基于MEMS惯性器件的行人室内定位系统

基于惯性传感器的行人航位推算系统不需要预先安装任何基础设备,能自主运行、实现实时行人定位。设计的硬件平台将低成本、低功耗、小尺寸的MEMS惯性传感器与GPS接收机相结合。在室内、城市峡谷等GPS信号不稳定的环境,惯性传感器根据前一GPS定点推算行人行走的相对位置。行人所处位置高度由气压计测量,与平面位置相结合实现三维定位。简单而有效的跨步探测及步长估计算法降低对微处理器的计算及存储要求。利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪、数字罗盘数据,降低方位误差、提高定位精度。室内行人行走测试实验表明:定位误差低于总行走距离的3%。验证了系统的准确性和可靠性,满足行人定位要求。     

基于惯性网络的分布式信息融合算法

分布式导航系统是飞机多传感器导航系统设计的新概念,可以大幅提高系统导航性能和容错水平,并能动态配置传感器功能,但是目前并无完善的信息融合算法与之对应;文章在构建惯性传感器网络的基础上,将多个低成本惯性传感器系统配置在飞机的多个位置以作为网络节点,设计了分阶段处理的分布式信息融合算法,综合利用各节点所测量的惯性信息,最后得到本节点的局部状态估计;通过仿真实验表明,采用此方法,有效降低了导航滤波估计误差,因此,系统导航性能及容错能力得到大幅提高。     

基于多传感器数据融合的人体运动模式识别研究

针对单一传感器在人体运动姿态监测中误差较大的问题,提出了一种基于加速度传感器和陀螺仪数据融合的人体运动模式识别方法。该方法使用陀螺仪输出的人体运动信息对加速度传感器采集到的姿态角信息进行修正,采用卡尔曼滤波算法实现多传感器信息的融合,有效提高了姿态角度测量的准确度。根据人体日常的活动状态构建了基于人体姿态角度特征的隐马尔可夫模型实现人体运动模式的识别。实验表明,该方法比采用单一传感器方法识别的准确率高,可以有效区分不同的日常活动行为。     

基于Kalman滤波算法的陀螺仪动态漂移补偿研究

应用MEMS陀螺仪测量人体手臂运动姿态时,针对陀螺仪受线加速度干扰导致测量姿态发散的问题,提出基于Kalman滤波算法的姿态误差补偿方法;该方法首先将陀螺仪采集到的角速度通过方向余弦算法解算得到姿态角,并将陀螺仪动态漂移造成的姿态角误差视为时变信号,通过建立姿态角漂移误差的状态方程及观测方程,应用卡尔曼滤波算法,实现对姿态角漂移误差的估计,最终达到对陀螺仪动态漂移误差的补偿;实验与仿真结果表明,应用该算法能够有效的抑制线加速度干扰导致的陀螺仪测量的姿态发散,适用于陀螺仪对人体手臂运动姿态的测量。     

基于云-模糊融合技术的电机故障诊断

在传统模糊融合诊断系统基础上加入云模型,运用该模型的正、逆向云发生器、云运算原理,构建了云—模糊融合诊断系统;该系统结合了云模型的模糊性、随机性、统计性,在对电机故障进行决策,不仅有效地解决了传统诊断系统存在单一判别准则无法判别的局限,还拓宽了电机故障模糊判别准则,可有效地评定决策故障结果,使诊断结果更具有客观性与模糊性,最后通过仿真实例表明了新系统具有传统诊断系统所不具备的优势。     

基于RTAI的多数据融合智能检测仪的研制

设计并实现了一种基于RTAI嵌入式Linux实时内核的多数据融合的智能检测仪的研制,针对传感器的非线性输出问题,给出了一种数据重构算法,采用最小二乘拟合与径向基函数残差插值进行融合重构,在增加有限计算量的条件下,提高传感器数据的近似精度;采用ARM11作为主处理器,构建以RTAI硬实时嵌入式系统为主核的管理子系统,采用DSP(TMS320F28335)作为协处理器,构建以μC/OS-II操作系统为辅核的数据采集处理子系统,实现双CPU嵌入式实时系统架构,进行气体检测、风速检测、温度检测、风量检测、通道截面周长及面积测量等;设计了分析判断功能,对检测到的数据进行综合分析,依靠分析决策库,进行决策判断;在多个工业现场测试实验表明,该检测仪具备智能性高、数据实时处理能力强等特点。     

