基于wMPS和模糊控制的AGV路径规划控制

针对大空间自动导引车(AGV)的高精度路径规划控制应用,提出一种基于工作空间测量定位系统(wMPS)和模糊控制算法相结合的应用模式。事先规划好AGV路径,采用wMPS对AGV实时位姿进行精确测量,通过模糊控制算法输出实时调整AGV的前进速度和旋转角速度。算法仿真与实验结果表明,AGV的定位精度优于2.5 mm,能够保证AGV的动态导航和定位精度。     

室内可见光通信高精度定位系统设计

基于接收信号强度算法的可见光室内定位系统具有结构简单的特点,但是由于漫反射信道、系统噪声等因素,其定位精度受到很大限制,为此提出使用人工神经网络对室内可见光信道参数进行学习,拟合室内信道参数的真实值,实现高精度定位。首先,使用CDMA调制技术消除室内可见多参考点光通信带来的码间干扰问题,CDMA解扩信号经过归一化操作后输入人工神经网络对坐标函数进行训练,使之拟合室内可见光通信信道参数,估计出接收机到各个LED参考点之间的空间距离。其次,由于神经网络训练数据噪声及接收机信号噪声会影响定位精度,我们提出使用Newton-Raphson迭代法,进一步逼近测试点的真实坐标。实验结果表明,在1 m×1 m×1. 2 m的室内可见光通信定位系统模型中,本系统在二维定位应用时平均定位误差为0. 87 cm;在三维定位应用时平均定位误差为1. 47 cm。本文提出的基于接收信号强度的可见光室内定位系统,使用CDMA调制技术,接收信号经过解扩后输入人工神经网络对信道参数进行距离估计,为了进一步地减小噪声等随机过程带来的定位误差,提出一种定位专用的定位坐标解迭代逼近算法,结果表明本系统在二维定位及三维定位均可实现很高的定位精度。     

基于RFID和WSN仓储车辆定位系统设计

通过研究基于无线传感器网络的定位技术和无源超高频RFID的定位技术,提出了一种WSN-RFID协同精确定位方法对仓储运输车辆进行定位,并采用该方法设计了具有定位功能的智能小车,实现了对小车的区域定位和精确定位;文章详细阐述了RFID和WSN基本原理以及定位技术,给出了WSN与RFID硬件设计框图,搭建了仓储车辆定位系统硬件平台;通过对智能小车的定位功能进行测试,定位精度达到了86.5%,验证了WSN-RFID协同精确定位方法的有效性与可行性。     

基于混合高斯模型测距误差修正和EM-SOM的节点定位算法设计

针对RSSI信号强度定位方法中当发射节点和接收节点之间的无线电传播路径被障碍物阻挡而造成噪声误差,使得节点定位欠精确的问题,设计了一种基于混合高斯模型进行测距误差修正和EM-SOM的节点定位算法;首先,通过混合高斯模型对RSSI获得的测量距离误差进行建模,通过EM方法对混合高斯模型中的各参数即各高斯模型的权值、均值和协方差进行训练,采用自组织的SOM对测量距离样本进行聚类,获得各高斯模型的初始权值,最后,将测量距离输入训练后的高斯模型获得较为真实的距离值,并通过极大似然估计进行节点的定位;实验结果表明文中方法能对具有噪声误差的节点进行定位,且相对其它方法,具有平均定位误差和均方根误差小的优点,具有较大的优越性。     

一种自适应煤矿井下环境的加权质心节点定位算法

为提高煤矿井下无线传感器网络节点定位精度,提出了一种自适应煤矿井下工况环境的加权质心节点定位算法;在信标节点双链式部署结构的基础上,首先利用未知节点周围RSSI信号强度最大的信标节点之间的位置信息和信标节点的平均RSSI值自适应地估计环境参数,再应用无线信号强度衰减模型计算未知节点到信标节点的距离,最后采用加权质心定位算法的平均值确定最终的节点位置坐标;仿真实验结果表明,所提出方法的平均定位误差为0.94 m,有效降低了环境因素及RSSI的随机性对定位精度的影响,可用于煤矿井下无线传感器网络节点实时定位系统中。     

基于机载光电平台的双机交会定位方法

根据现有无人机光电定位方法对动态目标定位的局限性,借鉴光电经纬仪角度交会定位方法,提出改进的基于机载光电平台的双机交会定位系统.介绍了交会定位系统的构成及其工作原理,构建辅助坐标系,对视轴向量进行齐次坐标转换,建立双机交会定位模型.研究了交会定位中载机相对目标位置对定位精度的影响,给出了理想的测量位置,得到最优定位位置,最优交会角为69.984°.最优位置下,当目标距离双机基线20km时,定位均方根误差为38.043 4m.分析了卡尔曼滤波对定位结果的影响,建立合适的滤波模型,滤波后的定位均方根误差减小到13.584 2m.     

