基于多维标度和局部成本函数最小化的传感器节点定位算法

在无线传感器网络的各种应用中,都需要知道传感器节点的相对或实际位置,所以实现传感器节点的定位是一项非常重要的任务.基于多维标度技术,提出了一种新的迭代分布式加权定位算法.通过对多维标度技术原理和分布式加权多维标度算法的分析,提出了新的局部成本函数和权值函数,从而得到一个模糊加权局部成本函数;得到每个传感器与其全部相邻节点的位置测量值和初始位置的估计值;最后通过最小化其相应的局部成本函数得到每个传感器的位置估计更新方程.仿真结果表明,提出的定位算法不仅能够减小定位误差,而且还可以降低收敛时间.     

灌溉水库宽浅型优化调度目标函数改进及应用

对于灌溉水量时程分配问题,由于需水过程不均匀且时程关联性较强,采用宽浅型优化调度模型解决更加合理。根据宽浅型目标的含义,解析分析了缺水率平方和最小的目标函数。结果表明,该目标函数并不能得到缺水率均匀的供水过程,缺水率与需水量成正比;借鉴缺水率平方和最小目标函数的基本形式,考虑水量平衡约束,构建拉格朗日函数,导出了能得到缺水率均匀的新目标函数;考虑到农作物不同生育期的缺水敏感性不同,引入水分敏感系数,构建了加权缺水率均匀目标函数。通过多种来水过程的实例分析,验证了改进目标函数的合理性和有效性。     

结合传感器阵列和BP神经网络的挥发性有机物定量检测系统

为了快速准确获得挥发性有机物浓度,提出了一种基于金属氧化物气体传感器阵列和BP神经网络的挥发性有机物定量检测系统。首先,使用4个金属氧化物气体传感器组成传感器阵列,将被测气体组分与浓度转化为电信号波形,对传感器阵列信号进行特征提取得到特征矩阵;然后,使用BP神经网络实现目标气体浓度的检测,对BP神经网络拓扑结构设计与参数进行优化;最后,使用遗传算法提高BP神经网络检测精度。采用该检测系统检测混合气体中挥发性有机物异戊二烯浓度,检测结果表明,异戊二烯、氨气混合气体和异戊二烯、丙酮、乙醇混合气体中异戊二烯体积分数的均方根误差分别是0.058和0.077,系统满足挥发性有机物定量检测均方根误差低于0.1的要求。     

分布式传感器网络中基于数据融合的目标定位算法研究

利用分布式传感器网络以及数据融合方法来提高探测系统的检测与定位精度正在成为研究的热点。提出了一种应用于分布式传感器网络中的数据融合算法,通过对各个传感器节点的定位信息的加权求和来进行数据融合,用来提高探测系统目标定位的精度。算法采用两级自适应调整得到最优加权因子。首先利用线性最小方差估计(LMSE)算法得到权系数的初始值,然后利用训练节点和递归最小二乘(RLS)算法自适应地调整达到最优。对静态和运动目标的定位数据融合算法进行了仿真。仿真结果表明,相比单节点定位,融合算法的定位精度有约一到两个数量级的提高。     

基于移动传感器网络的气体源定位

针对目前基于无线传感器网络定位气体源方法中存在的因探索区域尺寸、边界等先验知识缺失而造成节点部署困难的问题,提出了一种使用有限个低成本机器人构成移动传感器网络进行气体源定位的方法.该方法中,首先以期望拓扑结构排列的移动传感器网络节点采集气体浓度并上传至上位机;然后上位机使用非线性最小二乘方法对气体源位置进行估计,并将位置估计结果发送给移动传感器网络节点;最后由移动节点计算出目标位姿,并采用饱和控制的方法镇定到该位姿.通过上述步骤的不断循环,移动传感器网络最终将移动到气体源附近,从而实现对气体源较为精确的定位.室内自然通风环境中,使用6个自制的机器人组成具有固定圆形拓扑的移动传感器网络进行了气体源定位实验.实验结果表明,适当选择拓扑半径,该方法可在6,min左右实现精度为30,cm的气体源定位.     

