基于超声波六元阵列TDOA测距的WSN定位系统设计与实现

基于超声波测距的定位技术以其精度高、范围广和性能稳定等优点,在无线传感器网络中广泛应用。为了实现较大范围的高精度定位,采用TDOA的测距技术设计了满足远距离测量和二维全向测距的六元超声波传感器阵列系统,实现了无锚节点的无线传感器网络中节点的高精度定位和实时监控。测距实验结果表明,该系统的测量距离最远为16 m,平均测距误差为0.14%;定位实验结果表明,10个节点可以在3 min内完成全部组网和定位,平均定位误差约为23.74 cm。     

超声波测距误差分析及校正研究

提高超声波测距性能是超声波测距技术研究的关键点;不同的超声波接收信号检测和处理技术会涉及到不同的硬件结构、软件实现复杂度,导致超声波测距性能差异,进而影响整个系统的定位性能;为提高定位系统的定位精度,针对特定的六元超声波阵列测距系统进行超声波阵列测距实验,对可能造成测距误差的误差源进行分析,并分别采用温度补偿法和最小二乘回归法对测量数据进行校正;实验结果表明,设计的网络节点测量距离能够达到15 m,且最小二乘校正模型的测量结果有效地减小了测距误差,提高了测距精度。     

基于超声波六元阵列测距的WSN节点定位技术研究

基于超声波测距的定位技术以其精度高、范围广和性能稳定等优点,在无线传感器网络中广泛应用。为了实现较大范围的高精度定位,利用自主实现的超声波六元传感器阵列进行TDOA测距,并进行测距误差分析,然后采用基于测地距离的多维定标算法(Geodesic Distance MDS)进行无线传感器网络节点定位。在MATLAB平台下与Cricket采用的迭代式三边定位和AHLoS采用的多点定位算法进行对比仿真实验,结果表明Geodesic Distance MDS算法在不同网络规模和测距误差条件下均能够获得更高的定位精度和较小的定位误差。     

一种液下机器人超声波定位系统

在工况恶劣的水煤浆中,使用超声波网络实现机器人定位是一种行之有效的方法.根据液下机器人对定位精度及可靠性的要求,设计了上位机为工控机、下位机为单片机的主从式串口通信定位计算系统.单片机主要负责超声波测距,工控机主要负责定位计算.定位计算采用三点定位原理.经过模拟实验证明:本系统定位精度能够满足要求,可靠性较高.     

基于超声波传感器多目标定位系统

设计和制作了一种用于导盲系统的定位多个障碍物位置的超声波传感器阵列装置,它只需要一个探测周期,就可以实现对单目标和多目标的准确定位,比传统的多超声系统具有更高的探测效率.在超声波测距系统中,精确地确定电路系统的延时参数是提高测距精度的关键,本文应用最小二乘的数学方法可以精确地获得超声波信号在电路中的传播时间,有效地提高系统测距精度,在导盲定位系统中得到了成功的应用.利用几何学的定位方法融合被修正的距离数据,实现了对目标点的准确定位.通过数据关联来区分多个目标.     

基于无线传感器网络的目标跟踪研究

本文介绍了基于micaz节点组成的无线传感器网络试验平台,通过srf08超声波测距,利用EKF跟踪算法,采用分布式计算,实现对移动目标的跟踪与定位。实验表明,在环境稳定的情况下,对目标的跟踪已达到不错的效果。     

一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统

为了研制出性能较好、精度较高、结构较简、成本较低的测距定位装置,特采用超声波传感器和红外线传感器组成新型测距定位系统,实现了超声波传感器和红外线传感器的功能互补,克服了单一传感器探测系统的不足,使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。同时,系统还采用了单片机控制技术,使其具有良好的扩展性,从而增进了该测距定位系统在工程领域的实用性。     

基于超声波测距的高精度室内定位系统

基于超声波测距原理,提出了一种高精度室内定位方法,给出了实验系统结构,设计了系统硬件与软件,完成了系统定位实验,分析了产生误差的原因与解决方法。在2 m×2 m定位区域内,布置4个坐标已知的带有射频通信和超声波测距功能的测距节点构成定位基点。根据定位区域内移动节点与定位基点的超声波测距结果,得到移动节点与各定位基点的距离,再将这些距离通过射频通信上传到上位机进行处理、计算,得到移动节点的坐标。实验结果表明:测量定位误差不超过3 cm,动态响应良好。     

基于AT89C52的超声波测距系统设计

随着科学技术的不断发展,超声波测距装置得到了越来越多领域的应用.在超声波测距系统的运用场合中,其测距系统具有不同的精度,系统的误差较大,且常常不能满足应用的需求.论述了基于AT89C52单片机的超声波测距技术,可以实现无接触的测距功能,提出采用模块化设计,综合分析实现超声波测距仪的各种功能.     

