9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法

随着对微机电系统-惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit, MEMS-IMU)在室内定位、动态追踪等应用领域中的需求日益迫切, 使得具有高精度、低成本和实时性的MEMS-IMU模块设计成为研究热点. 针对MEMS-IMU的核心技术--姿态估算进行研究, 设计了一种基于四元数的9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法. 该算法运用分解四元数算法处理加速度和磁感应强度数据, 计算出静态四元数; 通过角速度与四元数的微分关系估算动态四元数; 运用卡尔曼滤波融合动、静态四元数, 进而实现实时姿态估算. 针对分解四元数算法中存在的奇异值问题, 提出了转轴补偿方法对其修正, 以实现全姿态估算; 考虑动态情况下的非线性加速度分量对姿态估算精度的影响, 设计了R自适应卡尔曼滤波器, 以进一步提高姿态估算算法的精度. 验证结果表明, R自适应卡尔曼滤波器能够有效抑制加速度噪声, 提高姿态估算精度; 同时, 转轴补偿-分解四元数算法能够准确估算奇异值点的姿态信息, 并且计算时间仅为原“借角”补偿方法的50%左右, 有效提高了整体算法的实时性.     

GSM通信在实时滑坡监控系统中的实现

采用GPS静态差分定位技术的滑坡监控系统,要求回收各个测点的GPS观测数据,然后在监控中心完成差分解算.对滑坡体的瞬时崩塌的实时报警,要求测点与监控中心存在实时通信连接.将GSM通信方式应用于实时滑坡监控系统中,能够满足上述要求,实现了滑坡监控的自动化和实时报警,提高了滑坡监控的工作效率.     

基于WMMP协议的危险品运输车定位系统开发

采用WMMP协议,设计了一套危险品运输车实时定位系统.该定位系统由车载定位终端和车辆监控中心服务器组成,车载定位终端对车辆实时信息进行采集和发送,监控中心服务器接收车辆定位信息并进行处理.通过监控中心GIS监控系统,可实时了解所监控车辆的运行情况.提高危险品运输的安全性.     

带式输送机物料瞬时流量激光测量方法

针对高带速、大运量带式输送机物料瞬时流量难以实时精准测量问题,提出一种基于激光扫描的带式输送机物料瞬时流量高精度实时测量方法.利用二维激光测距仪和测速传感器获取带式输送机高速运行下物料流三维激光点云数据,经滤波、异常值剔除、数据平滑等预处理后,通过分析扫描线上激光点云空间形态特征提出一种物料流轮廓自动提取方法,并建立基于面元积分的带式输送机物料瞬时流量计算数学模型.开发的带式输送机物料瞬时流量测量系统用于测量带宽为200mm槽型带式输送机在带速0.5~1.5m/s下物料流瞬时流量时,数据重复性和相关性都达到98%以上.实验结果表明,该方法采样间距小、测量精度高、实时性强,具有较强适用性和可靠性,有助于为港口带式输送机自适应节能控制技术提供实时、精确的数据来源.     

基于单位四元数的手术导航注册方法

针对目前的脑立体定向手术导航注册方法存在较大误差和可能出现奇异点等缺点,提出了一种基于四元数电磁定位的新注册方法.利用四元数的快速迭代特性和计算过程无奇异解的特性实现注册过程中的3个空间映射过程,根据单位四元数中的刚体姿态变换描述及奇次坐标理论求解从实时手术空间到计算机空间的最优转换矩阵.实验结果表明,文中所提算法得到...     

基于四阵元基站的水下航行器自定位方法

随着智慧海洋理念的普及和人工智能技术的发展，自主水下机器人、水下滑翔机等水下航行器在海洋科学调查、资源勘测和信息获取方面取得了重大进展，为了满足小型低成本水下航行器智能感知、自主作业的实际需求，同时降低其自主定位成本，设计并实现了一种基于海底四阵元基阵的自定位方法．首先，针对水声信道的复杂性，设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号，仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性；其次，结合倒置的超短基线定位原理，设计了布放在已知参考点的四阵元基站，各阵元发出相互正交的声频梳信号，水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号，利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测；最后，针对声学频率梳的时域和频域特性，推导了接收信号与飞行时间的关系，利用相关分析法对各信号单程飞行时间进行精测，进而获取航行器与基站坐标轴阵元的测距和测向结果，结合倒置的超短基线定位方法，实现航行器的位置实时解算．水下实验结果表明，本方法复用率高、可操作性强，水下航行器只需携带单个接收信标即可完成定位计算，进一步降低了成本和系统复杂度．同时，也证明了声频梳信号的高可靠性，可在水下航行...     