有害气体检测的电化学技术的应用发展

介绍了电化学气体传感器发展过程、技术原理以及相应电化学检测类型的应用。进一步概述了电化学气体传感器的主要研究内容。简要介绍了气体检测的电化学工作原理及其检测手段发展;并通过检测原理不同,概述了有害气体检测的诸类电化学检测方法,分析了各类检测方式的优缺点。探讨了电化学气体传感器对多种有害气体浓度检测和种类检测的技术途径、最新应用;并根据现有研究成果,提出了在气体传感器检测方式迅速发展的阶段,电化学发展及其所蕴含的潜在动力及意义。     

密闭空间内的传感器最佳放置位置研究

提出了监测密闭容器内的气体浓度的两个最佳传感器放置位置标准,分别以气体浓度达到给定值的时间最短和在给定时间内气体浓度最大为目标建立了模型,并研究了其优化算法,优化算法运用有限元算法计算得出密闭空间内各点的气体浓度,根据记录的气体浓度值利用查找算法和排序算法进行优化计算,得出最佳传感器放置位置,最后给出了一个仿真应用实例,计算结果表明了这两个最佳传感器放置位置标准的合理性以及优化算法的准确性。     

基于恒流桥的醇系物气体检测模型设计与实现

设计了一种基于恒流桥的SnO2气敏传感器检测模型,该模型利用恒流源实现气敏元件阻值与输出电压呈线性关系,以提高气敏传感器检测准确度.实验结果表明传感器阻值随甲醇、乙醇、丙醇气体浓度增加呈乘幂函数衰减规律变化,检测浓度范围为0～1569.00mg.m-3,并对一定浓度范围实验数据进行归一化处理,能进一步提高测量准确度.     

基于感兴趣区域的机器人抓取系统

智能抓取机器人能够代替人类完成高强度工作,为实现物体的准确定位,提升机器人抓取的成功率,对基于感兴趣区域的机器人抓取系统进行研究。对深度相机进行标定,对深度卷积神经网络损失函数进行改进,使用焦点函数代替传统的交叉熵函数,训练模型,得到目标的类别、二维包络框中目标的像素坐标值与深度值等信息。利用手眼标定方法将深度传感器坐标转换到机械臂基坐标系下,依据相机成像原理完成物体的定位。通过机器人逆运动学求解关节角度,驱动机器人实现抓取。对实验过程进行分析,在aubo_i5机械臂上进行实验验证。实验结果表明,目标的识别定位误差较小,平均精度值提升了2.36%,抓取的平均成功率达到93.4%,较改进前提升了13.4%,能够满足机器人抓取的需求。     

基于ZigBee技术的瓦斯气体浓度红外探测警报系统

针对当前甲烷传感器技术普遍存在的问题,以及检测条件受环境因素制约大,甲烷浓度检测不标准,操作繁琐等状况,给出了一种基于红外吸收光谱技术来测量矿井内瓦斯气体浓度的设计方案和实现方法.采用依据气体分子红外选择性吸收理论的传感器,由差动放大电路将微弱信号放大,通过CC2530模块进行数据处理,并将数据无线传输到监控中心,最终实现瓦斯浓度超标后的报警功能.     

一种新型传感器的圆环检测算法研究

在工业测量领域中,测量精度是尤为关键的指标,旋转对称三角传感器可以将物体的测距转化为测量成像圆环的半径.文章针对旋转对称三角传感器得到的圆环图像,在快速定位圆心和半径的基础上,利用亚像素定位技术,在亚像素级别进一步精确检测出圆心和半径;选择合适的亚像素算法建立适当的目标函数,圆环检测问题最终被归结为多参数无约束优化计算问题;介绍了用于圆环检测的3种优化算法,并通过实验分析比较3种优化算法的检测精度和性能.     

基于全通滤波网络的土壤含水率传感器的设计

土壤水是土壤的三大组成物质之一,对植物生长起着十分重要的作用。通过对土壤含水率的实时监测,可以动态掌握土壤墒情,对于农业生产中的节水灌溉具有重要意义。设计了一种基于全通滤波网络的土壤含水率传感器。该传感器包含电极、超高频正弦波振荡器、全通滤波网络、相位补偿电路和信号相位差检测电路5个部分。传感器电极以电容的形式接入全通滤波网络,含水率不同的土壤其介电常数也不同,并导致电极电容发生变化,进而使得全通滤波网络的相频特性发生显著变化。传感器通过感知这种变化确定土壤含水率。为了使得全通滤波网络对电极电容变化的反应最灵敏,通过分析全通滤波网络相频特性函数,建立了寻找最优电阻阻值R1的目标函数。通过对该目标函数的求解得到了R1的最优值为11.25Ω。试验表明,传感器预测土壤质量含水率平均预测误差为1.51%,最大预测误差为4.71%。     

基于HHT方法的时变多自由度系统的参数识别

将HHT(Hilbert-Huang transform)方法与数学规划方法相结合,用于时变多自由度系统的参数识别.把响应信号如加速度信号通过一个窗函数,得到要研究的某阶模态成分,然后通过经验模态分解(EMD)把通过窗函数的信号分解成各个本征模函数(IMF),对分解出来的IMF进行希尔伯特变换得到该阶模态的瞬时频率,以待识别的刚度或质量参数作为设计变量,极小化计算得到的频率与瞬时频率之差的平方和.对应该平方和最小的刚度或质量值即为选定时刻识别得到的刚度或质量参数值,并进行了数值仿真.     

