基于CFD的仿鲹科机器鱼动力学建模与运动控制

仿生机器鱼的运动控制是仿生机器鱼推广应用的基础;然而,仿鲹科机器鱼的推进一般采用鱼体波数据,很少采用真实鱼类游动数据;为了深入探究仿鲹科机器鱼运动控制方法,采用了计算流体力学方法,通过标定流体介质、来流速度、鱼体几何形状等措施,利用Fluent软件进行了建模,然后针对鱼体波数据和真实金枪鱼游动采样数据两种不同推进数据对仿生机器鱼进行了仿真和实验;结果表明对于多关节仿生机器鱼推进方面,真实金枪鱼游动采样数据相较于常见的鱼体波产生的推进数据,在躯干进行大幅值摆动的情况下效果更好;这一仿真和实验对比为仿鲹科机器鱼的高效运动控制提供了一种新思路。     

基于北斗的手机导航定位终端设计及应用

随着北斗系统的发展,各种应用终端不断涌现,我国进入了一个可以通过自主技术进行导航定位的新时代。但由于北斗系统的发展还不成熟,因此各类终端系统在功能、性能、体验上都存在一些问题需要改善。本文基于北斗系统的定位原理和关键技术,设计了一种基于北斗系统的手机导航定位终端系统,实现了北斗二代系统的实时导航、定位和测速等功能,对于北斗手机终端应用研究具有重要的现实意义。     

机器鱼在线功率检测系统设计与实现

水下仿生机器鱼由于其高效而灵活的水下运动而受到广泛关注.至今,人们对于水下机器人的研究主要集中在运动仿生以及动力学机理解释等方面,对于机器鱼的运动中的实时功率消耗研究还几乎空白.其中一个主要原因是水下机器人的功率消耗不能直接实时获得,因而提出了一个实时在线高速功率测量系统,通过该系统能够实现5000S/s的采样速率,获得精确的机器鱼在水中运动下的实时功率,从而为后期提高机器鱼游动效率的研究做基础铺垫.一系列实验证明了其对水下机器人的实时效率检测的有效性.此外,实现对机器鱼的功耗评估能够更好地为设计节能型水下航行器提供有力的指南.     

仿生机器鱼的检测与特征提取

在现有仿生机器鱼平台的基础上研究了仿生机器鱼的检测和特征提取算法,并采用均值背景模型结合大津法计算的阈值计算出机器鱼位置,采用前后背景的自适应更新方式减少光照改变的影响以及机器鱼影子的干扰。然后通过数学形态学处理,得到最终的二值图像并将符合要求的二值图像块数目标记在左上角。将目标块用外接矩形围住,通过相应的公式计算出各机器鱼二值图像的几何特征。实验结果证明可以达到预期要求。     

基于机器鱼的内陆湖泊水质在线监测系统设计

仅依赖无线传感器网络在线实测是利用多跳式通信实现远程发送与存储数据丢包率高,实验阶段设计的二维结构仿真机器鱼巡游避障性能差,GPRS全天候数据采集与传送所需的流量费用高,针对以上这些问题,设计了一套可进行实测的机器鱼自动巡游避障、水质环境实时监测系统平台;该系统通过移动终端程序设计、利用三维采集路径跟踪算法及WSNs与Wifi热点技术对机器鱼群实现远程精准控制,按照设定深度、路径规划的采集点进行水温水位、PH值、溶解氧、电导率、浊度等常五类水质环境数据实时采集、处理、远程存储、显示、分析及预警,给出了系统的总体设计、机器鱼的结构与控制系统设计、终端节点与协调器的硬件系统及上下位机软件系统设计;利用这套系统对巢湖5个取样点实测,水温、溶解氧、PH值平均误差率分别为0.18%、0.5%及0.01%,远高于其他水质在线监测的精度要求,达到了预期成果;同时对水库及精细水产养殖业等水质在线监测与预警具有很高的推广价值。     

