一种基于随机森林算法的多障碍物超声测距方法

在超声波测距技术中,传统的信号处理算法难以对距离远、回波弱的信号进行分析,也不能同时对多个障碍物进行测距。为解决这一问题,提出一种基于随机森林算法的超声测距方法,先提取信号的时域特征(相对峰值幅度)和频域特征(频谱相对面积),然后利用随机森林算法判断出探测区域内的障碍物并计算出目标距离。经过测试,该算法可有效完成10 m之内的多个障碍物距离测量,测量误差在3 cm之内,可以满足诸如自动驾驶等应用场景的要求,具有较高的实用价值和理论参考意义。     

基于FPGA的互相关无串扰超声测距系统

多传感器超声测距系统工作时存在超声串扰,会导致测量结果失真并降低系统工作效率。为此,利用伪随机序列优越的自相关性,通过对发射信号和回波信号进行互相关运算消除串扰。提出一种利用异或运算代替乘法运算的并行数字相关技术捕获算法。可编程逻辑门阵列(FPGA)仿真结果表明,该算法可以消除实时超声测距系统的串扰和误码干扰,明显减少算法运算量及数据处理时间,提高FPGA逻辑资源利用率及超声测距系统的精度。     

基于二次曲线拟合的超声测距算法研究与实现

数字超声测距是目前主流的超声测距方式,相对传统的方式能获得更高精度。提出一种改进的包络拟合超声测距算法,采用二次曲线拟合的方式对超声回波信号进行分析和寻找回波起振点,并完成了系统的SOPC实现。与目前常用的几种数字超声测距算法对比,测距系统对A/D转换后的回波信号还进行了FIR带通滤波,并通过温度补偿有效提高了精度,具有较大的参考意义和应用扩展性。     

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PIC 单片机的超声测距报警系统

本文设计了一种基于PIC16F877A的超声测距报警系统,通过温度补偿、软件滤波以及提高发射驱动电压的方法,解决传统测距系统测量距离较近的问题,提高了探测距离和测量的精准度,并实现了实时报警的功能;解释了CX20106A芯片输出信号电平变化的原因,提出了两种报警思路并对其进行了验证和实现。实验结果表明该系统能很好的满足安防监控的需求。     

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。     

多个TDMA目标联合时差测距与定位算法

根据TDMA系统时间同步特征,利用多个目标时隙信号的时间关系,提出一种两目标联合时差测距算法和多目标加权最小二乘测距算法,并实现多个目标的定位。该算法能够消除传统时差定位算法中的模糊和无解情况,由于利用所有目标的时差信息对目标进行定位,在多目标情况下提高了目标定位的精度。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于包络拟合法的FPGA超声测距系统设计

针对普通超声测距系统精度低、速度慢的问题,提出了一种全硬件实现的FPGA超声测距系统。将最小二乘法的二次曲线拟合算法应用于超声回波包络拟合,完成回波信号的数字信号处理和距离的测量。采用硬件描述语言在Altera公司的EP2C70F896C6上实现,在4 m范围内测距误差小于±1 mm。该系统具有精度高、运算速度快的特点,并具备很强的功能扩展性,可扩展到超声探伤、超声成像等领域。     

基于换能器解卷积的高精度超声波测距系统

针对窄带超声换能器对测距精度的影响,采用基于横向滤波器的解卷积处理方法扩展了接收信号带宽,并利用LMS算法进行解卷积滤波器的构造。实验结果表明,这种处理方法有效提高了系统的测距精度。     

基于热释电传感器的时间差测距改进算法

通过测量热释电信号峰—峰值的时间差,可以计算目标到探测器之间的距离。当目标人员垂直穿过热释电传感器探测视场时,能够很好地测得距离的大小。而对于目标人员斜切进入探测视场时,现有的方法就出现了较大的误差。因此,在实验的基础上,对原有测距算法进行改进和修正,实现了人员目标30 m范围内以60°角斜切进入探测视场的有效测量,拓宽了时间差法测距的适用范围,具有较好的应用价值与市场前景。     

