触觉传感阵列信号的信息融合处理

在智能机器人服装中,压力传感器阵列输出性能易受环境温度、电压扰动等非目标参量因素的影响,其间存在的交叉干扰常导致测量精度显著降低。针对上述问题,提出了一种新的用于测量分布压力的压电传感阵列及其信号处理的方法。设计了传感信号的处理流程;析取并有效地处理了置信距离矩阵和关系矩阵融合中的有用数据;提出了用概率最大值法和极大似然法对多传感器信息作有效融合处理的方法。实验结果表明,该方法可消除温度对压力传感器的影响,减小了单个传感器不确定性的误差影响,提高了压力分布测量数据的稳定性和测量精度,可显著改进压力图像重构精度。     

微梁传感器弹性模量的测试

利用一种静态和两种动态的检测技术,对红外辐射探测微悬臂梁式传感器材料的弹性模量进行了测试研究.在静态检测实验中,利用纳米硬度计直接测出传感器材料的弹性模量;在动态实验中,分别利用谱平面光学滤波法和多普勒测振仪得到微悬臂梁传感器结构的固有频率,再结合数值模拟计算求出传感器的等效弹性模量.通过几种检测结果的分析和比较,获得了更加精确的微梁传感器单元的弹性模量值,为微梁的优化设计和评估提供了可靠的参数.     

基于贝叶斯估计的超声红外复合测距系统

针对单一传感器在复杂环境中测量数据可靠性差以及同一类型多传感器测距盲区无法补偿的问题,提出了一种基于贝叶斯估计的不同类型多传感器复合测距方法。该方法综合了超声与红外2种传感器的优点,利用红外传感器对超声传感器的测距盲区进行补偿,解决了单一类型传感器存在的测距盲区问题。对同一类型多个传感器同时获取的数据动态建立置信距离矩阵,应用椭圆曲线表示的支持程度关系矩阵确定各传感器测量结果中的有效值,并对其应用贝叶斯估计的方法进行数据融合,使测距准确度进一步提高。基于超声红外复合测距移动机器人的仿真实验表明,采用贝叶斯估计方法在保证实时性的前提下提高了测距的准确度,误差为±1 mm,达到了设计要求,为移动机器人的研究提供了参考。     

基于红外传感器的新型机器人敏感皮肤

阐述了基于红外传感器机器人敏感皮肤的设计方法.为快速准确地采集大量的传感器数据,系统采用数字信号处理器(DSP)作为主处理芯片,外围电路由复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现,多路高速数据采集使用并行方式处理.应用光强法测量敏感皮肤与障碍物间的距离.实验结果表明:该敏感皮肤提高了机器人对未知环境的感知能力,解决了机器人实时避障的首要问题.     

基于红外阵列传感器的电站锅炉空气预热器热点检测系统设计

针对空气预热器移动式热点检测系统机构易"卡死"、热点检测严重滞后等问题,利用红外阵列传感器具有较宽测量范围的特点,提出一种固定式基于红外阵列传感器的热点检测方案.为满足红外阵列传感器Modbus通讯的需要,将电气装置设计为Modbus总线式结构.针对红外阵列传感器特点,提出了基于Dempster-Shafer(DS)证据理论的热点检测方法,该方法具有较高的检测精度.本方案与移动式检测方案相比较,在工作可靠性、热点检测精度等方面都有所提高.     

工业现场传感器实时数据存储系统设计与实现

针对工业现场中大量的传感器以连续高并发的方式所产生的海量实时数据难以高效可靠存储的问题,设计了基于 Hadoop 与 HBase 的工业现场传感器实时数据存储系统,并利用5台服务器和1个磁盘阵列构建了数据存储系统原型,最后通过仿真程序模拟工业现场传感器实时数据的高并发特性,对所提出的数据存储系统性能进行了验证。实验表明,所提出的工业现场传感器实时数据存储系统数据存储可靠、运行稳定、并发处理能力强。     

机器人多传感器测距系统的数据融合

针对机器人工作环境的特点,提出了采用超声波与红外线传感器共同测距的方法,弥补了单一使用超声波传感器带来的缺陷.应用自适应加权数据融合技术,实现两种传感器在功能上的互补.实验结果表明,系统提高了整体测距精度,得到了被测距离更加准确的估计.     

