检索结果-内蒙古大学图书馆

现代电子技术 2024年第18期47卷 114-120页

作者：张涛齐向东张海龙普勇博中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

结合Linux下ROS系统高性能的仿真工具和跨平台兼容性,以及Matlab强大的计算能力、丰富的工具箱和函数库,通过建立ROS-Matlab的仿真控制系统,对移动机器人的关键技术进行研究。文中介绍了ROS-Matlab系统的框架和功能,首先,使用Gazebo构... 详细信息

结合Linux下ROS系统高性能的仿真工具和跨平台兼容性,以及Matlab强大的计算能力、丰富的工具箱和函数库,通过建立ROS-Matlab的仿真控制系统,对移动机器人的关键技术进行研究。文中介绍了ROS-Matlab系统的框架和功能,首先,使用Gazebo构建2D仿真室内环境,通过Solidworks创建移动机器人模型,并将该模型以URDF文件形式导入ROS环境中;其次,利用SLAM_gmapping算法对仿真室内环境进行扫描建图,由Simulink发布目标点坐标和目标点导航话题,控制移动机器人完成导航任务;最后,由Simulink发布轨迹跟踪话题,控制移动机器人进行轨迹跟踪。通过仿真验证,由所建地图、目标点导航和轨迹跟踪曲线说明仿真系统的可行性,为机器人研究提供参考。

关键词： ROS Matlab 移动机器人 Gazebo SLAM 目标点导航轨迹跟踪运动学模型

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基于DDPG变外形碰撞规避的轨迹规划方法

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兵工学报 2024年

作者：丁天雲夏逸梅泽伟邵星灵刘俊中北大学仪器与电子学院中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室中北大学电气与控制工程学院

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题，提出了基于深度确定性策略梯度（Deep Deterministic Policy Gradient， DDPG）变外形碰撞规避的轨迹规划算法。首先，依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型，设计具有射程误差... 详细信息

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题，提出了基于深度确定性策略梯度（Deep Deterministic Policy Gradient， DDPG）变外形碰撞规避的轨迹规划算法。首先，依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型，设计具有射程误差校正功能的纵向制导律和基于视线角偏差的横向制导律，实现绕飞障碍物并保证制导精度。其次，建立适用于连续变外形的马尔科夫决策模型，以攻角、马赫、以及飞行器与障碍物的相对距离为状态空间，设计考虑碰撞的势场惩罚函数及满足制导精度的奖励函数，并构建DDPG网络实现状态空间到动作的尺度变换，得到最优外形决策指令。仿真结果表明：与固定外形航天飞行器相比，通过对外形最优决策，提高了航天飞行器制导精度和横向避障能力，降低了对机载雷达感知能力的要求，节省了感知成本。

关键词：变外形航天飞行器深度确定性策略梯度智能决策轨迹规划碰撞规避

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MEMS环形陀螺模态间刚度耦合频率调谐

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仪器仪表学报 2023年第9期44卷 218-225页

作者：陈钢刘宇鹏崔让申冲曹慧亮中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 湖北三江航天红峰控制有限公司孝感432000

MEMS陀螺结构的驱动和检测模态谐振频率差(Δf)是决定其机械灵敏度的主要因素,当Δf≈0时,陀螺处于频率调谐状态,此时陀螺的机械灵敏度达到最大值。本文针对一种电容式全对称S形弹性梁硅基环形波动陀螺,对其使用调频电压进行频率调谐过... 详细信息

MEMS陀螺结构的驱动和检测模态谐振频率差(Δf)是决定其机械灵敏度的主要因素,当Δf≈0时,陀螺处于频率调谐状态,此时陀螺的机械灵敏度达到最大值。本文针对一种电容式全对称S形弹性梁硅基环形波动陀螺,对其使用调频电压进行频率调谐过程中发现,模态间存在一定的刚度耦合。本文分析其模态间刚度耦合产生的原因是结构误差(环形谐振子的结构误差主要体现在两个振动参数,一个是频率,另一个是阻尼),由于调频电压改变的主要参数是刚度系数,所以本文仅对频率误差进行建模分析。首先,介绍了环形陀螺结构,同时以此结构为基础分析了静电负刚度原理。其次,分析了其频率误差产生的原因,并建模推导出调频电压对两个工作模态产生的影响。最后,结合理论模型和实验结果比对,验证理论推导的正确性,并通过实验验证频率调谐状态下对环形陀螺的灵敏度提升了2.7倍。