具有参数设置及统计功能抢答控制系统的设计和应用

为了克服传统的基于PLC开发的抢答器控制系统的功能简单、编程繁琐、系统扩展困难等缺点,本设计采用PLC、触摸屏、数码管、蜂鸣器等组成抢答器硬件系统.采用PLC功能指令进行编程,用触摸屏作为人机界面,开发的多功能抢答控制系统具有数值显示、声响报警、现场参数设置及实时数据统计分析等功能.现场测试结果与设计要求一致.     

用C~（＋＋）实现实时绘图软件的设计

介绍了设计实时绘图软件的总体设计思想、窗口的概念．对窗口输出速度作了简要分析，同时叙述了建立用户自己的Ｃ＋＋函数库的过程．最后给出了利用ＴｕｒｂｏＣ＋＋设计的四种实时图形的瞬时拷屏图，并对实际课题中采用的图形的出图速度、图形含义作了较详尽的说明．     

四柱式一体化拉压加载和转动装置的研制

介绍了自行研制的用于材料拉压加载试验实时同步辐射CT分析系统的一体化拉压加载和转动装置.该装置通过上下夹头的同步转动实现了试件相对于机架的刚性转动,通过上夹头相对机架的轴向运动实现了对试件的拉压加载.装置采用五隔板四柱式刚性机架,且五隔板的中心通孔形成了机架的中心基准;装置还采用了过定位设计、直线滚动轴承、高精度滚珠丝杠副、高定心夹头以及高精度同步闭环控制等技术,实现了试件高精度的几何运动和定位.对装置的精度检测表明,其实际精度优于设计指标.用以该装置为核心设备所组建的材料拉压加载试验实时同步辐射CT分析系统对泡沫铝进行的压缩和CT实时分析试验初步表明,该装置是可靠的.     

基于模糊逻辑四元数的平方根UKF算法

针对目标跟踪估计算法中,利用传感器离散观测建模并估计目标连续状态,进行导航解算时滤波精度低,及传统四元数扩展卡尔曼滤波算法无法满足目标姿态测量精度要求等问题,文中提出一种基于模糊逻辑四元数的平方根UKF姿态估计算法.该算法将四元数作为模糊逻辑UKF滤波器状态,应用测量的角速率完成滤波器的时间更新及量测更新,采用模糊逻辑的平方根协方差形式作为更新参数,既降低了算法的计算量和复杂度,又保证了数值的稳定性.文中还以近地卫星为例,在Matlab和C++软件上进行了仿真实验.实验结果表明:文中所提算法可保证对机器人和特征的姿态控制估计精度;可对目标实时跟踪定位并进行量测更新,抑制了姿态误差发散问题.     

卷积法声场控制系统及其设计

论述了利用卷积法进行厅堂声场控制的原理，提出了声场控制系统的设计方法，并使用高数字信号处理开发板构成实时卷积声场控制系统，实验表明它可使中频混响时间增长３倍以上，效果良好。     

Sound speed imaging of small animal organs by ultrasound computed tomography

Sound speed is an important acoustic parameter for tissue characterization. Herein we developed an ultrasound computed tomography (USCT) system for ex vivo sound speed imaging and evaluation of small animal organs. The proposed USCT system employs a 256-element ring array transducer and allows simultaneous signal transmission and reception for all channels. The method does not require complicated sample preparation procedures and can yield accurate measurement results. Experimental results show that sound speeds of excised rat brain, heart, liver, spleen, and kidney measured by the method are close to published data. This work demonstrates a new method for sound speed imaging and holds potential for in vivo applications.     

基于LabVIEW的心音身份识别系统

文中以LabVIEW 2012为开发平台,设计、实现了一种心音身份识别系统.该系统包括心音采集、数据处理和身份识别3个主要模块.心音采集模块利用自制传感器采集心音并去噪;数据处理模块完成心音特征提取和建立心音特征数据库;身份识别模块采用两种算法对心音特征数据进行分类识别,并使用决策层融合算法提高识别率.文中根据心音信号s1、s2的频谱特性和虚拟仪器的特点,提出了一种低频加强型梅尔倒谱系数和频域分段相关系数的特征提取算法,重点分析了基于矢量化欧式距离和最小相关距离分类识别方法.实际应用的结果证明该系统界面友好、操作方便、运算速度快、辨识效率高,具有一定的推广应用价值.     