无线传感器网络TDOA定位系统的设计与实现

分析现有的基于TDOA的无线传感器网络定位系统与算法,使用基于超声波传感器和无线射频模块的到达时间差(TDOA)测距技术,完成了该定位系统、机制和算法的设计和实现;针对传感器网络在实际应用中的不均匀性布撒和不良节点定位等问题,在TDOA测距技术和多边测量定位算法的基础上,提出一种改进的定位算法,以提高网络定位性能;实验表明,改进后的定位系统有效的减小了网络的定位误差,解决了不良定位问题,可应用到无线传感器网络中。     

基于嵌入式非金属超声无损检测系统研究

超声波法是混凝土无损检测的主要方法之一,本文系统介绍了超声脉冲检测的理论基础,论述了声波在混凝土中的传播规律以及混凝土超声检测的特点,以及声学参数与混凝土质量的关系,全面系统的介绍了混凝土灌注桩超声检测过程中数据的处理方法。利用ARM9作为核处理器,配合其它电路设计了一台数字式非金属超声检测分析仪。由于采用了高性能微处理器和嵌入式多任务实时操作系统,设计模块化的嵌入式非金属超声检测仪,可完成声波采集、数据处理、等功能。该系统克服了传统声波检测仪自动化程度低、处理能力有限、功耗高等缺点,在性能上有了显著提高。     

超声速进气道流场的CFD数值仿真

进气道是航空推进系统的一个重要组成部分,进气道内的流场品质会显著影响发动机的性能.由于进气道内部流动的复杂性和其广泛的应用前景,进气道内的流动特性引起了人们广泛的关注.采用计算流体力学(CFD)方法,空间离散采用Harten-Yee的二阶迎风TVD格式,时间迭代采用隐式LU-SGS方法,数值求解Navier-Stokes(N-S)方程,对进气道内部流场进行了数值模拟,并研究了进气道内部流场的流场结构以及激波/边界层干扰问题.数值计算结果反映出了流场的基本物理现象,说明了所采用的研究方法是可行的.同时数值模拟结果对进气道的设计有一定的参考价值.     

A computational study of the effect of angles of attack on a double-cone type supersonic inlet with a bleeding system

The flow characteristics of a supersonic inlet with a bleeding system under varying angles of attack are studied by computational 3D turbulent flow analysis. A compressible upwind flux difference-splitting Navier–Stokes method with the k–ω turbulence model is used to analyze the super inlet flowfields. The bleeding system successfully removes the low energy flow from the boundary layer near the throat. The bleeding system enables the supply of more uniform flow at the engine face compared to a supersonic inlet without a bleeding system at the expense of mass flow. More non-uniform flowfields are seen at the Aerodynamic Interface Plane when the angle of attack increases. These non-uniform flowfields at the supersonic engine face degrade engine performance.     

小型聚焦纹影实验台的设计与搭建

聚焦纹影系统能对垂直于光轴的特定平面内的流场细节进行显示,避免了视场范围内其余非均匀流场对背景成像的干扰。为实现对收缩喷管出口超声速流场的观测,设计并搭建了小型聚焦纹影实验台和超声速流动实验台。超声速流动实验台由2组收缩喷管组成,相距15 cm,垂直摆放,利用高压气源供气,使喷管出口继续膨胀产生超声速气流。首次利用CAD设计胶片上格栅间距尺寸,验证了在胶片纸上进行源光栅、刀口栅改造的正确性。综合考虑超声速流动区域的大小,选取了锐利聚焦深度和非锐利聚焦深度等设计指标。完成了对小型超声速流动实验台流场的拍摄,获得了其流场结构图。通过对比聚焦纹影、计算流体力学(CFD)仿真和传统纹影的流场图,说明此聚焦纹影实验台原理正确,可以达到预期的显示效果。同时,针对聚焦纹影系统高速流场的显示,提出合理的建议。     

