检索结果-内蒙古大学图书馆

电子测量与仪器学报 2024年第1期38卷 25-33页

作者：杨承志张晓明张鸽中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量... 详细信息

针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量和协方差,并基于此构建阈值信息,对NLOS环境产生的量测异常值进行判别,在此基础上利用Sage-Husa滤波对系统噪声协方差进行估计。采用加权最小二乘法对测距信息进行处理,得到标签解算坐标的最优估计。通过MATLAB仿真验证算法的可行性和有效性并在室内环境下进行测距、定位试验验证。仿真和实验结果表明,基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法能有效识别NLOS误差,且对定位过程中发生的状态突变能有效进行跟踪,解算得到的标签坐标x方向误差1 cm左右,y方向误差2 cm左右,提高了UWB室内定位的精度。

关键词：抗差估计卡尔曼滤波 UWB NLOS误差加权最小二乘估计

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双挡板MDM波导耦合倒钩形谐振腔传感性能研究

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光通信研究 2024年

作者：段佳毅沈三民中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室

【目的】为了获得小尺寸高灵敏度的折射率传感器，文章设计了一种双金属挡板金属-电介质-金属（MDM）波导侧向耦合倒钩形谐振腔结构。【方法】应用有限元分析法分别模拟双金属挡板MDM波导和倒钩形谐振腔的传输过程，并分别将其视作连续... 详细信息

【目的】为了获得小尺寸高灵敏度的折射率传感器，文章设计了一种双金属挡板金属-电介质-金属（MDM）波导侧向耦合倒钩形谐振腔结构。【方法】应用有限元分析法分别模拟双金属挡板MDM波导和倒钩形谐振腔的传输过程，并分别将其视作连续态和离散态。将波导结构和谐振腔耦合，即连续态和离散态发生干涉，结合磁场分布分析了两个法诺共振峰的产生机理。通过改变几何参数并计算对应不同参数的品质因素（FOM）值绘制成表，以此确定该结构几何参数的最优值。【结果】在最优几何参数下，模拟外界环境变化，改变介质折射率，计算得到该折射率传感器灵敏度（S）分别为1650 nm/RIU和1960 nm/RIU。考虑到葡萄糖溶液可应用于多个领域，例如：医疗健康中糖尿病的检测，食品行业中酒的酿制，环境监测中微生物的监测。将此传感器应用在葡萄糖溶液浓度的监测中，由于存在两个法诺共振峰，这可以有效降低误差。【结论】通过对该传感器的结构参数分析，得到结论：两个法诺共振峰的传感特性可以由几何结构参数单独影响，即腔Ⅲ长度可以控制FR1，腔Ⅰ和腔Ⅱ的高度可以共同控制FR2，耦合距离可以对结构实现总体控制，并且当结构中出现了相反的能量，那么结构参数变化会对法诺共振峰的影响更大。根据这一传感特性，为制成可调谐折射率传感器提供了参考。

关键词：表面等离子激元折射率传感器倒钩形谐振腔法诺共振葡萄糖溶液浓度

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基于FNN优化的AUV姿态控制研究

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舰船科学技术 2025年第5期47卷 132-137页

作者：张海龙齐向东普勇博张涛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

为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和... 详细信息

为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和人工神经网络的计算模型,设计AUV姿态控制器并搭建Matlab仿真模型,有效解决模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂工况的问题。仿真结果表明,相比于传统的模糊PID控制和BP神经网络,模糊神经网络PID姿态控制器具有更快的响应速度,达到稳定姿态所需时间减少一倍以上,有效改善了AUV姿态控制性能。

关键词：自主水下潜航器模糊PID BP神经网络控制优化

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基于面向TTE的新型数据综合系统的设计与实现

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仪表技术与传感器 2024年第1期 81-86页

作者：张会新洪应平姚玉林杨应杰中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 91515部队

针对传统总线无法实时网络传输,新型总线时间触发以太网(TTE)兼容IP协议和IEEE802.3协议,但TT业务和BE业务需设备满足TTE协议,实际工程缺少适用性的问题,设计了一种基于FPGA的时间触发以太网数据综合系统。该数据综合系统以FPGA作为核... 详细信息

针对传统总线无法实时网络传输,新型总线时间触发以太网(TTE)兼容IP协议和IEEE802.3协议,但TT业务和BE业务需设备满足TTE协议,实际工程缺少适用性的问题,设计了一种基于FPGA的时间触发以太网数据综合系统。该数据综合系统以FPGA作为核心控制器,千兆网作为主要通信接口,在满足高速率、高宽带、高灵活的前提下,设计出数据综合模块,将多种传统总线与TTE总线良好兼容。试验结果表明:系统在同步精度高达40 ns、通信抖动仅为392 ns的前提下,数据转换收发无误码现象。同时将多种数据混合编帧,具备极高的稳定性与灵活性,为TTE网络数据服务于实际工程提供了可靠的解决方案。