南海北部海水声速剖面声学反演

2009 年6 月在南海北部进行了一次海洋环境和声学同步观测实验. 实验观测到内波活动导致水体声速剖面随时间和空间起伏. 从温度链长期观测数据提取出声速剖面经验正交函数(EOF). 数值仿真研究了水平变化海洋环境下平均声速剖面的声学反演, 结果表明, 反演结果与传播路径上的平均声速剖面具有很好的一致性. 在此基础上, 利用实验中垂直接收阵记录的宽带爆炸声源信号反演海水声速剖面, 并与实验测量声速剖面进行比较, 验证了匹配场声学反演海水声速剖面的有效性和稳定性     

语音信号变速算法及其TMS320C5402实时实现

语音信号可表述成激励源和线性时变系统的冲激响应的卷积.若激励源是一白噪声信号,则声道发清音;若激励源是一准周期信号,则声道发浊音.在语音信号序列中影响语音表达速度的是浊音,它是基音,是由多次谐波构成的准周期信号.语音信号序列可以看成是基音周期经整数倍延时后叠加而成.插入部分基音周期使语音速度降低,删除部分基音周期能使语音速度提高.但是,插入或删除基音周期使语音信号的相位不连续,造成语音跳变,为此,采用交叠分帧的方法将语音信号划分成短时段序列.然后,求增或删后短时段序列相邻短时段之间的相关函数,进而求出相关函数极大值.按最大相关点实现相邻短时段之间的相位衔接,使其相位接近连续.此外,提出了一个TMS320C5402和AT89C51双处理机系统的硬件设计方案,将语音变速算法用TMS320C5402和人-机交互用单片机AT89C51实现.     

气动噪声相似关系及在风洞试验中的应用

研究以基本气动噪声源(单极子声源、偶极子声源和四极子声源)向远场辐射声功率和物体运动过程中产生的气动噪声与运动速度、物体特征尺寸、距观测点距离和介质特性等的关系,推出了相似运动物体向远场辐射气动声的相互转换关系式,并利用气动声学风洞对高速列车模型产生的远场气动噪声进行测量,据此关系式从低风速测量结果推出了高风速结果,用试验数据进行验证.研究表明,此关系式反映了原型和模型之间在远场辐射气动噪声的相互关系,对模型试验结果分析和向原型的转换具有一定的借鉴作用.     

磁带语音资料高速数字化的方法与实现

讨论了磁带语音信息转化为计算机数字音频文件时的参数选择问题，介绍了磁带语音与音频文件相互转化的过程．基于用计算机声卡录制声音的方法，提出了磁带复录机与声卡配合使用的高速数字化方法；用2块声卡分别接至复录机的正反面语音输出，复录机以4倍速播放声音，声卡同时以高于64kHz的频率采样，采样后的数据经过程序处理转换为正常速率下的音频文件．此方法可提高8倍的效率．     

基于微扰法的快速声速剖面反演

传统的基于声传播时间的声速剖面反演需要多次搜索不同声速剖面条件下的特征声线,降低了声速剖面反演的速度.通过一个简单的近似,微扰法将实际声传播时间表示为背景声速下的声传播时间与扰动项之和,从而使得声速剖面反演由原来的非线性优化问题转化为线性方程组的求解形式.实验数据处理结果表明,与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近50%,但是计算时间由10 h减少到了3 s,从而实现声速剖面海上实时监测.     

Speed of Sound and Ideal-Gas Heat Capacity at Constant Pressure for HFC-125

IntroductionAccording to the revisions of the MontrealProtocol,HCFCs are scheduled to be phased outbefore 2 0 3 0 . There is no single- componentrefrigerant to replace HCFC- 2 2 at this moment,although some binary and ternary mixtures havebeen proposed,e. g.,the HFC- 3 2 /1 2 5 binarysystem is considered to be a promising substituteto replace HCFC- 2 2 . HFC- 1 2 5 is included in mostof these mixture candidates,so its thermophysicalproperties should be accurately known.Sound speed meas…     

一种高性能价格比的汽车超速报警系统

设计了一种以频率/电压转换芯片LM2917为核心的高性能价格比的汽车超速报警系统.分析了系统电路的工作原理,给出系统的印刷电路板图,并测试实际超速报警车速与其设置报警车速相对误差的数据.系统设置5档超速阀值选择功能,可根据实际情况手动设置阀值.当汽车行驶速度超过设置报警阀值时,蜂鸣器能准确可靠的发出报警声及时提醒驾驶员减速,以减少因超速而发生交通事故.实验表明该系统相对误差小于0.40%,精度较高.系统结构简单、工作可靠、成本价不高于30元人民币,性能价格比高.已在四川丰田柯斯达TRB53L-ZEMSK型中巴汽车上得到了很好的应用,通过改变LM2917第7脚外接上拉电阻的阻值,可广泛应用于不同车型的汽车,具有较好的通用性.