decision. In this paper, the classical Dempster-Shafer evidence theory is discussed, and the disadvantages of the combination rule are also analyzed. The notion of support degree of focal element is suggested in order to evaluate the conflicts between multi sensors. The new combination rule is then built to allocate the conflicted information from multi sensors based on the support degree of focal element. Furthermore, the decision rules for fault diagnosis are also proposed, as well as the architecture of the agent oriented intelligent fault diagnosis system. Finally, a case study is given to illustrate the performance of the proposed model.     

基于蓝牙技术的即插即用传感器系统研究与实现

主要介绍如何使传统传感器具有自我表述能力以实现即插即用功能。即通过读取传感器上嵌入的一块存储器上存储的TEDS,得知该传感器的所有重要信息。有效地克服了传统传感器的复杂搭建连线过程。此外,引入了蓝牙无线技术,对异地无线测量系统和即插即用测量设备的研究有一定的应用和参考价值。     

AMT控制器产品自动测试系统设计

为了使机械式自动变速器（AMT）的控制器产品测试摆脱在传统测试方法中需要实物传感器和笨重机构的限制,根据AMT控制器的控制原理,利用嵌入式系统开发方法设计开发了一套自动测试系统。测试系统主要基于电子电路原理,利用各种电子元器件来模拟AMT的各种传感器信号和机构的响应,并通过程序实现自动检测。另外基于LabWindows/CVI的平台开发了测试监控软件,使测试结果一目了然。试验结果表明,利用该测试系统可快速、自动完成对AMT控制器的测试,并可快速定位控制器的潜在故障。     

基于红外地平仪的航天器姿态确定技术

卫星的发展趋向于微小型化,研究小型化、廉价、可靠和中等精度的自主导航系统是非常有必要的.本文提出应用红外地平仪的对地定向航天器姿态确定算法.根据卫星姿态动力学模型建立了基于欧拉角的姿态确定滤波模型.利用地平仪测得的姿态信息,通过卡尔曼滤波器可以确定航天器姿态.进一步提出了姿态确定滤波算法.通过仿真实验,分析比较了模型噪声和测量噪声对定姿精度的影响.仿真算例结果表明,红外地平仪定姿方案可以满足中等姿态精度要求,在对地定向航天器自主导航中具有良好的应用前景.     

Gear-box fault detection using time-frequency based methods

Gear-box fault monitoring and detection is important for optimization of power generation and availability of wind turbines. The current industrial approach is to use condition monitoring systems, which runs in parallel with the wind turbine control system, using expensive additional sensors. An alternative would be to use the existing measurements which are normally available for the wind turbine control system. The usage of these sensors instead would cut down the cost of the wind turbine by not using additional sensors. One of these available measurements is the generator speed, in which changes in the gear-box resonance frequency can be detected. Two different time–frequency based approaches are presented in this paper. One is a filter based approach and the other is based on a Karhunen–Loeve basis. Both of them detect the gear-box fault with an acceptable detection delay of maximum 100s, which is neglectable compared with the fault developing time.     

基于证据理论和混淆矩阵的传感器可靠性评估

在信息融合系统中,各传感器提供的信息不一定完全可靠,在融合前有必要对传感器的可靠性进行评估,进而对其提供的信息进行预处理。基于证据理论,在传感器混淆矩阵的基础上定义了后验概率向量,通过分析后验概率向量与传感器输出证据之间的关系对传感器可靠性进行评估;然后利用传感器的可靠性因子对证据进行折扣运算,实现对信息的预处理;最后利用Dempster组合规则进行融合。基于证据理论的融合识别算例表明,所提出的方法综合利用了传感器的先验信息和动态输出,可以较好地反映传感器的性能,并能够有效降低可靠性传感器的影响,具有较好的融合效果。     

基于移动通信的森林安全监测系统

为达到远距离监测森林安全的目的,采用基于移动通信的GPRS网络系统进行监测一体化设计.本系统以STM32为控制核心,配套温湿度、烟雾等多种传感器和摄像头模块,由远程传感器和摄像头将数据实时通过网络传回监控终端,实现对森林监控信息的采集与处理.通过编写良好、直观的人机交互界面,可以实时显示监测环境,实现远程监测的目的.