基于非线性滤波算法的GPS与北斗定位研究

全球导航卫星系统GNSS可以提供全天时的三维位置信息和三维速度信息。传统只靠单一的导航系统不能满足系统的可靠性和完善性。为此提出GPS系统与北斗导航系统兼容定位方法,描述了测量模型和状态模型,并使用平淡卡尔曼滤波进行定位解算,在GPS和北斗导航系统环境下分别进行了单系统和多系统定位的验证、比较与分析。定位实验结果表明,与通用的最小二乘迭代法和扩展卡尔曼滤波等方法获得的结果相比,所提出的算法能获得更高的定位精度。当可见卫星数量发生跳变时,得出的滤波结果具有较高的精度和稳定性,特别是在卫星数比较少的情况下,通过组合两个不能单独定位的系统,可获得更高的融合定位精度。     

基于FPGA的北斗导航电文译码器的研究与设计

通过对北斗导航电文BCH纠错编译码方式的深入理解和研究,提出了一种基于并行数据处理的BCH译码器的设计方案。该方案利用FPGA对BCH电文进行并行处理,在一个时钟周期内实现电文译码,提高了BCH解码模块的译码效率;同时给出了系统各个模块的Modelsim仿真结果与分析,验证了设计的可行性。本设计对提高接收机的基带数据处理性能有一定的参考和指导意义。     

水下网箱破损检测用仿生机器鱼系统设计与研究

针对当前水下网箱破损检测机器人的水体扰动大、推进效率低问题,研制了一种仿生机器鱼系统,实现了低扰动、高效率的水下检测。首先,机器鱼采用身体/尾鳍式推进机理,建立多关节鱼体动力学和运动学模型。其次,设计开发了S形起动与游动策略、三层次螺旋层进式网箱破损检测策略。最后,对仿生机器鱼进行起动游动实验和避障实验。结果表明:该系统设计合理;机器鱼结构可靠、性能良好,最大游速为0.6 m/s,续航时间为3～4 h,成功应用于水下网箱破损检测和精准定位。     

两类仿鲹科机器鱼倒游运动控制方法的对比研究

给出并比较了两类分别采用鱼体波动方程和中枢模式发生器（Central pattern generator,CPG）控制仿鲹科机器鱼倒游运动的方法.前者主要通过修改鱼体波动方程、颠倒机器鱼各个关节的控制规律来实现 鱼体倒游;后者则基于CPG模型,产生各个关节的节律控制信号.基于CPG的倒游方法可进一步细分为两种：1） 相位颠倒的CPG控制方法,即通过逆转CPG控制机器鱼直游的相位关系;2） 相位-幅值颠倒的CPG控制方法,即通过逆转鱼体波的传播方向和摆动幅值来实现机器鱼倒游.文中针对这两大类、三种机器鱼倒游运动控制方法 进行了分析、仿真和实验.实验结果表明：在相同参数配置下,采用相位颠倒的CPG控制方法产生的倒游速度最大,但游动对水的扰动也最大;而采用鱼体波倒游和相位-幅值颠倒的CPG控制方法时,两者产生的最大倒游速度相差不大,扰动较小.此外,采用鱼体波倒游方法在频率切换时会有抖动现象,需要设计专门的过渡函数来消除;而采用CPG模型的方法 则可以实现平滑过渡.上述结果对提高水下游动机器人的机动性能具有重要的指导意义.     

基于仿生机器鱼的水下网箱破损视觉检测方法研究

随着我国水产养殖业的快速发展,网箱养殖已成为我国渔业发展的重要方向。网箱破损是水产养殖中遇到的主要问题,但破损检测存在人工作业风险高、网箱破损定位难和水下图像质量差的问题。文章以水下仿生机器鱼为载体,提出了水下网箱破损视觉检测方法。针对水下网箱破损定位问题,建立了水下成像几何模型,可实现坐标转换和目标定位;针对水下视频数据存在视角摆动和亮度失真问题,提出了基于特征信息的图像稳像方法和融合导向滤波的图像增强算法;针对网箱破损检测过程中图像特征提取难度大和误差率高问题,应用边缘检测特征提取算法实现了高精准的网格特征提取和检测。实验结果表明,该方法对网箱破损识别率达93%,定位误差在5%以内,可准确检测和定位网箱破损。     

