基于TMS320DM355的水下自主控制机器鱼设计

为实现机器鱼比赛中鱼体的自主信号采集与处理、自动探测前方目标及实现水下自主避障等控制功能,文中设计了基于数字信号处理器TMS320DM355、水下摄像机KM-273CW以及SAA7111A增强型视频输入处理器等构成的可实现鱼体自主避障功能的水下机器鱼控制系统。该系统还具有信息传输功能,可以将水下的环境数据传输到岸上,以利于观察人员研究水下环境。     

激光近场探测传感器在机器人动态避障中的应用

普通传感器在工业机器人应用中,外部环境的不确定性会对机器人目标探测效果造成影响,导致机器人无法精准避障。为此,研究激光近场探测传感器在机器人动态避障中的应用。确立场景环境坐标系,并利用探测传感器探测出障碍物信息。基于此,采用多激光近场传感器信息融合技术,定位探测的障碍物,从中得出障碍决策值,最终根据障碍决策值,制定激光近场探测传感器动态避障行为,完成动态避障。实验结果表明,通过对该传感器开展机器人静态避障测试、动态避障测试,验证了该传感器应用后的避障精准度高。     

水下高重频激光测距系统设计与实现

高重频水下激光测量系统可实现对水下小目标高精度探测,是实现海底地形地貌测绘、无人潜航器避障的基础。为实现对水下渔网、三角锥等弱小目标的高精度探测,设计了一款小体积、高精度的高重频水下激光测距软硬件系统。通过对APD的实时信号响应能力、光谱灵敏度等重要性能参数的研究,设计并实现了基于SAE500VSM光电探测器的高增益激光接收硬件电路。开展了水下不同距离的激光测距探测实验,结果表明,高重频激光测距系统能够对水中小目标进行有效探测,探测精度为15cm。     

仿生机器鱼三维避障仿真系统的研究与实现

为了降低研究实体机器鱼在探查高原湖泊过程中所造成的损害及成本,利用Visual C++开发环境和OpenGL图形库设计和实现了仿生机器鱼的三维避障仿真系统。该系统可以使用户直观感知机器鱼的实时运动状态,用户不仅可以控制机器鱼的起始、目标位置和起始角度而且可以从不同角度监测机器鱼的当前位置和避障路径。仿真结果表明该系统能够逼真地显示机器鱼在场景中的运动情况。     

基于ARM自主避障机器鱼设计

研究设计了基于ARM芯片和LINUX嵌入式系统具有自主避障功能的机器鱼。首先搭建了基于ARM芯片的硬件平台．然后对图像采集、图像显示和红外测距进行实现。通过红外传感器实现机器鱼的自主避障的功能。实验表明基于该方案设计的机器鱼能流畅地进行实时自主避障与图像显示。可以作为后续机器鱼的自主视觉功能开发的基础,提高了机器鱼的智能度。     

改进暗通道方法的水下强散射介质目标探测

针对水下场景目标探测图像质量退化问题,提出了一种自适应计算水体衰减系数暗通道融合多尺度Retinex(Multi-scale Retinex,MSR)的复原算法,有效实现了水下目标的复原。通过搭建的水下成像测量装置,借助成像系统获取水下模拟环境的探测图像,对水下探测图像按照算法流程图逐步处理,得到了有效复原水下目标辐射信息的图像。为客观评价算法的效果,采用对比度、平均梯度与信息熵作为定量评价指标因子,对该算法与常规三种算法进行了定量对比研究,结果表明,该算法处理结果各项定量评价指标因子均优于选取的对比算法。研究结果为水下目标探测提供了基础理论探索方法,对水下目标探测实施开展具有一定的指导意义。     

激光空中探测水下目标的新方法研究

为了实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,基于迈克尔逊干涉仪的基本原理,提出了一种从水面散射激光中获取水下声源信息的新方法。设计并实现了一套空中探测水下声信号的实验装置。实验结果表明：频谱分析图中的峰值频率即为水下声源的发声频率,系统能够实时探测发声频率在1 kHz～14 kHz的水下声源,且测量标准偏差小于7 Hz。该方法为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。     

一种高精度船只目标光电定位系统设计与实现

针对跨海桥梁或沿海机场等场所需要实时测算获取移动船只目标绝对位置和高程的现实需要，文中介绍一种高精度光电船只目标定位系统设计与实现方案。通过将高清高精度光学探测组件集成于高精度云台设备内部，可实时解算出目标点的绝对位置信息和高程信息并上报监控系统。结合雷达系统引导可实现无人值守情况下自动测算过往船只经纬度坐标及高程功能。经实际运行测试，该系统展现出良好的可靠性，具有较好的测量精度和应用前景。     

水下多参量信号采集存储系统的设计与实现

为满足水下重要区域的目标探测需求，解决传统单参量信号的特征判别难、系统鲁棒性低等问题，采用多参量信号采集存储系统获取水下多物理场信息。通过对水下电场与水下声场信号的预处理、采集、存储，为信息综合分析提供稳定可靠的数据源，并利用千兆网口实现数据快速传输。通过样机研制和外场试验，验证该系统可以稳定工作，获取水下微弱电场信号与声场信号，实现海洋信息综合感知。     

