嵌入式无线传感器低功耗控制方法设计

常规的嵌入式无线传感器低功耗控制方法主要利用智能拓扑控制算法收集节点功耗反馈信息,易受邻近节点遍历作用影响,导致不同条件下的控制功耗较高。因此,需要设计一种全新的嵌入式无线传感器低功耗控制方法。文章分析了嵌入式无线传感器节点功耗,生成了嵌入式传感器低功耗控制通信协议,设计了无线传感器智能低功耗控制放大器,从而实现了无线传感器低功耗控制。实验结果表明,设计的嵌入式无线传感器低功耗控制方法在不同的控制条件下的控制功耗较低,证明设计的无线传感器低功耗控制方法的效果较好,具有可靠性,为提高嵌入式无线传感器综合性能做出了一定的贡献。

城市交通轨道车辆管控虚拟重构方法设计

为确保自动驾驶车辆在道路交通环境中的安全性,并实现对其整体化和精准化组织调度,文章引入了虚拟车辆管控理论,深入研究了城市交通轨道车辆的虚拟管控重构方法。该方法采用多目标排序方式,对交通轨道上的车辆进行虚拟重构,设计了一种多目标虚拟线路交通轨道重构策略。此外,构建了轨道交通车辆的虚拟调度重构模型,并通过动态交互处理方式实现了虚拟调度的计算。经过测试验证,在不同路段的时间控制下,该方法表现出良好的实时请求接受和处理能力,实时请求接受率超过1.2%,证明了其高性能和高效率。同时,虚拟重构的车辆平均行驶速度误差控制在3.2%以内,体现了其高精准性。

电容补偿型硬标签质检技术设计与实现

合格的硬标签是电子商品防盗系统(Electronic Article Surveillance,EAS)可靠工作的基础。此类标签电路由线圈和电容串联而成,其组成的LC谐振频率F是硬标签关键参数。在研制全自动硬标签生产设备中,对其在线质检技术尤为关键。针对现有单、双线圈检测标签F存在的不足,设计了电容补偿型非接触单线圈式硬标签F检测技术。基于Proteus软件频率分析功能,对此检测方法的等效电路模型进行仿真,验证了方法的可行性。同时,设计MSP430F149处理器为核心的硬标签F测量的软硬件,对其信号处理单元电路的功能也进行Proteus仿真验证,达到预期效果。此检测技术的实测效果表明,测量硬标签F误差在±15 Hz内,为下一步将此技术用于全自动标签生产设备中提供了技术支持。

室内墙面滚涂机器人结构设计和检测方法研究

针对解决室内墙面人工滚涂劳动强度大的问题,设计了一套自动化室内墙面滚涂机器人。对机器人需求功能进行结构设计,其移动载车在地面多方向移动,其机械臂提升柱将UR机械臂举升至目标位置,使用UR机械臂末端的滚筒进行墙面滚涂,对其中关键承载零件进行有限元分析;使用激光位移传感器对滚涂之后的墙面进行测量,测量数据传输至上位机处理;最后,可视化滚涂层数据并计算平面度,对于平面度不满足要求的墙面进行打磨,以提高室内装修的滚涂质量。

油电混动小车智能控制系统设计

油电混动汽车的智能控制系统在提升汽车性能与保护地球环境等方面发挥着重要作用。但目前调研发现,新能源汽车存在着电池馈电、电力显示不准、电池续航能力弱与油电模式切换速度不平稳等问题。文章针对以上问题提出了基于物联网和STM32的油电混动小车智能监测与控制方案,在EDA和MDK中,对电路和程序进行了设计,借助仪器仪表对系统进行了测试。系统实测结果表明,该系统可以实现对于电池容量的精准检测与显示,电池及时充电续航与油电模式切换速度平稳运行,能较好解决上述存在的问题,并且具有物联网远程监控等特点。

两型甲烷/空气燃气发生器设计与仿真研究

飞行器热喷流干扰风洞试验需研制稳定可靠工作的甲烷/空气燃气发生器为其提供高温燃气。对燃气发生器进行结构设计,采用同轴直流式和同轴离心预混式两种喷注器结构,并利用数值模拟方法获得其稳态燃烧场,考察两种类型甲烷/空气火炬点火器的燃烧性能和燃烧室热载。结果表明,两种喷注结构条件的火炬点火器均可以满足设计要求,但同轴直流喷注方式燃烧性能表现更好,采用同轴直流式喷注方式比预混喷注方式的燃气温度及组分均匀度更高。

