嵌入式高精度超声测距装置的研制

文中设计的装置解决了国产电路板雕刻机存在的无距离显示和超限保护的问题,简要介绍了超声测距的基本原理,分析了利用嵌入式微处理器芯片LPC2131实现装置软硬件设计。选用新型固定式测距传感器946实现了高精度小距离测量。从测距传感器精度、A/D转换位数、环境温度、回波监测和外加的脉冲电压等方面,讨论了提高系统精度的措施。     

基于超声波原理的变电站安全距离监测装置

为避免变电站运行人员、检修人员工作时无法与带电设备保持足够的安全距离而造成人员伤亡事故,设计了一种基于单片机的安全距离监测装置,笔者针对基于超声波原理的安全距离监测装置提出了在0.2~500 cm范围内实现准确测距的方法,该方法可对220 k V及35 k V系统的架空设备进行有效测距,测距的稳定性和准确性达到了100%,具有可靠性较高、实用性强、经济性强等优点。     

矿井目标定位中移动信标辅助的距离估计新方法

为了降低测距不准对矿井目标定位精度的影响,提出一种移动信标辅助的距离估计方法 MBDisEst。该方法由安装有惯导设备或/和激光定位装置的瓦检员或矿车充当移动信标,它们通过与矿山物联网中的其他设备交换信息校准自身坐标。MBDisEst以移动信标和目标节点之间的相对运动和几何约束为基础,利用加权最小二乘法计算目标节点与虚拟信标的距离,可将静止和运动目标的距离估计统一在同一框架。仿真结果表明:MBDisEst的测距精度比TOA的测距精度高,其测距误差随移动信标速度的增大而增大,随移动信标通信半径的增加而减小,基于MBDisEst的定位方法具有较高的定位精度。     

倒车防撞报警系统的设计

基于超声波测距原理,介绍了一种以单片机AT89C51为主控制器的倒车防撞报警系统。此系统在汽车倒车时自动启动,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波,遇到障碍物产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,达到设定的距离时显示并播报。为了减小测距的误差在数据处理部分还采用了温度补偿和最小二乘法来修正距离。实验表明该倒车系统在30 cm~500 cm范围内可实现准确测距,具有可靠性较高、外围电路简单、实用性强等优点。     

距离及脉宽变化对定压比较测距精度的影响

利用钟型脉冲做为模型分析了距离、脉宽变化对半导体定压比较测距机测距精度的影响,计算得出在150m和300m的距离上当用0.2相对强度做为比较数值会带来1m左右的误差,并得出距离对测距机的测距精度影响较大的结论。     

电磁钢轨探伤提离补偿方法研究

针对装备于列车车辆的电磁钢轨探伤装置的设计难点,特别是如何抑制由车辆运行波动导致的传感器提离波动,应用电涡流测距技术设计了提离补偿方法,探伤时电涡流测距线圈动态输出提离距离的变化,由提离距离计算探伤线圈输出值的动态补偿系数,动态修正探伤输出值. 对电涡流测距补偿线圈进行了电磁场有限元仿真及提离补偿的实验室测试. 对比测试结果表明所设计的提离补偿方法可使电磁探伤线圈的输出波形在有无提离波动的情况下基本保持一致.      

热辐射红外传感检测实验研究

本文设计组装了一套热辐射红外传感实验装置,利用该装置研究了被测物表面热辐射强度与探测距离、物体温度及其表面结构间的关系。实验结果表明:物体的温度与其热辐射强度在探测距离不变时呈良好的一次线性关系;在温度保持不变时,物体的热辐射强度与探测距离的平方呈反比。通过实验数据分析及处理,求得物体温度与热辐射强度、探测距离与热辐射强度之间的关系式,并讨论了该实验研究结果在测温和测距方面的应用前景。     