基于ZigBee的多机器鱼控制方案

ZigBee技术具有低成本、低功耗、低传输速率等特点。基于ZigBee技术的多机器鱼控制方案采用CC1110实现了多机之间的协作与通信,可满足一定范围数据采集及处理要求。仿生机器鱼的研究已成为目前机器人研究领域的热点。仿生机器鱼在水中运输、水下搜救、军事侦察以及海底资源勘探等极为复杂的水下环境有着广泛的应用前景。就目前的机器鱼技术水平而言,单机器鱼在信息的获取、     

多波束前视声呐在潜器避障中的应用研究

介绍了多波束前视声呐特性及其PC104处理机的功能;描述了避障系统的数据采集和传输方法;提出了用基于栅格图标的方法来完整描述声呐探测信息,从而构建出水下局部环境模型;采用带有增长率算子的运动映射直方图算法作为声呐传感器数据后处理算法,合理地表达了声呐数据的不确定性,克服了探测数据中混带的噪声;设计了基于声呐传感器的反应式避障算法,确保潜器能够及时、有效、安全地避开障碍物;最后通过湖上试验,验证了所作研究的正确性及可行性.     

基于Arduino的智能小车避障系统的设计

针对智能小车存在的单面避障缺陷,设计了一种智能小车全方位避障系统,系统以Arduino为主控单元,以Linux为开发平台,通过传感器采集数据,经由程序控制,可实现全方位避障,解决了单面探测中存在的一些问题。实验结果表明,设计的全方位避障系统有效地提高了避障成功率。     

多传感器结合的无人机障碍物识别方法研究

随着无人机越来越多的应用在植保作业中,无人机障碍物识别正逐渐成为研究的重点.由于单一传感器识别障碍物的局限性,提出将毫米波雷达和视觉系统相结合的障碍物识别方法:利用毫米波雷达探测前方障碍物的距离,通过视觉系统检测障碍物的大小形状等信息.视觉系统结合色值提取、形态学处理等方法滤去干扰信息,得到较为光滑的障碍物轮廓,利用坐...     

基于STM32的双足避障机器人设计

本文计了一种基于STM32的双足避障机器人,机器人主体使用超轻材质的铝合金搭建,结构稳定可靠,环境适应能力强.采用高性能的STM32单片机为系统主控芯片,配合外围传感器信息采集系统和舵机驱动控制系统,能够完成自主行走,躲避障碍,路径规划等任务.经实验验证,该机器人系统能很好的实现自主避障行走,可以有效减少机器人在避障行走中对环境的依赖性,满足设计要求.     

武装机动平台测距避障系统设计

为了实现武装机动平台的精准测距和避障,设计本测距系统,采用4组超声波传感器检测武装机动平台周围环境的障碍物信息,以STC12C5412AD单片机为主控芯片,完成武装机动平台测距数据的采集处理,介绍了测距系统的软、硬件设计。该系统设计简单、成本低、实时性好。实验结果表明,该系统具有良好的测距性能,能应用到武装机动平台避障系统中。     

基于深度相机的小型无人机室内三维地图构建

为了解决小型无人机在室内光线不足情况下的避障以及路径规划问题,设计了一种基于深度相机的无人机室内地图构建系统。文中使用Pixhawk控制板和低成本嵌入式结构光深度相机硬件平台,为避障以及路径规划目标提供室内环境信息。采用反传感器模型算法,利用深度相机和位姿传感器提供的信息来筛选处理出有效的障碍物信息,并构建室内的三维地图,其中深度相机通过激光扫描的方式来获取障碍物点云的描述信息,利用位姿传感器获取无人机的高度信息。实验结果表明,使用该系统能够快速获取室内地图,对障碍物的判断准确率比较高,且不受光线影响,可以广泛应用于无人机的室内导航,实现不依赖外部光源的室内无人机地图构建系统。     

动态环境下基于多人工鱼群算法和避碰规则库的机器人路径规划

为了提高机器人路径规划的速度、环境适应能力和高效动态避碰问题,提出了一种基于多人工鱼群的机器人路径规划算法和基于避碰规则库的动态避障算法.该算法中,人工鱼以其与目标点的距离为食物浓度,两个邻近栅格的距离为步长,其觅食行作为默认行为,在一定条件下执行聚群或追尾动作,并采用两鱼群双向搜索机制在静态环境下规划出较优路径.在此基础上,机器人查询动态避障规则库获得避碰方法,从而实现与动态障碍的避碰.大量仿真实验结果表明,该方法具有较高的收敛速度和较强的搜索能力,能在非常复杂的动静态障碍环境中,迅速规划出一条安全避碰的优化路径.     

Propagation of electromagnetic waves at MHz frequencies through seawater

The nature of the ocean environment and its vast size has necessitated the development of sophisticated equipment and techniques for various underwater applications including diver-to-diver communications, ROV/AUV docking, communications and oil and gas explorations. To facilitate scientific exploration a wide variety of systems and vehicles have been developed to operate within the shallow continental shelf region or in deep oceans. For successful underwater electromagnetic (EM) wave operation, knowledge is required of the wave transmission properties of seawater over all distances both short and long. This information is required for such activities such as: sensor systems, imaging, position fixing, measurement of speed, obstacle detection and avoidance, guidance, communication of data/voice and remote control. This paper presents a new approach of EM wave propagation through seawater. The experimental results conducted in the laboratory and the real environment of seawater is presented.