基于NB-IoT的水面清洁机器人运行状态监测系统设计与实现

针对各种水上无人系统在运行过程中容易出现各种失控,导致其无法正常完成任务,甚至造成安全事故,文章设计并实现了一种用于监测水面清洁机器人运行状态的监测系统,实时监测机器人的运行参数是否正常。系统主体是在水面清洁机器人的基础上添加一个STM32G07的最小系统板,通过配备NB-IoT(窄带物联网)技术的BC26模块,将机器人运行状态数据通过MQTT协议上传至阿里云物联网云平台,实现数据可视化,方便开发人员对机器人的各项运行状态参数进行监测,并且对采集到的数据进行数据分析,从而避免机器人失控,造成事故。

雷击线路电磁暂态响应干扰下电缆避雷器故障传感检测

交流输电电缆终端的避雷器故障特征与雷击线路电磁暂态过响应过程的信号及其类似。当前,从单端行波信息中的检测方法很难区分雷击特征与真实故障行波的特征,提出了一种雷击线路电磁暂态响应干扰下的电缆避雷器缺陷故障传感检测。利用传感器收集电缆避雷器的故障行波数据,分析出避雷器故障时,与雷击线路电磁暂态过响应不同,其初始行波的波头下降沿存在转折、突变或者后续存在振荡过程等。运用特征提取和选择技术,从大量的数据中提取出与这种故障模式相关的有效特征,建立相应的故障诊断方法,并通过训练和优化来实现准确的故障智能诊断。实验结果表明,所提方法能够有效地区分故障特征与雷击线路电磁暂态过响应特征,误差监测数值最大为0.148 mA,具有较好的可行性。

基于多可穿戴传感器的用户人体复杂行为主动识别

文章旨在解决人体复杂行为的主动识别问题,通过对多可穿戴式传感器数据的融合,提高识别准确性并降低识别耗时。为此,设计了一种基于多可穿戴式传感器数据融合的方法。首先,根据用户生理、生化、行为指标设计采集流程;其次,采集用户指标传感数据,将其融合,结果作为卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的输入,构建用户虚拟现实场景;在此场景中,利用自相关系数和循环神经网络提取可识别特征点,并通过全连接层和Softmax函数实现用户行为的分类和识别。实验结果表明,该文方法相较于传统方法,识别耗时更低且准确率更高,F1-score达到了0.986。

基于深度学习的有锚框行人检测方法综述

计算机视觉包含图像分类、目标检测、目标跟踪等技术。行人检测作为目标检测的重要子任务之一,广泛应用于自动驾驶、智能机器人、监控检测等场景。随着深度学习的快速发展,通用目标检测器在目标检测任务上有着优秀的表现,许多研究者也在此基础上进行一系列改进,从而提升行人检测的速度和精度。按照是否预设物体边界框,基于深度学习的行人检测算法可以分为有锚框(Anchor-Based)和无锚框(Anchor-Free)。本文介绍了传统的行人检测方法,重点阐述了基于有锚框的行人检测算法在面对小尺度行人和遮挡行人等检测问题上的研究进展。

基于STM32CubeMX AI和NanoEdge AI的眼动信号分类效果对比研究

为了实现在微处理器上运行眼动信号分类算法,精简嵌入式系统设计,提高系统效率,文章对比研究了STM32CubeMX AI和NanoEdge AI 2种可在微处理器上部署人工智能算法的技术手段。首先以眼电数据为基础,分别利用2种技术实现分类算法在微处理器上进行部署;然后在微处理器中运行分类算法,对眼电信号进行分类;最后对比分析2种分类方法的优缺点。实验结果表明,2种部署方式各有利弊,利用STM32CubeMXAI实现分类部署的方法首先需要在上位机中实现分类算法,有一定的执行难度,但可以更加有效地提高分类准确度;利用NanoEdge AI实现分类部署的方法可以避免上位机算法的调试,但无法实现针对不同信号进行具体设计。

基于MIMU/里程计融合的管道内检测机器人定位算法

针对管道内检测机器人在管道内自主定位的问题,提出了一种基于MIMU/里程计融合的管道内检测机器人定位算法。将捷联惯性导航系统(Stradown Inertial Navigation System,SINS)的姿态误差、速度误差和位置误差以及陀螺仪零偏和加速度计零偏作为误差状态向量,构造误差状态模型;将SINS解算的距离增量与里程计模块计算的距离增量之差和SINS解算的载体坐标系下x轴与z轴的速度信息作为误差观测量,并通过对里程计因打滑、空转等导致的错误信息进行分析与处理,构造误差观测模型。通过扩展卡尔曼滤波(Ectended Kalman Filter,EKF)对SINS解算的姿态、速度和位置进行误差补偿,绘制管道内检测机器人的轨迹图。管道内检测机器人通过111 m长的燃气管道,定位精度达到了0.99%,满足管道内检测机器人自主定位的要求。