超声波扩孔测量仪的设计

介绍了超声波扩孔体积测量的基本原理,利用超声波在空气中发射和接收回波的时间差来测距,通过旋转或者纵向移动步进电机,逐步测量扩孔体积和形状;阐述了超声波扩孔测量仪的硬件系统和软件设计,并给出一个例子:在弱风化石灰岩上钻取若干个Ф12 mm×750 mm的炮孔,把铁棍测量器与超声波测量仪测量的参数对照,得出结论:超声波扩孔测量仪的实际测量误差接近超声波扩孔测量仪所要求的误差±5mm。     

超声波测距仪的设计

介绍了利用微处理机控制单元 (MCUmicroprocessorcontrolunit)控制的超声测距仪的原理 :由MCU控制时间计数 ,计算超声波自发射至接收的往返时间 ,从而得到实测距离。给出了系统构成、电路原理及程序设计。并且在数据处理中采用了温度补偿和修正量的调整。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高和流程清晰等优点。     

超声波测风系统中自适应时延估计算法的研究

在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计。计算机仿真与实际测试表明:该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测。     

主被动传感器自适应量测融合算法

针对观测平台和运动对象间的距离参数会对传感器随机测量误差带来影响的问题,提出了一种基于模糊距离阈值的主被动传感器量测融合算法。讨论了根据距离参数选择主被动融合跟踪模式的方法,采用指数函数和模糊处理技术,利用已有信息实时改变主、被动传感器在量测融合过程中所占的权重。仿真结果表明,当传感器和运动对象间的距离对随机测量误差的影响不能忽略时,基于模糊距离阈值的主被动传感器变权重融合算法和传统的固定权重融合算法相比更加稳定,能够充分发挥主、被动传感器间的互补特性。     

小波分析在超声回波测量中的应用

利用小波变换的时频局部化性质,对超声回波弱信号特征进行提取,得到了较好的边缘信号,从而对信号进行全面细致的分析.用LabWIEW采集系统和小波软件算法验证了这种方法的有效性.实验结果表明:这种小波分析方法适合于超声回波信号的检测和特征提取,在改善了信噪比的同时,还保持了很高的时间(空间)分辨力,具有准确度高、抗噪声性能好等优点,并将该技术应用于水中距离测量,提高了系统测量的准确度.     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

MEMS结构的带电作业电场测量预警系统

基于高性能的微机电系统(MEMS)敏感结构芯片研制了一种新型带电作业电场测量预警系统,通过实时检测电场大小,当超出电场安全阈值发出预警信号,提醒作业人员采取相应的安全措施.基于相敏检测原理,设计了一种可抑制背景噪声的快速模拟解调电路,解决了数字信号处理精度低、响应慢等不足;基于ARM微控制器设计了信号采集和无线发射模块,并通过LabVIEW虚拟仪器实现上位机显示;采用多探头三维布点方式,有效降低了人体晃动带来的干扰;10 kV输电线路模拟实验和ANSYS仿真表明:实验与仿真结果具有良好的一致性,系统具有较高测量精度,安全距离预警误差小于4.17 cm.     

基于LabVIEW的超声电机测试系统

针对现有的超声电机测试系统功能单一、电路复杂、价格昂贵等不足,基于LabVIEW虚拟仪器技术,开发出一种多功能的超声电机的测试系统.系统由计算机和超声电机驱动器实现对超声电机的控制,由激光位移传感器和高速的数据采集卡采集超声电机的位移信号,并通过微分后得到其速度值.利用该系统对直线超声电机的速度特性进行了测试,实验结果...     

汽车防撞毫米波雷达信号处理

线性调频连续波(LFMCW)雷达应用于汽车防撞的首要任务是距离和速度的测量;根据测距测速原理,制定了信号处理流程;构建了基于32位DSP的双FIFO数据采集和数字信号处理硬件平台;通过分析高速公路汽车间安全距离和速度关系,提出测量指标;根据测量指标要求,制定了信号处理技术指标;针对防撞雷达系统多个参数相互制约的问题,以10GHz的工作频率为基础,给出系统工作参数制定的方法和步骤;根据测量指标与频域分辨力关系,分析了1024点FFT时频性能,完成信号处理主要算法。     

基于双阈值法的超声辊型在线检测的研究

To eliminate the error of distance measurement caused by amplitude change from signal attenuation, the method based on dual thresholds is introduced． Thus the precise ultrasonic measurement is accomplished． Combining wiht the mechanical scanning the on-line detection of roller shape is implemented．