基于距离相关的高效传感器排名机制研究

随着越来越多的物理实体传感器被接入互联网,在此基础上延伸出的物联网应用中,基于距离相关的传感器搜索服务有着广阔的发展前景.对于实现传感器数据的访问以找到所寻求的目标过程,将导致巨大的通信开销,因此,提出了一个高效的传感器排名机制,以提高传感器搜索服务系统的性能;设计了低成本的近似表示法应用于表示传感器的输出端,从而降低传感器的发射能耗.然后,根据上报的传感器数据建立一个随时间变化的预测模型,基于该模型预测传感器未来数据的输出;还提出了一种排名方法用来评估与搜索查询的传感器的匹配程度.仿真结果表明,提出的传感器排名机制可以在很大程度上节约能耗,减少通信开销,具备较好的使用价值.     

基于超声波传感器与红外传感器的移动机器人感测系统研制

文章利用超声波传感器与红外传感器各自的优点,设计了基于超声波传感器和红外传感器的移动机器人感测系统,该系统采用红外传感器补偿了超声波传感器的检测盲区,使移动机器人具有更大的感测范围,文章完成了感测系统软硬件设计,并进行了详细的理论和实验研究,实验结果表明本文设计的感测系统结构简单、精度高、重复性好、成本低,具有普遍的应用意义和广泛的应用价值。     

Capon算法在矢量阵中的应用研究

研究了Capon算法在矢量阵中应用的理论基础，给出一种改进Capon算法．通过计算机仿真对其进行了性能分析，结果表明：矢量阵应用Capon算法可以获得比声压阵更高的空间分辨力，抗噪能力也大大增强；改进Capon算法进一步提高了阵列的空间分辨力，并且在信噪比较低的情况下依然具有优越的性能．     

目标移动情况下SSPA输出信号的分析

自扫描光电二极管阵列图像传感器用于物体测量时，物体的外型尺寸反映在图像传感器的输出信号里，对物体的识别测量以及指标的提高很大程度上取决于对视频输出信号的特征的提取。基于对自扫描光电二极管阵列图像传感器输出信号的分析的要求，文中根据光电二极管光电转换原理，从理论上分析了自扫描光电二极管线阵列图像传感器拍摄运动目标识别视频输出信号的数学模型，分析了用比较法处理视频输出信号时可能出现的误差大小，理论分析结果与传感器输出的实际波形相吻合。     

有机薄膜光敏三极管动态特性及其应用

为研究试制的有机半导体酞菁铜薄膜静电感应光敏三极管的动态特性,采用电阻分压的方法检测对方波信号的响应速度,测定上升时间为268.1ns.根据所测得的参数,建立了该三极管的微变等效电路,并对参数对器件工作的影响进行了分析.结果证明该器件可以在大面积图像感光传感器中使用,并根据其光敏特性和动态特性,提出了图像感光阵列的设计方法和工作原理.     

用于仿生皮肤的电容式三维力触觉感知系统

为解决可穿戴传感器触觉感知信息单一, 不具备柔性以及可穿戴性差的问题, 研究了一种兼备法向力与切向力感知功能的电容式三维力柔性触觉传感器。阐述了传感器的结构设计、触觉感知机理, 并借助ANSYS传感器有限元仿真软件进行触觉感知机理验证。基于CC2530 低功耗微处理器与AD7147-1 型电容数字转换器构建便携式电容触觉信息感知系统。可分别满足法向力0 ~ 5 N 范围检测灵敏度为6. 87 fF/ N 以及剪切力0 ~3 N时灵敏度为10. 96 fF/ N 的触觉感知, 动态响应时间为226 ms。实验结果表明, 该电容式三维力触觉传感器具备良好的工作稳定性与灵敏度, 为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案。     