两步法提高时延差估计精度的分析和实验验证

为提高短基线水声定位系统的定位精度,对利用两次估计提高时延差计算精度的方法进行了理论分析、仿真和实验验证,并给出了具体的实现步骤。该方法将时延差估计值分解成了时延差初测值和时延差修正值,前者直接利用相关函数包络求解,后者与相关函数相位差之间存在映射关系,通过频域的相位差估计获得。仿真和实验的结果显示,采用这一方法能够获得很高的时延差估计精度。两步法具有很强的实用性,可以有效的提高短基线水声定位系统定位精度。     

浅海中运动声源径向速度与距离的无源估计

针对浅海波导中声源距离的无源估计问题,提出了一种环境参数和声场模型无关的、不依赖于引导声源的运动声源径向速度以及距离估计方法。该方法首先通过双水听器低频声场强度距离波数谱变换(R-K)的相位差获得干涉简正波水平波数,对水平波数轴定标来估计运动声源的径向速度。进一步地,对接收信号自相关函数进行WARPING变换得到运动声源距离的无源估计。对于反射类简正波为主的声场,在某一假定距离下根据某两时刻接收信号WARPING变换后干涉简正波谱峰频率与假定距离的关系估计距离;对于反射类或折射类简正波为主的声场,根据两个时刻接收信号的β-WARPING变换后干涉简正波的脉冲时延估计距离的值。数值仿真分析了等声速、负梯度以及温跃层3种水文环境下的噪声以及环境宽容性,结果表明径向速度与距离的估计不依赖于环境参数。利用2005年北黄海实验数据验证了方法的可行性,径向速度与距离的估计值与实际值符合良好。      

动态加权的多频段距离特征量数据融合方法

距离特征量反映了目标距离变化规律,该观测量可由基于LOFAR谱图的距离特征量提取方法得到。为解决单一频段提取的距离特征量精度不高的问题,本文基于最优加权平均法,提出了多频段距离特征量值提取技术。针对该方法在实际应用中无法准确得到距离特征量解算值误差的标准差,提出了一种对方差进行实时估计的动态加权融合方法。试验数据处理结果表明,融合后精度明显提高。     

基于倾斜阵的距离与方位联合估计*

针对阵列倾斜引起的阵不变量方法定位精度下降的问题,该文结合倾斜阵声源定位的三维模型提出一种基于倾斜阵的距离与方位联合估计算法。该算法通过联合自校正方位距离联合估计方法对阵列倾角在声源-接收平面的投影量进行估计和补偿,改善目标距离估计误差的同时,利用匹配出的阵列倾角投影量反向估计目标方位,获得对声源二维位置的估计。通过仿真验证了该算法能够在阵列倾角较小时实现目标方位与距离的联合估计。     

自动引导车电池SOC估算方法研究

自动引导车(AGV车)工况特殊,电流积分法估算电池剩余容量(SOC)误差较大,而且存在累积误差。为了提高AGV车电池剩余容量估算的准确度,对扩展卡尔曼滤波法估算AGV车电池剩余容量进行了研究,分析了AGV车特殊工况,提出将扩展卡尔曼滤波法的滤波增益改进为动态调整滤波增益,有效提高扩展卡尔曼滤波法的跟踪效果。实验表明使用扩展卡尔曼滤波法估算AGV车电池剩余容量精度较高,采用动态校正的滤波增益提高了估算过程的跟踪效果,解决了AGV车电池剩余容量估算不准确的问题。     

基于广义合成阻抗超声传感器电端匹配的研究

超声波测距具有非接触、高准确度、价格低和使用方便等优点,被广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活,如无人驾驶汽车、机器人、液位计等。在这些应用中,超声波传感器是应用中的最关键部件之一。因此,本文在分析了超声波传感器在谐振频率点等效电路的基础上,分别采用无源电感和有源电感对超声换能器的发射探头和接收探头进行电端匹配,提高了收发探头的效率。实验表明,匹配方法是有效的。     

Effect of sparse basis selection on ultrasonic signal representation

Recently, adaptive sparse representations of ultrasonic signals have been utilized to improve the performance of scanning acoustic microscopy (SAM), a common nondestructive tool for failure analysis of microelectronic packages. The adaptive sparse representation of an ultrasonic signal is generated by decomposing it in a learned overcomplete dictionary using a sparse basis selection algorithm. Detection and location of ultrasonic echoes are then performed on the basis of the resulting redundant representation. This paper investigates the effect of sparse basis selection algorithms on ultrasonic signal representation. The overcomplete independent component analysis, focal underdetermined system solver (FOCUSS), and sparse Bayesian learning algorithms are examined. Numerical simulations are performed to quantitatively analyze the efficiency of ultrasonic signal representations. Experiments with ultrasonic A-scans acquired from flip-chip packages are also carried out in the study. The efficiency of ultrasonic signal representations are evaluated in terms of the different criteria that can be used to measure its performance for different SAM applications, such as waveform estimation, echo detection, echo location and C-scan imaging. The results show that the FOCUSS algorithm performs best overall.     