关键词： MEMS环形陀螺静电负刚度刚度耦合频率调谐灵敏度

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AUV终端对接的单目视觉导引方法研究

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Journal of Measurement Science and Instrumentation 2024年第2期15卷 216-223页

作者：王秋生齐向东薛晨阳刘丹王永华王景楠中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

在水下复杂环境中高效回收自主潜水器(AUV)是一项重大的技术挑战。本文提出了一种利用单目视觉检测和跟踪对接站上光环标识进行终端对接的方法。为了提高光源特征识别,本文改进了Canny边缘检测算法,采用自适应阈值方法动态调整光源轮廓... 详细信息

在水下复杂环境中高效回收自主潜水器(AUV)是一项重大的技术挑战。本文提出了一种利用单目视觉检测和跟踪对接站上光环标识进行终端对接的方法。为了提高光源特征识别,本文改进了Canny边缘检测算法,采用自适应阈值方法动态调整光源轮廓,并在阈值最优时采用最小外接圆方法确定光源中心。此外,利用几何位置和面积约束消除水面反射的干扰。在视觉定位和跟踪方面,采用张氏标定法获取相机的内部参数和畸变参数,通过比较光环中心和图像中心来估计AUV的航向和俯仰偏差,然后利用位置-姿态PID控制器进行快速跟踪。水池实验结果表明,该方法简单实用,鲁棒性强,能够为未来水下机器人的可靠回收提供一定技术参考。

关键词：自主潜水器(AUV) 终端对接单目视觉位姿估计图像处理

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基于基片集成波导加载开口环的介电测量传感器

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传感器与微系统 2024年第1期43卷 107-110页

作者：赵文强武鑫磊景辉辉陆畅张斌珍段俊萍中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

基于微扰理论,提出了一种在基片集成波导(SIW)结构上加载椭圆形开口环的小型化介电常数测量传感器。在传感器表面刻蚀椭圆开口环,增加电流路径的同时,降低工作频率,实现器件的小型化。在中心区域挖有通孔,当放入具有不同介电常数的待测... 详细信息

基于微扰理论,提出了一种在基片集成波导(SIW)结构上加载椭圆形开口环的小型化介电常数测量传感器。在传感器表面刻蚀椭圆开口环,增加电流路径的同时,降低工作频率,实现器件的小型化。在中心区域挖有通孔,当放入具有不同介电常数的待测物体时,传感器的S参数会发生改变。通过仿真软件对传感器进行分析,介电常数实部从1至10变化,频率的相对偏移达到32.4%。测量结果表明:传感器对介电常数的测量误差小于3%,具有很好的测量效果。

关键词：微扰理论基片集成波导介电常数小型化

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异步测量系统的分布式序贯椭球相交融合估计

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电光与控制 2024年第2期31卷 29-34页

作者：周书玉张鹏李孟委中北大学仪器与电子学院太原030000 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030000

针对具有测量缺失现象的多源异步测量系统的状态估计,提出一种基于条件Kalman滤波的分布式序贯椭球相交(DSEI)融合算法。对系统测量缺失现象通过一组服从伯努利分布的随机变量进行建模描述;同步化状态空间模块利用状态迭代方法将异步测... 详细信息

针对具有测量缺失现象的多源异步测量系统的状态估计,提出一种基于条件Kalman滤波的分布式序贯椭球相交(DSEI)融合算法。对系统测量缺失现象通过一组服从伯努利分布的随机变量进行建模描述;同步化状态空间模块利用状态迭代方法将异步测量系统在测量更新时刻进行同步;局部滤波模块采用条件Kalman滤波算法实现,保证滤波结果的完整性;融合估计模块在不考虑多传感器间相关性信息的前提下,设计DSEI融合算法对各个传感器提供的滤波结果进行融合。仿真实例验证了所提算法具有精度提高35%、迭代时间小于3 ms的优越性能。

