基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计

磁共振系统梯度线圈设计是一个多目标优化问题,在设计时需要综合考虑能耗、磁场能、线性度等设计要求.这些设计要求通常难以同时获得极小解,因此在设计梯度线圈时需要权衡线圈的各方面的设计需求.本文基于柱面可展性和流函数设计方法,结合Pareto优化方法实现了在超椭圆柱设计表面上梯度线圈的多目标设计.分别分析了磁场能、能耗目标对梯度线圈线性度、线圈构型的影响;并在Pareto解空间中分析各目标的相互变化关系,通过数值算例验证了该方法在超椭梯度线圈设计时的有效性与灵活性.优化结果显示,在满足线性度误差小于5%,能耗与磁场能分别小于用户设定值的设计约束下,梯度线圈的多目标设计存在多个局部优化解.该方法可以直观地比较相同目标函数值的情况下各单目标的具体表现,有利于实现不同的设计要求下梯度线圈的最终定型设计.     

非合作目标光频扫描干涉信号快速检测方法

研究非合作目标光频扫描干涉信号的快速检测方法,采用稀疏傅里叶变换算法快速求解距离谱,通过引入综合Rife算法精密校正距离谱,可大幅提升解算效率,保证解算精度。实验结果表明,所设计的硬件检测单元能够高效采集并处理不同粗糙度、入射距离及入射角度的非合作目标干涉信号,2 MB数据的处理时间为0.1224 s,在12 m范围内测距误差小于13μm,标准差优于10μm。     

一类非线性波动方程的精确行波解

利用改进的G’/G展开方法,借助于计算机代数系统Mathematica成功获得了一大类非线性波动方程一系列新的含有多个参数的精确行波解.这些解包括孤立波解、双曲函数解、三角函数解.     

基于FPGA和DSP的微型惯导系统

 惯导系统的硬件组成直接影响到系统的体积和解算速度,构建合理的硬件系统直接关系到惯导系统的精度指标。针对某小型惯导系统对体积和解算精度的特殊要求,解决已有微型惯导系统的方案缺陷,提出一种工程实用强的惯导系统。该系统用FPGA作为采集控制惯性传感器的核心芯片,设计了并行采集方案,32位浮点型高速DSP实现惯导解算。经过转台测试与外场试验表明：系统具有抗干扰能力强、实时响应迅速、惯性单元标定简便、易实现等优点,系统指标完全满足原设计要求。     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

正弦量加减运算的图形化用户界面(GUI)设计

1 引言 正弦函数其加、减、求导、积分运算后仍是同频率的正弦函数,若用三角函数法或相量法来计算电路中两个同频率正弦量之间的问题,运算量大,比较繁琐.MATLAB是MathWorks公司开发的跨平台的用于矩阵数值计算的简单高效的数学语言,具有强大的数值计算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境.     

基于DSP、ADC应用的转台角度解算及补偿技术

设计了一种高速、高精度旋转变压器 数字转换器,在正弦激励载波的正、负峰值处使用ADC(模数转换器)对旋转变压器的正、余弦模拟调制输出采样,在DSP中利用采样值进行软件解算与处理,最终获得双通道旋转变压器的角度。提出一种对旋转变压器正余弦输出相位和幅值误差的补偿方法,并给出了确定误差参数的具体方案,以及此时解算角度象限的判定方法。实验结果表明,提出的低成本解算系统计算速度快,静态解算精度达到0.01以上,动态解算精度达到0.05以上。     

高准确度多频调制激光测距算法研究

针对传统的激光测距仪测量准确度低、实时性差等问题,结合正交相位检测和坐标旋转数字式计算机角度解算方法,设计了一种多频激光测距系统.系统中采用改进的正交算法对噪音环境下的测距相位差的正切值进行计算,再通过坐标旋转数字式计算机角度解算方法计算出测距相位差,该方法有效地提高了测距准确度并大大降低了系统的运算量.在采样频率50...     