称重式降水传感器测量误差变化研究

为研究自动气象站称重式降水传感器测量误差的变化规律,提出了一种通过依次添加砝码准确模拟降水量,从而实现现场校准的方法。对2019—2021年传感器现场校准数据进行统计,基于历史校准数据设计了一种计算称重式降水传感器偏离程度及其变化趋势的方法,根据历史校准数据得到传感器偏离程度变化模型。结果表明,现阶段传感器测量误差范围及观测数据质量整体受控可控,总体偏离程度为标准值的2.1%,且逐年增长0.1%。该研究可为气象传感器的测量误差预测、寿命预测提供参考。     

利用少量体压传感器和支持向量机算法的坐姿识别方法

针对传统坐姿识别系统中传感器数量多和系统较复杂导致成本过高等问题,设计一种基于少量体压传感器和支持向量机(SVM)算法的坐姿识别方法.首先,设计一种由少量薄膜压力传感器构成的体压传感阵列,将其置于坐垫内部;然后,利用该传感阵列采集不同坐姿的体压数据,并绘制相应的体压分布等高线图;最后,以体压数据作为特征向量,结合支持向量机算法建模,以实现坐姿分类自动识别.测试结果表明:少量体压传感器也能获取不同坐姿的体压分布特征;SVM坐姿分类模型在熟悉样本下的坐姿识别准确率达98.3%,在陌生样本下的坐姿识别准确率达92.5%.     

基于红外图像处理的埋地石油管道自动探测技术

埋地石油管道的辅助巡线以及对偷油支管的快速定位与排查是目前油田亟待解决的问题．为此，根据输油管道加温后辐射红外能量的特点，提出了应用红外热成像技术探测埋地输油管道的方法．介绍了基于非制冷红外焦平面阵列的，具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计；在对原始红外图像进行去噪和增强的基础上，采用基于最大类内距离比准则的递归带通分割法对输油管道的红外图像进行自动阈值分割，并结合Freeman直线链码方法对细化后的图像进行骨架跟踪处理，提取管道主干，标记管道走向并定位偷油支管分支．实验证明，本算法自适应性好，执行效率高，管道定位准确，实现了埋地输油管道的自动检测．     

面向HBT干涉定位的直线式传感阵列结构优化

针对阵列中传感器阵元对声源定位性能的贡献率不同,开展了基于Hanbury Brown and Twiss干涉定位的阵列优化研究。首先,根据声场HBT干涉定位原理,建立了八元直线传感阵列的声学定位理论模型。其次,以阵列定位误差在1%以内为目标,对八元直线传感阵列进行拓扑仿真优化,得到5种四元直线传感阵列。最后,通过实验验证,仿真优化得到的5种四元直线传感阵列中有2种阵列的定位误差在1%以内。通过对传感阵列拓扑优化的研究,能够降低传感器的个数,且保证对声源的定位性能不变,从而减少了阵列信号处理的复杂性。     

基于人工神经网络的卫星姿态信号处理

地球遥感卫星的技术难点之一是保持有足够的姿态控制精度．通常卫星的姿态由单一传感器获得,为得到高的姿态精度,需要对多个传感器信息进行综合处理．针对由惯性基准、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态测量系统,提出并设计了带反馈的ＢＰ人工神经网络进行信号处理．研究表明,该方法可以抑制红外地平仪轨道周期误差和卫星进入阴影区时对测量系统的影响,从而使系统的测量精度得以很大提高．     

层析成像技术在过程检测中的应用──电容式两相流层析成像系统

介绍一种采用电容式传感器的两相流层析成像新方法。该法利用安装在两相流管道 周围的多个电容极板对流体扫描测量，并将所测得的数据输入计算机进行成像，得到 管道某截面上的两相分布图像。一台采用８个电极的系统模型已在最近组装完毕，并进 行了对静态分布模型的成像实验。对实验结果进行了分析并讨论了上述系统改进的可能 性。     

公交车安防数据的远程采集系统设计

为了全方位远程地采集公交车安防信息,确保其运行安全,采用无线射频模块和红外、烟雾及门磁传感器完成了系统硬、软件的设计.传感器采集到的数据通过串口传输给无线射频模块.烟雾传感器防止公交车火灾的发生,门磁和红外传感器防止盗窃.现场测试结果表明,该系统能够准确有效地处理和传递来自传感器的信号,已应用于公交车辆安防控制系统中.