光纤气体传感器的研究

光纤气体传感器的研究冯锡钰孙怡魏东兴（大连理工大学电子工程系１１６０２４）吸收式光纤气体传感器由光发射机、气体吸收池、光接收机及记录仪组成。通过测试，气体在吸收峰波长下对光的吸收随浓度的变化而变化，从而检测出该气体的浓度。光纤气体传感器的设计，从使用...     

一种改进的布谷鸟搜索移动信标节点定位方法

针对未知节点静止,信标节点移动方式下的无线传感器网络定位问题进行了研究。为进一步提高无线传感器网络节点的定位覆盖率,提出了一种基于改进布谷鸟搜索算法(AF-CS)的多移动信标节点定位算法。通过RSSI定位和DV-Hop算法获取未知节点坐标的粗略值,采用改进布谷鸟搜索算法迭代求解信标节点移动的目标位置,最后对未知节点进行重新定位。仿真结果表明:多移动信标节点定位算法可有效提高对未知节点的定位覆盖率;AF-CS算法对比原始布谷鸟搜索算法(CS)提高了目标函数定位覆盖率,加快了算法收敛速度。在网络拓扑结构变化时,该算法可通过信标节点移动保持对未知节点较高的定位覆盖率。     

基于恒流电桥的SnO2气体传感器动态测试系统

为了准确测量室内苯气体含量,设计了一款基于恒流电桥的SnO2气敏传感器苯气体动态智能测试系统．并以C8051F020微处理器为核心,设计了恒流电桥测试电路,实现气敏元件阻值与输出电压呈线性关系．动态加热电路采用微处理器实时监测电源电压,自动调整输出PWM信号占空比,精确控制传感器加热温度,提高气敏传感器检测准确度．结果表明：传感器阻值随气体浓度增加呈乘幂函数衰减规律变化,检测苯气体质量浓度范围为87．86～1757．20mg·m^-3.本系统具有低功耗、高精度、智能化、低成本等特点．     

基于MSP430微控制器的环氧乙烷气体检测系统设计与实现

介绍了一种基于MSP430单片机和电化学传感器的环氧乙烷气体浓度检测系统,详细阐述了系统的整体设计框架以及各个功能单元设计。采用主动式泵吸式气体采样机构,可充电锂电池供电构成便携式检测设备。通过在不同浓度环氧乙烷标准气体中进行试验,结果表明:本文所述环氧乙烷气体检测系统具有测量准确可靠、灵敏度高、携带方便等优点,可以广泛应用于各种需要对环氧乙烷气体浓度进行监测的场合。     

一种新型室内空气质量检测仪的设计

为了普通民众能够准确得知室内空气污染状况,设计了一种涉及室内甲醛(HCHO)、氨(NH3)和苯(C6H6)这三种气体浓度的新型室内空气质量快速检测仪.该仪器主要通过气体传感器得到对应气体浓度的微弱电流信号,再通过一种新型的高精度信号处理电路和基于FPGA的模数转换电路得到对应气体的初始浓度值,结合室内环境气压、温湿度情况和修正算法得到更准确的浓度值.该仪器还具有浓度超标报警、测量数据打印输出等功能及检测精度高、速度快、稳定性好、携带方便等优点.     

基于FPGA的井下多参数检测仪的设计

本文介绍一种以FPGA为核心控制处理器的对CH_4、CO、H_2S和O_2气体浓度以及环境温度、湿度等6个参数进行检测的井下多参数检测仪,依靠多种气体传感器做成的传感器模块精确检测井下气体的含量,将气体含量等参数通过LCD显示屏进行显示。实验结果表明,这种多参数检测仪具有集成度高、智能化、低功耗等优点,能够对井下气体浓度信号进行高速精确处理,软、硬件设计稳定可靠,达到设计要求。     

电子鼻研究进展及在中国白酒检测的应用

基于传感器技术、信号处理技术和模式识别技术发展起来的电子鼻技术是过去二十年中发展最为迅速的气相分析和气体检测技术之一,它已逐渐在生物医学、环境监测、农业生产、食品检测等多个领域得到应用.电子鼻是利用对待测气体具有交叉敏感性的传感器阵列将待测气体中的混杂气味组分信息转化为与时间、成分、浓度或含量相关的可测物理信号组,利用信号采集系统输出含有待测气体特征信息的数字信号,通过模式识别系统分析数字信号得到待测气体综合气味信息和隐含特征,实现对待测气体快速、系统、准确的鉴别和分析.本文综述了电子鼻技术中的传感器技术和模式识别技术及在中国白酒品牌鉴定、风味识别、酒龄检测方面的最新研究进展;以聚合物石英压电传感器型电子鼻为例,阐明该电子鼻的技术方案及其在中国白酒检测中的应用;展望电子鼻未来研究方向.