LFMCW雷达测距系统及其信号处理算法的设计

设计了一款基于ARM单片机的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距系统,其采用三角波调制的LFMCW雷达实现目标距离测量。介绍了LFMCW雷达的基本结构和实现目标距离测量的原理,并重点研究了LFMCW雷达测距系统的信号处理算法——快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(CZT)联合的测距算法(FFT/CZT联合算法)的实现。经理论计算和MATLAB仿真分析表明,FFT/CZT联合算法可以显著提高计算效率和精度。     

基于超声波技术的导盲杖设计

本文详细介绍了以AT89S51单片机为核心,利用超声测距的工作原理,设计了一种导盲装置。该装置可以对盲人前进道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示,从而起到导盲作用。同时分析了超声波温度补偿问题和盲区问题,提出了解决方法。该装置具有硬件结构简单、工作可靠、流程清晰、精度高等优点。     

电离层延迟对GRACE-FO卫星KBR观测数据的影响

由于GRACE-FO卫星的K波段星间精密测距载荷工作时受到电离层影响,导致星间距离数据不可避免地含有电离层延迟误差,影响重力场反演精度．为深入分析电离层延迟效应对星间距离变化率及重力场反演的影响,利用2019年1月的GRACE-FO卫星Level-1A级数据自主实现KBR1B产品预处理过程,分别解算不考虑电离层延迟的K/Ka单频星间距离和双频消电离层延迟的星间距离,并导出星间距离变化率,解算了60阶次的重力场模型,结果分析表明:不进行电离层延迟改正得到的星间距离变化率和K波段测距系统(KBR)双频测距消除电离层延迟的星间距离变化率的差异约为2.0×10^-5m/s,不满足星间距离变化率的精度要求,影响重力场模型尤其是中高阶位系数的解算精度,且随着阶次的增加影响越大;此外自主处理的星间距离结果与美国喷气动力实验室提供的结果精度相当．     

基于单天线相位的UHF RFID室内定位算法研究

基于单天线相位的UHF RFID,采用双标签的定位方法,对室内定位算法进行了研究,结果表明:待定位目标边长距离在超过高频载波信号波长的情况下,有2个间距为1/2载波波长的无源标签附着于特定目标上。仿真表明:在三条路径、两条路径情况下,两步测距可估计平均定位误差;两步测距(副载波)方法也可估计平均定位误差;但两步测距(副载波)方法基于双标签定位中,无法确保阅读器与2个标签间距离大小关系。在三条路径、两条路径情况下,两步测距(副载波)方法误判率分别为17.45%、17.82%,两步测距(载波)方法误判率均为0,故两步测距(载波)方法可将定位误差降低,确保物品登记准确性。     

削弱大气干扰影响的三种量子测距定位方案

在分析量子测距定位原理与过程的基础上,考虑纠缠光穿过大气电离层和对流层的过程中产生的距离误差对系统测距精度造成的影响,根据纠缠光在电离层中的传播距离误差和电离层自由电子密度与纠缠光频率之间的关系,以及纠缠光在对流层中的传播距离误差与对流层气压、温度等因素之间的关系,提出3种抗大气干扰的量子测距定位方案;通过理论分析,推导出3种量子测距定位方案在削弱大气干扰带来的测距误差的表达式,并给出数值计算实例,说明基于3颗卫星加一个地面站的双频修正方案对大气层带来的测距误差最小.     

用于被动测距的氧气A带大气吸收仿真计算

氧气A带被动测距的关键是氧气吸收的准确计算.采用通用辐射大气传输计算软件(CART)模拟计算了不同光谱分辨率的氧气A带的吸收.结果表明:氧气A带的峰值吸收随路径单调增加到一饱和值,光谱分辨率越低,达到饱和的距离越远;光谱分辨率越高达到饱和的距离越近.对于斜程地对空测距,天顶角越小饱和距离越近,天顶角越大饱和距离越远.氧气A带被动测距更适合于空对地目标的测距.在氧气A带被动测距的实际应用中需考虑光谱分辨率和天顶角的影响.     

