恶劣天气下近紫外波段的偏振成像技术研究

针对云层会降低天空光的偏振特性,造成航向角数据误差较大的问题,选用近紫外波段对恶劣天气进行天空偏振模式的探测;首先使用太阳光度计对不同波段的偏振信息进行观测,分析数据变化趋势得出紫外波段对阴云天气偏振光导航存在优势,然后设计了一套偏振信息导航传感器系统,在不同天气下通过切换紫外滤光片实现可见光、近紫外光的交替探测;试验结果表明：在少云、薄云天气采用紫外波段进行探测相较于可见光波段优势明显,解算的航向角误差降低了60.68%;而随着云层的增加,在积雨云天气获得的偏振图像有所弯曲,但太阳子午线的辨识度依然很高,所得航向角数据较为准确,从而验证了近紫外波段在恶劣天气条件下采集偏振信息的优势。     

基于微偏振阵列成像的实时天空偏振光导航

利用最新的IMX250-MZR微偏振阵列芯片,实现了60 FPS以上的实时天空偏振模式测量。在此基础上,对天空偏振角分布图像按照新的参考坐标系重绘,通过提取天空AOP分布图像的对称轴实现航向角的准确获取。实验测试结果表明:航向获取精度超过0. 1°,MATLAB环境下的系统实时导航频率大于20 Hz。     

基于行人运动模态辨识的室内外无缝导航航向算法研究

目前行人导航航向解算算法均基于导航传感器在行人身体上的固定安装模式,或者依赖其他射频信息辅助修正陀螺航向,这极大约束了导航传感器的适用条件.为此,利用陀螺对低频噪声的敏感性及加速度计低频的稳定性,提出了解决行人手持手机稳态查看与非稳态摇摆的运动模态辨识算法和基于时域互补滤波器实现姿态的最优融合方法;研究了改进型互补滤波以消除行人的运动加速度对姿态解算的干扰误差,提高了载体姿态的测量精度;此外,利用磁传感器标定后的数据设计了自适应卡尔曼滤波算法,抑制了航向角的误差发散.经实际数据测试验证,室内外行人手持稳态与非稳态下的航向角测量精度提高了80%,同时大大提高了导航传感器的适用性与便携性,满足实际工程的使用需求.     

仿生POL神经元的偏振光导航传感器研究

概要分析了沙蚁等昆虫视觉系统的偏振敏感机理,设计了一种模仿昆虫视觉系统中偏振敏感(POL)神经元的偏振光导航传感器,阐述了传感器的工作原理和主要功能结构,并给出了传感器的实际检测实验结果.实验结果表明,该传感器实现了类POL神经元对大气偏振信息的快速感知,能够实时获取偏振化方向,且具有较高的精度,能够满足偏振光导航的实...     

基于集成光电探测器的仿生偏振光导航传感器

根据沙漠蚂蚁(Cataglyphis)导航机制设计了一个体积小、集成度高的偏振光导航传感器.传感器采用一个具有多方向偏振检测功能的集成光电探测器采集光信号,减小分立元件带来的安装误差.设计了以MSP430为核心的硬件电路来对电信号进行控制处理,采用分段导航算法计算导航角,提高传感器分辨率;设计了实时信息显示界面,便于实时对传感器进行监测.在室内对传感器进行了性能测试,对实验数据进行处理后得到的导航精度在±0.1°以内.实验证明:该传感器精度较高且性能稳定,有着良好的发展应用前景.     

仿生偏振导航光电测试系统的设计与实现

为了验证仿生偏振导航定向机理和进一步建立高精度偏振导航模型的需要,设计了探测天空偏振光方向信息的光电测试系统,能够测出载体当前方向和太阳子午线之间的夹角。分析了昆虫利用偏振光导航的机理,按照机理设计了相应的硬件系统;推导了偏振光传感器的响应模型,用偏振导航并发式模型对获取的数据进行了处理。实验结果表明了仿生偏振导航的可行性和光电测试系统设计的有效性,为偏振导航的深入研究奠定了基础。     