基于柔性超声传感器的阵列式管道壁厚监测系统

当前应用于油气管道壁厚监测的各类超声传感器均为传统刚性结构,针对其超声能量受损、测量范围受限及不易阵列化的问题,设计了一种基于柔性超声传感器的阵列式管道壁厚监测系统。该系统利用柔性电路板及背衬实现传感器阵列化集成,以STM32为主控芯片的硬件电路实现了各通道传感器超声的激励与数据的采集。同时,上位机对接收到的测量数据进行分析处理,从而实现对管道壁厚的监测。实验结果表明,该系统具有良好的测量效果,精度可达0.02 mm。

束偏转系统快速响应光纤温度传感器研究

针对中性束注入器束偏转系统快速测温需求,研制了一种快速响应光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)温度传感器。基于热响应原理分析了传感器主要设计参数对响应时间的影响,采用有限元分析软件对不同内径、不同材料的传感器响应时间进行了仿真模拟,封装管材料的储热能力越小,管内径越小,传感器的响应时间越快。封装制作了传感器实物,并通过实验验证了传感器的温度特性和动态响应性能。结果表明,在-25~250℃的温度测试中,FBG的反射波长仍保持着优异的线性度,在0.996以上,传感器测量精度可达到0.6%F.S,迟滞误差1.5%F.S。在瞬态温度变化中,传感器的响应时间为0.85 s,动态性能优于封装的热电偶传感器,更适用于束偏转系统高稳定快速温度监测。

基于单片机的智能生物脉搏检测系统设计

生物脉搏可在一定程度上反映心脑血管疾病的先兆信息,该信息的精确程度直接影响临床病情诊断的准确性。文章设计了一款以AT89C51单片机为核心的智能生物脉搏检测系统,采用ST188红外光电传感器获取生物脉搏信号,经过放大和整形等处理后,由单片机对脉搏信号进行定时累加计算,获得生物脉搏跳动次数,并通过LCD1602液晶屏显示测量结果。仿真及测试结果表明,与传统的脉搏检测方法相比,该系统使用便捷,具有较高的准确性。

自动驾驶汽车路径规划研究综述

路径规划一直以来是自动驾驶汽车研究发展的关注点之一。路径规划根据环境信息掌握的全面性分为两个层次:全局路径规划和局部路径规划。文章详细介绍了这两个层次下的算法,并对6种主要算法进行了深入分析,旨在为自动驾驶汽车在各种环境中寻找最优路径提供理论支持和实践参考。全局路径规划侧重于利用高精度地图和定位系统确定从起点到终点的整体路线,而局部路径规划则侧重于实时环境数据,如由传感器提供的道路条件,以动态调整车辆行进路径,确保其符合运动学和动力学限制,遵守交通规则,并避免与障碍物碰撞。这两种规划方法的结合使自动驾驶汽车能够在复杂多变的道路环境中安全、高效地行驶。通过对这些算法的研究和总结,为自动驾驶汽车的路径规划问题提供了参考,有助于推动自动驾驶技术的发展和应用。

一种基于陀螺仪的物体运动轨迹监测研究

陀螺仪是用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯导检测性器件,在惯性导航、惯性姿态计算、振动测试等领域应用广泛。文章提出了一种基于陀螺仪的物体运动轨迹监测方法,通过对陀螺仪的状态进行判断,利用陀螺仪标定、姿态解算、位置解算等融合算法,获取陀螺仪载体的运动轨迹,利用LabVIEW开发软件界面,可以实时监测物体运动轨迹。该研究能够快速获取陀螺仪载体的姿态角和位置信息,从而监测物体的运动轨迹,可以应用于水下或不方便使用GPS的领域。

适用于工业和交通市场的电感式位置传感器

随着各行各业自动化程度的提高,运动控制的重要性日益凸显。为了有效地驱动电机,描述速度和位置的控制输入必不可少。然而,实现这种感测的技术有多种,每种技术都有不同的特点和应用场景。文章将比较不同的旋转感测技术,并讨论选择它们的原因,然后以NCS32100双电感位置传感器为例,介绍了其技术特点和应用方案。

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MCP62电容传感微处理器芯片

MCP62是敏源传感推出的新一代电容传感微处理器SOC芯片,集成了双通道电容型模拟前端传感电路(AFE CAP),可直接与被测物附近的单端对地电容极板相连,通过谐振激励并解算测量微小电容的变化。激励频率在10~100 MHz范围内可配置,其频率测量输出为16 bit数字信号,对应的电容感知最高分辨率为1 fF。