北斗监测数据在输电线路杆塔的位移和形变方面的监测与研究

北斗定位系统是一个全球无线电导航系统,由数十颗卫星组成,每颗卫星位于地球上空11,000海里的轨道上,5个地面站确保卫星正常工作。这些卫星每个需要12个小时才能绕地球轨道运行。北斗系统可以用于很多场合,尤其是在地面目标形变检测方面,独树一帜。但是其存在着受空间及地球大气环境的影响的问题,导致精度不高,为此,本文对系统做了改进和研究。最后有效消除各种主要影响因素,达到了一定的效果。     

基于穿戴型北斗终端的人员安全管理软件设计

针对野外人员定位和通信不便的问题,设计了一种在手机安卓系统上运行的人员安全管理软件。通过蓝牙应用层协议,实现与穿戴型北斗终端的人机交互,可监控终端工作状态和调整工作参数;通过接收终端的位置信息,实现北斗/GPS双模定位、电子/卫星地图导航、轨迹回放;利用终端的通信功能,实现基于北斗短报文的险情上报和应急指挥。应用结果表明,软件可满足艰险地区野外工作安全管理需要。     

基于物联网平台的北斗定位设备接入和管理技术研究

文章以人员定位手环和物流车辆定位设备为例,通过规则引擎和解码微服务解析数据,利用发布订阅模型实现数据二次转发,从而达到跨平台实时展示数据的目的。该物联网平台能够及时获取北斗定位设备的坐标数据并进行管理和发布,可为钢铁行业相关工作人员提供实时位置信息,并进行可视化数据呈现,也可以为相关部门进行科学决策提供有效的数据支撑。目前,该平台已经在西南某大型钢铁企业得到了有效的应用。     

基于原位检测技术的无线水质监测系统研究

针对我国的水环境问题，水质监测系统布线困难、非原位和成本高等问题，基于原位检测技术，设计了一种无线原位水质监测系统。该检测方法为无损检测，在水质取样后原位检测，使水质检测更加接近真实。该仪器体积小，可单人操作，水质参数通过无线设备直接联网，便于构建水质监测网络。该仪器采用S7-200PLC作为控制器，通过无线数据终端通信及PLC接收器实现PLC和触摸屏的远程连接。通过软硬件调试，能够远程实时操控并显示设备及测试状态，实现了无线原位水质监测的初衷。     

基于北斗导航系统与5G技术下的无人驾驶汽车的发展研究

随着经济的发展,科技不断进步。全球5G发展过程中,我国已成为必不可少的重要力量,5G设备已建设且部分投入测验。5G时代的到来,代表之前不敢想的会变成可能,如无人驾驶汽车等,基于先进技术的高科技产品不再只是一个梦。中国有了北斗导航系统和5G发展的前锋力量,就具有更优越的条件研发自动驾驶汽车,中国无人驾驶汽车上市指日可待。     

基于物联网技术的甘南藏区水质检测系统的设计

随着全球水资源及水环境形势的日益严峻,甘南藏区水资源也逐渐变得紧缺,水污染严重。文章从物联网的概念和物联网的原理出发,以ZigBee无线传感器网络技术为基础,给出了一种基于物联网技术的甘南藏区水质检测系统的设计方法。该方法可实现水质参数的远程检测和实时监测等功能。     

基于北斗定位技术的野外紧急救援装置研究

在进行野营、科考及野外军事训练、行动过程中如果出现人员急性组织损伤,持续的高强度疼痛感将导致伤者血压降低、脑供血不足甚至出现昏厥症状,因此需要对伤员进行及时镇痛并快速救援。其中镇痛药物的及时注射,对伤员的快速定位、实时生理信息采集是野外紧急救援的关键。本研究设计一种集合北斗定位、北斗短报文通信、生理信号采集和智能自控镇痛药物注射功能的野外紧急救援装置,为野外伤员提供及时救助。