基于压缩感知估计的GIS击穿放电定位方法研究*

经典的空间谱估计方法,如多重信号分离(MUSIC)方法,对噪声敏感,难以在低信噪比环境中有效地进行波达方向估计。为提升在复杂电力环境中的气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)击穿定位能力,该文提出了一种基于极化内插的压缩感知波达方向估计方法 CSP-DOA。该方法对传声器阵列接收到的数据进行建模,形成多测量矢量模型,结合压缩感知中稀疏重构技术进行波达方向估计;同时,该方法还采用极化内插技术解决了稀疏重构中的费网格问题,进一步提升了波达方向估计精度及计算效率。通过数值模拟对算法的定位效果进行了分析,仿真结果表明CSP-DOA方法对于击穿信号有更好的定位效果。结合可见光图像匹配实现了GIS击穿信源的二维可视化定位,在某高压大厅的GIS模型上进行耐压击穿定位试验研究,试验结果进一步验证了该文方法可较好的应用于GIS的击穿定位。     

A study for high accuracy real-time 3D ultrasonic location system

We discussed a high accuracy real-time 3D ultrasonic location system in this article. The signal received was sampled after it passed the TGC and the logarithmic amplifier. Inside the DSP, we used the dynamic threshold tracing technique to improve the accuracy. The result was processed with Weighted Arithmetic Average. By testing the 40 kHz 3D location system, we have arrived at the accuracy of 1 cm.     

超声波多点定位

介绍了利用超声波对多个物体进行定位的装置及方法,利用2个超声波收发传感器接收每个物体的反射波,并通过一定的算法计算出每个物体的位置.该装置可对二维空间内多个物体进行定位,并可对其测速、跟踪,甚至测出物体轮廓.     

超声导波管道缺陷定位方法研究*

本文提出了一种基于多换能器的超声导波管道缺陷定位方法,利用两个环形换能器阵列分别接收与缺陷相关的反射信号和透射信号,实现管道缺陷轴向及周向定位。首先利用变分模态分解法对信号进行滤波,在滤除噪声的基础上对信号进行小波变换,获得缺陷反射的导波时频信息,根据反射波的渡越时间计算缺陷在管道轴向的位置。在缺陷的周向定位上,提出一种损伤指数迭代方法,根据透过缺陷后导波的损伤指数来计算缺陷的周向位置及周向长度。仿真和实验结果表明,本文所采用的方法能够较为准确的测量出管道上缺陷的位置及周向长度。     

A novel location estimation based on pattern matching algorithm in underwater environments

In this paper, we present a novel approach based on pattern recognition to treat the underwater localization. The goal is to achieve underwater localization by the pattern matching algorithm. It should be noted that the reflected signals in underwater environments do not affect our location estimation. Therefore, the underwater localization in this study is straightforward and efficient by using the pattern matching algorithm. We exploit the maximum likelihood (ML) to perform our study. Initially, the underwater signals are collected by the sound receiver at some sampling locations. These signals are suitably processed by the ML models and are stored in database. The test location in real-time is estimated through the database. Experimental results show that good accuracy of positioning can be obtained by proposed schemes. The proposed localization schemes can be applied to many other applications in underwater environments.     

Hand gesture pointing location detection

Gesture recognition has been implemented in many systems for different purposes. The way it is used can be different from system to system. Few used them as touch objects using sensors while few use them as pointing object where the camera is in front of the hand, but the location is being pointed by human, can be detected only if the camera is behind that person. This paper presents an automatic system to detect the location on the wall where the user is currently pointing by his hand. This is done with the detection of head and both hands. The shoulders and elbows’ locations are identified using geometry analysis to understand the current gesture of the human and finally the direction where user hand is pointing would be detected. The face was detected using Haar classifier and shoulders were estimated using the rectangle method near the head. This method does not work in poor illumination conditions and is made to detect only one person at a time. Also user is supposed to wear half sleeve or sleeveless shirt for the better segmentation.     

各向异性焊缝中超声相控阵瞬态声场仿真及缺陷定位方法

针对多层各向异性奥氏体不锈钢焊缝中超声相控阵瞬态声场的仿真问题,提出应用高斯声束等效点源模型计算宽带离散化的多个单频稳态声场,通过傅里叶变换将其拓展为瞬态声场,并分析了声场转换过程的主要影响参数。该方法可快速计算焊缝内部超声相控阵聚焦声场的瞬态能量分布和任意一点的时域波形信号。在此基础上针对多层奥氏体不锈钢焊缝内部缺陷的超声相控阵成像检测问题,提出利用上述时域高斯声束法对多通道缺陷散射信号进行时间反转计算,并根据时域声场焦点确定缺陷位置。最后通过实验,验证使用此方法检测实际奥氏体不锈钢焊缝试块内部缺陷的效果。结果表明,提出的方法能够确定缺陷位置,且计算速度快、运算量小,适合作为多层介质内部缺陷实时成像的声场仿真模型。