关键词：时间触发以太网时钟同步协议兼容数据融合

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一种自适应触发门限的冲击波测试系统

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兵器装备工程学报 2023年第2期44卷 120-125页

作者：宋林丽马竹新王代华刘彬中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对存储式冲击波测试系统在使用中低触发阈值设置不可靠和多点分布测试时频繁改变触发阈值的情况,研究了一种自适应触发门限的冲击波信号测试系统。该系统在分析门限设置与触发概率关系的基础上,采用FPGA作为主控制器,可在上电初始化... 详细信息

针对存储式冲击波测试系统在使用中低触发阈值设置不可靠和多点分布测试时频繁改变触发阈值的情况,研究了一种自适应触发门限的冲击波信号测试系统。该系统在分析门限设置与触发概率关系的基础上,采用FPGA作为主控制器,可在上电初始化中自动计算并设置低触发阈值,并结合触发数量积累,形成双门限,保证最大有效触发概率。另外系统采用SD Nand作为存储记录芯片,提高了现有存储式冲击波系统的采样带宽和储存效率。试验证明:该测试系统可稳定触发采集并存储爆炸场微弱冲击波信号,具有采样率高、储存容量大、触发可靠性高的特点。

关键词：冲击波奈曼-皮尔逊准则信噪比触发门限采集存储

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基于结构相似度和鲁棒主成分分析的运动目标检测

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激光杂志 2024年第2期45卷 54-57页

作者：杜延墨沈三民张炳玮中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

运动目标传统检测方法只考虑图像的亮度或纹理等某一种特性,受特异值影响较大,对噪声比较敏感,鲁棒性也不够好,而且背景恢复精度不高。针对以上局限性,提出一种融合结构相似度(structural similarity,SSIM)全参考模型和鲁棒主成分分析(r... 详细信息

运动目标传统检测方法只考虑图像的亮度或纹理等某一种特性,受特异值影响较大,对噪声比较敏感,鲁棒性也不够好,而且背景恢复精度不高。针对以上局限性,提出一种融合结构相似度(structural similarity,SSIM)全参考模型和鲁棒主成分分析(robust principal component analysis,RPCA)的运动目标检测方法。此方法综合考虑图像的亮度、对比度和结构三种特性,不采用传统的背景减除法,而是把图像像素点的结构相似度作为度量来实现运动对象与背景的分离。实验结果表明,此方法准确率可达0.95,且F度量较传统运动目标检测算法平均提升0.15,总体上比传统方法更具优势。

关键词：运动目标检测背景恢复鲁棒主成分分析结构相似度

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破片防护结构对冲击波测试影响的数值分析

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兵工自动化 2024年第5期43卷 66-70页

作者：郭庆王文廉郭科科江虹颖中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对防护结构对冲击波特征的影响,利用AUTODYN对防护结构条件下冲击波信号传播进行数值模拟。采用2D-Euler Multi-material算法进行仿真计算,将防护区域不同位置冲击波压力曲线、特征参数与空旷环境进行对比,分析防护结构与测点的距离... 详细信息

针对防护结构对冲击波特征的影响,利用AUTODYN对防护结构条件下冲击波信号传播进行数值模拟。采用2D-Euler Multi-material算法进行仿真计算,将防护区域不同位置冲击波压力曲线、特征参数与空旷环境进行对比,分析防护结构与测点的距离及防护结构偏离冲击波传播方向的角度α对冲击波测试的影响。结果表明:在单向防护时,若达到正向防护(α=0)且防护结构与测点距离等于10倍圆柱直径时,压力峰值、正压作用时间和比冲量误差分别为0.51%、4.36%和1.91%;在多向防护时,以10倍直径距离分析,α=0时,压力峰值误差最小,为-0.43%;α=30°时,正压作用时间和比冲量误差更小,为-2.91%和0.66%。

关键词：冲击波测试防护结构数值模拟特征参数

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基于ROS-Matlab的移动机器人仿真研究

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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LZ4算法的实时压缩处理器的设计

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火炮发射与控制学报 2024年

作者：赵瑜婕李杰张德彪冯凯强张春兴中北大学动态测试技术省部共建国家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

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点... 详细信息

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点设计并行化实时压缩处理器。该压缩处理器在FPGA上搭建，无需额外的数据缓存芯片，保证弹载记录仪轻量化的需求。实验结果表明，该处理器接收、处理数据位宽为8 bit，在200 MHz的工作频率下，能够实现1.60 Gbit/s的数据吞吐量，平均压缩比达到了1.82，可以有效实现弹载记录仪的实时压缩，为导弹后续的评估、分析和改进提供可靠的保障。

关键词：弹载记录仪 FPGA LZ4压缩算法并行化实时压缩

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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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