基于QNX SDP的机载测量数据采集系统

航空机载测量数据采集是一种长时间、高效率数据采集过程,需要完成机载任务单元多通道数据的不间断采集,传统的机载测量数据采集系统需要进行多次断电和重新上电工作,不能丢失通电条件下保存的数据,一旦机载任务单元通道突然断电,导致通电条件下数据大量丢失,无法完成机载测量数据的准确采集;设计了一种基于QNX SDP的机载测量数据采集系统,分析了系统硬件数字电路和模拟电路的抗干扰设计,系统软件由采集初始化模块、数据采集模块以及QNX SDP系统时钟定时模块构成,3个模块通过QNX SDP进程管理器基于优先级进行合理调控,分析了基于QNX SDP的PWU人机界面模块组成和主要实现的任务,实现了用户和系统的实时机载测量数据交互;实验结果说明,所设计系统可实现ARINC429机载测量数据的有效采集,并给出ARINC429数据波形图,该系统具有较低的花费、较高的采集效率和精度,在机载测量数据实时采集应用中具有较好的通用性和扩展性。     

国产MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统设计

针对国产MEMS陀螺仪MSG7000D拥有数字输出接口的特点,设计了一种基于FPGA的MSG7000D陀螺仪实时数据记录系统;该系统以FPGA为主控芯片,系统控制模块通过SPI串行通信接口与陀螺仪进行信息交换,从而实现对陀螺仪输出数据的记录、存储;利用三轴位置速率摇摆温控转台对系统设计进行试验论证;试验结果表明,文章设计的MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统有效、实用,为该陀螺仪的后续工程应用奠定了基础,具有一定的工程应用价值。     

基于可靠性模型及数据融合的冷却风扇健康管理算法

针对目前工业领域对冷却风扇的故障预测与健康管理的需求,提出了基于可靠性模型及信息融合的冷却风扇健康管理算法;文中对风扇的主要性能参数进行辨识,包括转速、电流、上升时间、下降时间、温度以及适度,结合风扇故障模型,将冷却风扇健康管理算法分为环境、机械及电子3个模块;利用可靠性模型及信息融合,对风扇状态进行评估以及预测,进而对风扇的剩余寿命及故障进行预测。     

遥测数据选择器的设计与研究

飞行控制组件测试中,多套组件需要在同一温度梯度进行串行测试;针对这一需求,设计开发了一种既可程序控制,又可手动控制的多通道BMK遥测数据选择器;该数据选择器主要包括FPGA模块、通道选通控制地址缓冲模块、BMK接收模块、BMK转发模块、指示电路模块、供电模块和时钟电路模块;该设计以FPGA为核心,功能灵活、结构精简,而且每个通道BMK遥测数据中的各路信号延时可调,提高了BMK遥测数据的传输精度;试验中对BMK遥测数据选择器的5个通道均进行上百次数据帧收发实验,接收数据正确;结果表明,该数据选择器工作稳定,设计合理,而且有效缩短了测试时间,提高了测试效率。     

基于数据同化和差分进化算法的图像融合

针对现有融合方法不易根据后续处理目的对融合规则进行自适应调整,不同方法的优点不易综合的问题,提出一个基于数据同化和差分进化算法的图像融合框架.在该框架下,将基于非采样下的Contourlet变换作为模型算子,离散小波变换作为观测算子,可根据后续处理对图像各个属性指标值的依赖程度确定各个属性指标的权重,构造由图像各个属性评价指标的加权和所组成的目标函数,再利用差分进化算法来优化目标函数,从而获取更合适的图像.二组实验从视觉效果和量化指标(标准方差、平均梯度、熵、空间频率及均方根交叉熵)两方面验证了该框架的有效性.     

基于数据同化和差分进化算法的图像融合

针对现有融合方法不易根据后续处理目的对融合规则进行自适应调整,不同方法的优点不易综合的问题,提出一个基于数据同化和差分进化算法的图像融合框架.在该框架下,将基于非采样下的Contourlet变换作为模型算子,离散小波变换作为观测算子,可根据后续处理对图像各个属性指标值的依赖程度确定各个属性指标的权重,构造由图像各个属性评价指标的加权和所组成的目标函数,再利用差分进化算法来优化目标函数,从而获取更合适的图像.二组实验从视觉效果和量化指标（标准方差、平均梯度、熵、空间频率及均方根交叉熵）两方面验证了该框架的有效性.     