单镜头运动颗粒三维定位方法

在光学离焦测距原理的基础上,提出一种采用单镜头双相机的运动颗粒三维定位方法,搭建图像法颗粒测量装置,并就图像离焦模糊度与颗粒深度位置关系进行理论和试验研究。系统采用分光棱镜连接1个镜头和2个相机,使用信号发生器实现两相机的同步拍摄,通过接圈调节相机与镜头的距离,获取同一时刻同一物体不同模糊程度的2张照片,根据模糊度的对比获得颗粒的深度。试验中选取2个图像传感器与镜头距离的差值为4.2 mm,采用静止圆点进行离焦测距系统试验验证,相对误差在10%以内,并采用该系统对电解食盐水产生的气泡进行三维离焦测距试验。研究结果表明:该方法可行性良好;该装置可解决单镜头拍摄颗粒场的离焦二义性问题,实现无参考物条件下运动颗粒场的深度重构。     

渐进提高精度的载波相位测距技术

提出了一种静止、可视两目标之间基于载波相位高精度测距技术:第一步,借助GPS、伪随机码相位自主测距或超宽带等辅助测距手段得到一个距离粗测值和测量精度;第二步,基于已有距离粗测值和测量精度选择载波频率对,消除基于载波相位测距时引入的整周模糊度问题,然后基于载波相位双-单边测距技术,并借助伪码相位消除两目标上面载波相位观测时间差,得到一个精度更高的距离测量值;基于新得到的距离测量值和测量精度,重复第二步过程,渐进提高测距精度直到满足需要的精度为止。理论分析和现有工程技术实现表明,最终测距精度可达微米级。     

利用暂态行波测距的研究

文章阐述了利用单暂态行波实现架空线路故障测距的原理与技术，并在此基础上推出研制的新型故障测距装置，理论分析和装置试验结果表明，在此提出的用于Ａ型行波测距技术是可行和有效的，以行波法测距为主，以阻抗法为辅并兼作启动元件可进一步提高装置的可靠性。     

一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发

传统的汽车开门防撞预警装置随着距离的增加,预警成功率大幅度降低,为此,研发一种汽车开门主动防撞预警装置。选择LPC2194芯片作为预警装置的主要控制芯片,利用改进的基于CFAR的动态目标检测方法检测障碍物,使用激光传感器测量汽车与障碍物间的距离,根据实际情况确定激光传感器的技术参数,分析测距结果,以此为依据,控制声光报警模块,显示出不同的预警结果,实现汽车开门防撞主动预警。实验结果表明:与传统的预警装置相比,设计的汽车开门主动预警防撞装置在距离远的位置依然能保证较高的预警成功率,说明该装置更适合应用在实际项目中。     

卡尔曼滤波微机故障测距装置的研制

本文介绍了一种运用卡尔曼滤波进行故障测距的装置，通过在５００ＫＶ，３７６．４ＫＭ的某高压输电线上的实验表明，该装置测距结果精确高度，测距结果可靠。     

基于模量传输时间差的直流线路双端故障测距

针对传统高压直流输电线路双端测距依赖高精度同步对时,对通信通道要求较高的问题,提出利用故障行波线模、零模分量在线路中的传输时差来计算故障距离的双端测距方法。该方法通过提取故障行波两种模态分量的暂态信息,检测两种模量分别到达线路两端处的时刻,利用两者的时间差实现故障定位,克服了因两端检测装置时钟不同步所引起的误差。对于线模零模波速难以确定的问题,利用数学方法结合仿真数据拟合出波速曲线,再通过多次迭代过程不断对行波波速和故障距离进行优化,最后得到更准确的行波模量波速和故障距离值。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建系统仿真模型,模拟时间不同步、不同故障距离和过渡电阻情况下的输电线短路状况,通过分析仿真,结果表明该方法定位准确性高,耐过渡电阻能力强,且不受时间不同步影响,具有良好的稳定性。     

反馈法激光测距系统的实验研究

本文阐述了反馈法激光测距系统的基本原理和装置设计，给出了有关实验结果。该系统配以适当的控制电路，以ＫＤ＊Ｐ晶体作为反馈通道的电光开关，在测距时形成稳定的光强信号的反馈振荡，由振荡频率测知待测距离。