基于智能粒子滤波的多传感器信息融合算法

针对粒子滤波中存在粒子质量低和粒子贫化的问题,提出了一种基于智能粒子滤波的多传感器信息融合算法。该算法分为两个模块,首先,将多传感器数据发送给相应的粒子滤波计算模块,以优化粒子分布为目的更新建议分布密度;然后,在智能粒子滤波模块中对多传感器数据构造完整的似然函数,引入设计的遗传因子将小权重粒子修正为大权重粒子,近似于真实的后验分布,重采样过程中保留了权值较大的粒子,又避免了粒子耗尽问题,进一步保持粒子的多样性,提高了滤波精度,最终得到最优的估计值。根据实船实验的数据进行了验证,将所提算法应用于GPS/SINS/LOG组合导航系统进行仿真计算验证了其有效性。实例仿真结果表明,所提算法能够得到精确的位置、速度和航向信息,而且也能有效改善滤波性能,提高了组合导航系统的解算精度,能够满足船舶高精度导航定位的要求。     

基于双CPU的多传感器组合导航系统研究

以单片机+DSP双CPU导航计算机构成的嵌入式硬件平台为基础,开展了磁航向辅助的捷联惯导/GPS组合导航系统的研究。采用八位置标定算法消除环境磁场对磁航向计的干扰,提高输出精度;多传感器的信息融合采用低阶卡尔曼滤波器,以满足导航系统导航精度和实时性的要求。针对双CPU导航计算机的特殊结构,设计出了整个导航程序时序控制流程,以实现多传感器数据采集的同步性和实时性。给出了数据采集周期和导航解算周期的时序控制以及双CPU之间的实时数据通信的实现流程,最后,通过实物联调验证了该方案设计是完全可行的。     

双足足球机器人实时避障导航系统研究

介绍了避障控制系统的体系结构和基本步态算法．其次，介绍了路径规划策略，包括避障开始时的全局导航策略和穿越障碍物时的局域导航策略．分析了红外传感器测距实验数据及局域导航实验结果，验证了红外线传感器精确度和导航策略能够满足比赛要求．     

组合导航系统离线信息融合算法

获得高精度的载体实际飞行轨迹,是组合导航系统性能评测的重要手段.从组合导航系统研究出发,针对惯性导航系统、姿态(非姿态)型GPS和大气数据计算机多传感器组合导航方式,实现多传感器信息离线融合算法.同类型导航传感器数据采用加权最小二乘算法,并利用开环卡尔曼滤波实现组合导航的信息融合,在此基础上再进行最优固定区间平滑滤波.仿真实验结果表明,经过上述3步信息融合之后,得到的导航结果精度不仅高于任一个传感器精度,而且高于单独采用卡尔曼滤波的导航参数精度.     

基于MSP430的仿生偏振光导航传感器的设计与实现

根据沙漠蚂蚁Cataglyphis的导航机理,采用分段导航算法研制了以MSP430为控制核心的偏振光导航传感器.该传感器利用分段算法通过变化明显的两路电压信号计算导航角,分辨率高,采用混合信号处理器降低传感器功耗,无线通信方式增加了信号传输距离和灵活性,方便应用.分析了传感器导航机理和分段导航算法;设计传感器的硬件电路...     

基于偏振光辅助定向的车辆自主式导航方法研究

针对车载惯性导航系统运动学辅助算法中, 航向角误差发散,无法长时间得到高精度、高可靠性导航参数的问题,提出一种基于大气偏振光分布规律高精度定向的运动学辅助惯导精度提高算法。通过车载偏振光传感器系统测量解算获得的航向角信息和车辆动态数学模型提供的虚拟位置与速度观测量,与惯性导航系统的输出一起,利用多源信息融合技术进行导航参数的滤波估计,结果能实时反馈校正惯性导航系统和车辆动态数学模型。通过计算机仿真与分析表明,该改进的惯性导航系统辅助方法能够有效抑制航向角误差发散,定位精度较纯惯导及传统惯导运动学辅助方法显著增强,且对最终实现陆地作战车辆精确可靠的自主导航定位具有一定的工程应用价值。     

多核并行DSP光场偏振图像快速处理技术

提出了一种基于光场的偏振图像快速提取及实时处理方法。以多核DSP TMS320C6678为核心处理器,实现了从光场图像的采集到偏振图像的提取以及处理等一系列连续过程。对系统硬件以及软件设计进行了详细介绍。系统采用DSP+FPGA的方式,其中FPGA模块实现cameralink相机接口以及图像采集,DSP模块实现图像的快速处理算法。光场图像采集、偏振图像提取及偏振信息反演及融合算法和软件的优化是保证系统高效工作的关键部分,并且进行了重点讨论,提出了相应的解决方案。实验结果表明,系统实现了多核DSP并行运算处理,比单核DSP运算速度提高4倍左右。     