平面应变问题广义有限元法

结合广义有限元和理性有限元,针对平面应变问题提出一种广义四边形单元.该单元考虑泊松效应,以节点位移自由度约束弹性力学平面应变方程的半解析解,构造单元位移模式的附加项,较准确地反映真实位移场,提高了单元的计算精度.首先推导广义单元及其等参单元的形函数,之后设计分片试验和数值算例来验证单元的精度,数值算例表明,在规则和非规则网格下新单元计算精度均优于传统有限元和广义有限元.新单元精度高且易于程序实现,可应用于实际工程的结构分析.     

新型指挥仪模拟器的分析与研究

针对美国6S04指挥仪模拟器中几种运动方式的输出波形,研究和分析了新型模拟器关于正弦、等速、方波、等速 方波以及阶跃等运动方式的数学模型和实现方法。对于新型模拟器中正弦运动的函数计算,采用建立正弦快速查表和定时中断程序结合的方法实现。并以建立的正弦和等速运动的数学模型为例,对模拟器中正弦和等速运动曲线图进行分析和验证。在某模拟器的设计中,该数学模型结合虚拟仪器技术,得到很好的应用,避免了模拟器中复杂的电子线路设计。     

基于一维查找表的相移结构光实时相位计算

We propose a fast phase decoding algorithm based on a one-dimensional look-up table. Firstly, according to the property of the arctangent function in the phase calculation formula, the phase relationship between the four quadrants is obtained. A linear function is used to map the coordinate points in the first quadrant to a discrete integer interval, and a one-dimensional look-up table of phases is established in advance by combining the interval with the linear function. In the process of phase calculation, firstly, the index of the one-dimensional look-up table is calculated by using relevant information to directly obtain the phase value, and then the phase value is adjusted by the linear interpolation method and phase relationship to obtain the final real phase. Experiments have verified the effectiveness of the proposed algorithm. Compared with the traditional phase calculation method, the proposed method can improve the speed by 3.97 times, 1.29 times compared with the traditional polynomial approximation algorithm, and 1.20 times compared with the traditional one-dimensional look-up table algorithm.     

制冷机驱动控制器中基于dsPIC的SPWM高效生成方法

文中介绍了制冷机驱动控制器中,基于dsPIC6015实现的SPWM数字化逆变控制信号的高效生成方法。阐述了SPWM逆变的基本概念和原理,及基于dsPIC实现下的发生方法和硬件原理、配置方法,以及软件的编写。利用近似值查表法和C语言与汇编混编的方式,对程序进行了优化设计,大大减少了PWM的实时计算量,极大的提高了程序运行速度。采用此种方法设计的程序拥有极高的运行效率和极低的CPU占用率。采用DSP芯片数字化生成SPWM驱动信号,以代替模拟器件的方法具有空间紧凑、可靠性高、波形精度高、编程调整易等特点,对实现红外、超导制冷应用中高温控精度要求和小型化具有较好的工程实用价值。     

串口扩展芯片XR16L784在水文监测系统中的应用

为了解决系统设计中单片机串口数量较少不能同时满足多路串行通信的问题,通过对现有串口扩展技术进行对比分析,并针对水文监测系统的应用需求,提出了基于芯片XR16L784完成串口扩展的设计方案。介绍了串口扩展芯片XR16L784的硬件设计和软件编程的具体实现方法,并在水文监测系统上进行了实验验证。结果表明：串口扩展芯片XR16L784可有效实现多个串口扩充,扩充后的串口通道能够在不同波特率下稳定、可靠实现数据双向传输。串口扩展方案解决了在多路串行通信系统中系统主控单元串口数量有限的问题,在水文监测系统中体现出很好的实用价值。     