Locking performance in a shared nothing parallel database machine

A quantitative performance study of two-phase locking in a parallel database machine using a simulation-based methodology is described. The DBSIM simulation methodology uses models at two levels: a Petri net model at the higher level and a queuing network model at the lower level. The Petri net model captures the characteristics of parallelism and synchronization at the workload level, while the queuing network model captures queuing aspects of the system at the physical resource level. Transactions in a workload are specified using a performance-oriented specification language based on the transaction component graph, a data flow graph with database operators. The transaction specifications are translated into Petri net representations to derive the simulation experiments. The workload is a transaction taken from an order-entry application. A shared-nothing parallel machine architecture is assumed. Results of analysis of a two-phase locking strategy with machine sizes ranging from 4 to 256 processors are presented     

高超音速二元机翼的颤振响应研究

在飞机结构设计中,非线性因素不可避免.本文以高超音速流下的,在俯仰自由度上含有立方非线性刚度的二元机翼为研究对象,采用平均法及颤振理论研究了超高速飞机机翼的非线性动力学行为,并通过数值计算验证了理论计算的正确性,给出了对比分析结果.     

基于PMAC的超声速风洞控制系统软件开发设计

目前设计的超声速风洞控制系统软件采集精准度低,软件程序安全性差;基于PMAC开发设计了一种新的超声速风洞控制系统软件,通过Windows XP平台中的语言编辑器开发与调试程序,选择PMAC运动控制卡操作控制程序,利用XP系统进行程序协调,完成程序内的上位机与通信模型的数据编写,在64种功能函数下计算和提取程序代码,根据3个独立的风动参数进行PID计算,应用集成软件统一配置计算机中的软件资源,确保在程序的控制下其他软件程序可以自行执行相应的工作,以Fame View组态软件作为此程序的运行基础,采用C++语言编写,开发监控程序;实验结果表明,基于PMAC的超声速风洞控制系统软件采集精准度得到了提高,监测范围较大,且监测波动较稳定,有效保证了软件程序的安全性。     

基于CompactRIO的风洞喷管执行器位置监测系统开发

针对大型超声速风洞喷管设备,采用Compact RIO模块化仪器架构和LabVIEW开发平台,通过传感器、数据采集卡及上/下位机软件实现了对喷管执行器位置数据的采集、状态显示、分析、存储和预警等功能。利用该系统对2米超声速风洞喷管执行器进行监测分析,实验表明,该系统能实时显示喷管型面工作状态,及时判断故障产生的位置和超限情况,满足了执行器位置监测的实际需求,为操作者提供了有效的监测工具,提高了风洞喷管运行的安全性和可靠性。     

A conservative pressure-correction method for flow at all speeds

A new fully conservative Mach-uniform staggered scheme is discussed. With this scheme one can compute flow with a Mach number ranging from the incompressible limit M↓0 up to supersonic flow M>1, with nearly uniform efficiency and accuracy. Earlier methods are based on a nonconservative discretisation of the energy equation. This results in small discrepancies in the computed shock speed for the Euler equations. The new method has similar Mach-uniform properties as the earlier methods, but is found to converge to the correct weak solution.     

基于惯导/数据链的动态相对定位方法

针对卫星导航定位在复杂环境不可靠情况下如何实现无人机机间相对定位问题,提出一种基于机载惯性导航系统与机间数据链测距相结合的动态相对定位算法。该方法利用机载数据链通信测距能力与机载惯性导航系统输出的无人机速度矢量信息结合,建立机间相对定位模型,通过最小二乘法对无人机之间的相对位置进行估计,实现无人机机间的实时相对定位能力。由于通过最小二乘法解算出的相对定位结果依然存在误差,针对最小二乘法相对定位误差,提出秩亏网平差算法对无人机机群间的相对定位误差进行校正。仿真结果表明：基于最小二乘法的相对定位方法可以减缓惯性导航系统相对定位误差发散速度并且将惯导相对定位精度提高到3倍左右,通过秩亏网平差算法校正将最小二乘相对定位精度提高2倍。