多光谱数据融合和GANs算法的COD浓度预测

水体中过高浓度的有机污染物含量危害巨大,不仅会造成严重的环境污染,而且会危害人类身体健康。化学需氧量(COD)表征了水体中有机污染物的污染程度。提出了一种将紫外(UV)光谱和近红外(NIR)光谱进行多光谱数据级融合(LLDF)和特征级融合(MLDF),进而构建基于生成对抗式网络(GANs)算法的COD浓度定量预测模型。首先按照一定的浓度梯度配制COD标准液样本,分别采集标准液的UV光谱(190～310 nm)和NIR光谱(830～2 100 nm),对获取到的UV和NIR光谱数据进行一阶导数和Savitzky-Golay (S-G)平滑的预处理,消除基线漂移和干扰噪声;基于预处理过的光谱,直接进行数据级和特征级的数据融合,结合GANs算法搭建COD浓度预测模型。并使用评价参数相关系数的平方(R2)、预测值与真实浓度值的均方根误差(RMSEP)和预测偏差来对模型进行评价。结果表明,不论是特征级融合模型还是数据级融合模型都不够理想。分析原因可知,由于UV和NIR波段数据量不均衡,导致NIR波段掩盖掉了UV光谱的模型贡献度,让光谱融合失去意义。为了避免融合失败,拟采用归一化的方法处理多光谱数据,并讨论了标准归一化(SNV)、最大最小归一化(MMN)和矢量归一化(VN)对建模的影响。将经过归一化后的UV和NIR光谱数据再次进行融合,分别作为GANs模型的输入X,将真实测量COD值作为输出值Y,建立不同归一化方法处理后的COD浓度预测模型。建模结果显示,采用不同归一化方法对多光谱数据融合模型的影响较大,不论是数据级融合模型还是特征级融合模型的预测精度较未归一化之前有明显的提升,其中采用最大最小归一化的预测模型效果提升最为明显。与单一谱源的全波长UV波段的GANs预测模型、全波长NIR波段的GANs预测模型进行对比来验证多光谱数据融合GANs预测模型的精度,结果表明：基于UV和NIR光谱的特征级光谱融合模型的R2为0.994 7,RMSEP为0.976,比数据级融合的预测模型误差降低了52.9%,预测回收率为98.4%~103.1%,远好于其他几组,模型的泛化能力更强,预测精度也更高。与单一谱源的预测模型相比,多光谱数据融合能反应更多的水体样品的化学信息,更加全面揭示水体的污染物程度,从不同的层面上反应水体中污染物的差异,为在线监测水体中COD浓度提供一定的技术支持。     

一种基于算法融合的红外目标跟踪方法

视频目标跟踪的难点在于快速、准确地在帧与帧之间匹配目标.由于红外图像目标与背景的反差低,图像的边缘模糊并且灰度级动态范围小,使红外目标跟踪难度比可见光更大.本文提出一种针对红外日标跟踪的融合算法,该方法融合直方图和不变矩的特点.首先利用目标的直方图计算简单快速的特点,由均值平移算法快速找到局部最优解,但由于该局部最优解仪为直方图匹配的最优解,缺少目标形状特征,与实际目标位置存在一定的偏差;其次,利用边缘小变矩作为修正特征修正误差,避免跟踪误差逐渐累计而最终导致跟踪失败,以提高跟踪的稳定性和精度.实验结果表明,该算法能够消除跟踪过程中的漂移现象,提高跟踪精度.     

重离子惯性聚变的研究

本文描述了重离子惯性聚变的研究现状和用于重离子惯性聚变的重离子加速器． The present researching status and the heavy ion accelerators used for inertial fusion of heavy ions are decribed in the paper.     

一种多尺度边缘测度融合加权HD算法

一般的边缘加权Hausdorff算法,由于单尺度边缘检测算子本身对噪音敏感,会造成真实和虚假边缘显著性差异小,从而加权后对噪音鲁棒性改善有限.为此,提出了一种基于多尺度边缘测度融合加权的Hausdorff景象匹配算法.对图像提取多尺度边缘测度后,引入证据推理理论,提出一种双向指数基本置信指派构造方法,并构造出多尺度边缘...     

一种多尺度边缘测度融合加权HD算法

一般的边缘加权Hausdorff算法,由于单尺度边缘检测算子本身对噪音敏感,会造成真实和虚假边缘显著性差异小,从而加权后对噪音鲁棒性改善有限.为此,提出了一种基于多尺度边缘测度融合加权的Hausdorff景象匹配算法.对图像提取多尺度边缘测度后,引入证据推理理论,提出一种双向指数基本置信指派构造方法,并构造出多尺度边缘测度的基本置信指派函数,然后采用冲突再分配DSmT组合规则进行融合.为了进一步区别真实边缘与高频噪音,对加权Hausdorff公式进行了一些改进,给出了更为有效利用融和后边缘测度的加权Hausdorff公式.对可见光和SAR景象的匹配实验证明:本文算法所提取边缘在抑制噪音的同时保留了大量景象细节信息,并通过横向对比验证本文算法提高了噪音鲁棒性.     