远距离多源图像融合系统实时配准设计

为了实现全天候多波段远距离实时图像监控,设计了具有微光、红外和可见光融合的光学前端,对多源图像进行实时配准研究。在平行光轴的基础上,通过计算不同视场图像的成像视差,计算仿射变换需要的参数,采用双线性内插算法弥补红外在成像方面与可见光图像的差别,将红外图像的变换制作成查找表存储在图像处理器DM642中,系统通过硬件查找表可以快速实现不同图像的配准变换,实现同步视频的实时配准与融合。实验表明:该设计能够准确地实现多源图像的实时配准,系统经过图像配准、图像融合和伪彩变换处理后的时间约为24.3 ms,系统探测距离大于3 km。     

某型火控雷达维修训练模拟器设计与应用

为了提高教学效果,减少实装损耗,加强新装备保障能力,研制某型火控雷达维修训练模拟器;该模拟器以网络化主控计算机单元为核心,由实装操作分系统、虚拟装备分系统、实装部组件分系统、动感分系统、联动分系统组成,具有操作训练、维修训练、武器系统联动训练及训练评估等功能,解决了新型雷达装备教学与训练中实装损耗大、装备数量少、训练效率低等问题;该模拟器已用于多个雷达专业的操作、维修、综合演练等教学实践中,与以往的训练设备相比可操作性好,应用范围广,教学效果明显;文中介绍了模拟器的功能结构、硬件设计、软件设计及其应用。     

线阵CCD测径装置的设计

介绍线阵CCD测径装置的基本原理、硬件构成和软件设计。该装置结构简单、测量精度高，可对线材直径进行非接触、自动在线检测，其硬件部分采用新型8751单片机作为主机，软件使用汇编语言。线径测量范围为φ2—50mm，测量精度优于0．01mm。     

基于USB总线的离散量接口设计与实现

为了满足航空电子仿真系统对离散量输入输出控制的需求,设计开发了一种基于USB总线的离散量输入输出接口。该接口采用USB芯片CH375完成板卡与主机数据通信,51单片机作为主控制器,CPLD实现地址译码和逻辑控制,光耦和继电器分别为输入和输出隔离器件,具有采集56路光耦输入信号和56路继电器输出信号的功能。论文详细探讨了系统总体设计、硬件实现、软件配置和工作流程,给出了系统硬件的框架结构、软件架构,详细讨论了系统的驱动软件开发。该接口满足不同仿真系统离散量输入输出的需要,具有稳定性高、可热插拔、通道数目可变的特点,在工程应用中收到了很好的效果。     

基于正弦波磁光调制的方位失调角精确测量方法

针对传统基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统存在测量精度不高的问题,提出了一种新的系统方位失调角测量模型以提高系统测量精度。通过分析传统的基于正弦波磁光调制的方位失调角测量原理发现,由于采用省略高阶项的贝塞尔函数展开式表示磁光调制后的信号,引入了信号截断误差和方法误差,影响了系统测量精度。在分析基础上推导建立了一种基于纯三角函数表示的无理论误差的方位失调角测量新模型并进行了仿真。仿真结果表明,利用推导建立的失调角测量新模型,系统测量精度明显高于传统方法,这对重新理解基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统原理、提高系统测量精度具有一定的参考意义。     

Some engineering issues of an FBG sensor with the dual gratings parallel matched interrogation method

The key issues of engineering application of the dual gratings parallel matched interrogation method are expanding the measurable range, improving the usability, and lowering the cost by adopting a compact and simple setup based on existing conditions and improving the precision of the data-processing scheme. A credible and effective data-processing scheme based on a novel divisional look-up table is proposed based on the advantages of other schemes. Any undetermined data is belonged to a certain section, which can be confirmed at first, then it can be looked up in the table to correspond to microstrain by the scheme. It not only solves inherent problems of the traditional one (double value and small measurable range) but also enhances the precision, which improves the performance of the system. From the experimental results, the measurable range of the system is 525 με, and the precision is ±1 με based on normal matched gratings. The system works in real time, which is competent for most engineering measurement requirements.