面向微小卫星的可见光地球敏感器设计

可见光地球敏感器是卫星姿态控制系统中一个重要的姿态测量器件。基于CMOS图像传感器,设计一套面向微小卫星的可见光地球敏感器,设计的该地球敏感器具有结构简单、体积小、重量轻、功耗低的特点。本文从地球敏感器的工作原理出发,提出了整个敏感器的构架,并完成了整套系统的软硬件设计。在图像处理过程中,采用一种新的快速Hough变换,极大提高了姿态测量的速度。测试结果表明该地球敏感器的测量精度约为0.1°,很好满足了微小卫星姿控系统对精度的要求。     

多传感器在确定智能小车安全区域中的应用

智能小车根据不同传感器的信号,按照一定的规则来控制小车的方向角和速度,可以实现自主导航,成功避障是提高非结构化环境中智能小车自主能力的关键问题之一。为了能实现自主避障,提出了一种基于多超声波传感器的信息处理算法,该算法通过对多只超声波传感器的测量数据的处理,并根据处理结果确定小车运动空间的安全区域。实验证明：该方法计算得到的安全区域较为可靠,能为自主避障提供有效的信息。     

汽车电子信息系统设计

针对电子行业和汽车行业在远程通信和信息处理技术中表现出逐渐融合的趋势,提出汽车电子信息系统的设计理念。从硬件组成和软件构架方面给出汽车电子信息系统的解决方案。最后分析了电子导航的一个具体过程。     

Robust feature extraction algorithm suitable for real-time embedded applications

Smart cameras integrate processing close to the image sensor, so they can deliver high-level information to a host computer or high-level decision process. One of the most common processing is the visual features extraction since many vision-based use-cases are based on such algorithm. Unfortunately, in most of cases, features detection algorithms are not robust or do not reach real-time processing. Based on these limitations, a feature detection algorithm that is robust enough to deliver robust features under any type of indoor/outdoor scenarios is proposed. This was achieved by applying a non-textured corner filter combined to a subpixel refinement. Furthermore, an FPGA architecture is proposed. This architecture allows compact system design, real-time processing for Full HD images (it can process up to 44 frames/91.238.400 pixels per second for Full HD images), and high efficiency for smart camera implementations (similar hardware resources than previous formulations without subpixel refinement and without non-textured corner filter). For accuracy/robustness, experimental results for several real-world scenes are encouraging and show the feasibility of our algorithmic approach.     

反坦克弹光纤惯导嵌入式信号采集系统设计与实现

针对战术导弹通用惯性导航系统应用需求设计了一种基于光纤陀螺与石英加速度计传感器的信号同步采集与实时处理硬件系统,完成了方案设计,对各子模块进行了功能划分与指标分配,采用 DSP+FPGA的嵌入式硬件平台架构,实现了三通道电流到频率脉冲的高精度模/数转换,陀螺仪、加速度计敏感的载体三维角运动、线运动测量信号的同步采集与实时处理功能,具有小型化、通用性强的特点,对样机实现的性能指标验证和测试结果符合设计要求。     

基于遗传算法的机械设备故障检测机器人设计

当前故障检测机器人受到超声波影响故障检测存在精准度低的问题,据此提出了基于遗传算法的机械设备故障检测机器人设计。采用AD500-1A型号传感器采集机械设备内外部数据信息,使用等效转换电路使机器人实时感知周围环境变化信息,并利用灵敏度高电子仪器实现机器人传感工作;使用2路200万数字网络高清摄像头,监视整个机械设备,获取机器人结构通信、管理和运动信息;将proGee0813型号芯片作为导航设备定位芯片,根据实际需求获取信号指令,并选定机器人行驶路径;通过Unity与UE4引擎虚拟现实硬件交互设备进行故障定位追踪;利用关节装置连接车轮前臂和上臂,实现不同磁铁吸附与脱离,依据机器人结构,完成机器人硬件结构设计。采用遗传算法确定导航适应度函数,通过机器人视频采集信息,设计预警功能,并利用机器人即时生成设备故障图像,依据实现流程,在超声避障功能支持下,完成机械设备故障检测。由实验结果可知,该机器人检测精准度最高可达到0.96,提高了机器人检测鲁棒性。