A New RWA Algorithm Based on Multi-Objective

In this article , we studied the associated research problems and challenges on routing and wavelength assignment (RWA) in WDM (wavelength division multiplexing) networks. Various RWA approaches are examined and compared.We proposed a new RWA algorithm based on multi-objective. In this new algorithm, we consider multiple network optimizing objectives to setup a lightpath with maximize profit and shortest path under the limited resources. By comparing and analyzing, the pro posed algorithm is much better than the algorithms, which only consider one optimizing objective.     

近红外与可见光双通道传感器信息融合的去雾技术

为了对雾霾天气下的图像进行去雾处理,多幅图像去雾算法是常用的方法之一。多幅图像去雾算法也有多种形式,部分算法面临硬件实现困难、获取途径受限或者可实施性弱等问题,而且多幅图像比对处理时常常涉及图像配准,造成算法的实时性差、计算复杂度高等问题。针对以上问题,提出的算法为多幅图像去雾提供了新的思路,基于双目传感器硬件架构能够同时捕获近红外和可见光图像,将近红外传感器图像作为新的数据源,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,在雾天捕获可见光传感器无法捕获的图像细节,而且硬件实现简单。可见光图像的颜色信息较丰富,近红外传感器图像对近处场景细节的描述能力较好,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,将近红外图像与可见光图像进行融合,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,得到边缘、轮廓等细节信息更加丰富的去雾图像。基于上述思路,借助近红外传感器对边缘细节的描述能力和可见光传感器对颜色信息的反映能力,提出了一种基于近红外与可见光双通道传感器图像融合的去雾算法。首先,将彩色可见光图像转换到HIS彩色空间,分别得到亮度通道图像、色调通道图像和饱和度通道图像。先将其亮度通道图与近红外图像进行融合去雾处理。采用非下采样Shearlet变换（NSST）进行分解,对得到的高频系数进行双指数边缘平滑滤波器保边滤波处理,对低频系数进行反锐化掩蔽处理,通过融合规则和反向变换得到新的亮度通道图像。然后,在对可见光图像的色彩处理中,建立饱和度图的退化模型,采用暗原色原理对参数进行估计,得到估计的饱和度图。最后,将新的亮度通道图像,估计的饱和度图像和原色调图像反映射到RGB空间得到去雾图像。为了验证新算法的有效性,特选取四组雾天拍摄的真实近红外图像与可见光图像进行融合去雾处理,将融合结果与其他两种去雾方法对于彩色可见光图像的去雾效果进行比较。实验结果表明,该算法在提高图像的边缘对比度和视觉清晰度上有较好的效果。并提出将近红外传感器图像作为新的数据源,采用双通道图像融合方法进行去雾处理,为图像去雾提供的新的技术思路是可行的。该算法的优势在于：首先提出将图像融合方法与去雾算法相结合,得到了新的去雾算法的思路。将彩色可见光图像转换到HSI色彩空间,将其亮度通道图与近红外图像采用非下采样Shearlet变换方法进行融合处理,在去雾的同时,可以将近红外传感器图像中的原始细节提取融合到彩色可见光传感器图像中,使得去雾图像中的边缘、轮廓等细节信息更加丰富。其次,提出了在图像去雾算法中采用新的数据源--近红外传感器图像,从图像处理的角度,近红外传感器能够在一定程度上穿透雾霾,对于近处场景细节的描述能力较好,而且硬件实现简单,捕获的图像稍加校正就能实现完全配准,为后续的融合去雾算法带来了便利,为图像去雾提供了新的技术途径和路线。再次,采用的是多幅图像去雾算法,该算法基于双目传感器获取图像,可见光图像的颜色信息较丰富,近红外图像对于近处场景细节的描述能力较好,相对于单幅图像去雾算法,有更好的效果。最后,将可见光传感器图像映射到其他色彩空间,对于每个通道的图像根据其特征有针对性地进行处理。可见光图像的亮度通道图和近红外图像的处理采用了图像融合和增强处理,对于可见光图像饱和度通道的处理采用了图像复原算法,可以从整体上提升去雾效果,对细节特征有了进一步增强。该算法为图像去雾提供了新的技术途径和路线。