关键词：多传感器系统异步采样椭球相交相关性未知

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内嵌式多级缓冲抗高过载系统设计

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火炮发射与控制学报 2024年

作者：高尚李杰马喜宏郑涛冯凯强中北大学电子测试技术国防科技重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

针对弹载电子设备在发射瞬间和侵彻过程中因高冲击使其扭曲变形甚至损坏而导致内部电路损坏失效的问题，提出了一种抗高冲击的内嵌式复合防护结构。借助ANSYS的显式动力学，分析高冲击下弹载测试仪内部应力分布；有限元仿真结果表明，... 详细信息

针对弹载电子设备在发射瞬间和侵彻过程中因高冲击使其扭曲变形甚至损坏而导致内部电路损坏失效的问题，提出了一种抗高冲击的内嵌式复合防护结构。借助ANSYS的显式动力学，分析高冲击下弹载测试仪内部应力分布；有限元仿真结果表明，结构中环氧树脂包聚氨酯衰减了应力的传播，起到很好的隔离缓冲作用，金属外壳承受绝大部分冲击过载，只有少部分能量传递至内部，且径向导轨限制了惯性测量单元的径向运动，使其保持竖直状态。采用落锤冲击实验对抗过载防护方法及系统进行验证，实验结果表明，在25000g的过载冲击下惯性测量单元及存储电路仍能正常工作，且系统吸能效果可达65%，对弹载电子设备的抗高过载防护有着重大意义。

关键词：抗高过载惯性器件结构设计有限元分析

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线激光扫描热成像无损检测参数仿真

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红外技术 2023年第10期45卷 1038-1044页

作者：王禄祥张志杰陈昊泽谭丹中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原038507

线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源,采取扫描加热方式,在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上,提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等3个可能影... 详细信息

线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源,采取扫描加热方式,在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上,提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等3个可能影响检测效果的参数。建立线激光扫描检测复合材料的仿真模型,选取缺陷表面中心点和无缺陷处表面温度的最大温差作为检测效果的特征量,分析了上述参数对检测效果的影响,并对激光功率、扫描速度与检测效果之间关系进行了拟合,总结了实验时兼顾检测效率和检测效果的参数选取原则。

关键词：碳纤维增强复合材料线激光扫描热成像无损检测仿真研究参数分析

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一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

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压电与声光 2023年第1期45卷 130-133,138页

作者：陆畅陈沁文常睿段俊萍张斌珍中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研... 详细信息

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。

关键词：圆极化天线 C波段单馈圆极化寄生阵列叠层天线

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乳腺超声成像的相干最大化声速重建技术

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应用声学 2025年

作者：陶晓岩张文栋高丹陈丽娟石刚邵星灵中北大学极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室中北大学电气与控制工程学院

医学超声计算机断层扫描成像中，使用传统波束形成方法时，通常假设声速恒定(如 1540 m/s)。然而，软组织中声速的非均匀性会引入相位误差，显著降低图像分辨率，特别是在乳腺成像中尤为显著。目前的基于回波信号的声速估计方法大多依... 详细信息

医学超声计算机断层扫描成像中，使用传统波束形成方法时，通常假设声速恒定(如 1540 m/s)。然而，软组织中声速的非均匀性会引入相位误差，显著降低图像分辨率，特别是在乳腺成像中尤为显著。目前的基于回波信号的声速估计方法大多依赖于强散射点的特定分布或存在估计精度不足的问题。为此，该文提出一种基于环形阵列的相干最大化声速重建方法。该方法通过迭代计算相干因子权重图，并利用设定的阈值去除不合理的声速估计，最终提取每个成像点上相干因子最大值对应的声速，实现介质声速分布的重建。数值仿真探讨了不同参数对相干因子的影响，并分析了多层介质的声速重建结果，声速均方误差分别为10.3和11.7。物理实验表明，该方法能够准确估计声速分布，并将反射成像重建误差从13.0%降低至2.00%。该方法在复杂介质中的高精度声速估计及其对图像质量的提升，展现了其在医学成像中的重要应用潜力。

关键词：超声计算机断层扫描声速重建乳腺超声成像像差校正

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