一种基于深度学习辅助的SINS/DVL组合导航方法

水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)导航定位精度一定上程度影响了AUV的工作效率,由于GNSS无法在水下使用,以捷联惯导系统/多普勒计程仪(SINS/DVL)的组合导航系统受到众多青睐。DVL在部分情况下会失效,若直接将DVL隔离,系统将变为纯惯性导航系统,严重影响导航定位的精度。为了应对DVL在部分波束缺失的情况,提出了一种DLinear-informer辅助组合导航算法。通过DLinear对原始输入数据特有的分解方式,增强了算法对AUV非线性信息的提取与学习,提高了速度预测精度。实验结果表明:所提算法能够准确预测DVL失效期间丢失波束的速度,降低组合导航的位置误差,提高了系统的鲁棒性和定位精度。

无线传感器网络网关研究

介绍了无线传感器网络网关的软件、硬件设计要点。基于CC1010的RF接口实现与无线传感器网络的通信,基于SIM100E的GPRS接口实现了与互联网之间的TCP/IP连接,无线传感器网关实现了与外部网络的可靠连接。

WSN中基于粒子滤波的目标跟踪研究

针对无线传感器网络中仅有角度测量的目标跟踪问题,详细分析其定位过程,提出一种基于改进粒子滤波算法的新解决方案。方案采用高斯混合模型(GMM)代替单一模型近似概率密度分布,融入粒子滤波算法,提议分布采用SRUKF-PF算法更新粒子。算法中增加改进措施以提高滤波性能如:残差重采样算法用于重采样、K-means算法用于构建预估起始点、EM算法用于拟合GMM近似等。仿真结果验证了方案的有效性。

基于传感器网络的气体源定位方法研究

提出一种分层结构的自组织无线传感器网络(WSN)用于气体污染源的定位研究,可以广泛应用于反恐、环境监控等场景。在修正的气体污染源浓度衰减模型基础上,提出一种改进的非线性最小二乘算法(I-NLS)以及极大似然算法(MLE)用于气体污染源定位。仿真试验对比研究了两种算法在不同的传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响。试验结果表明了这种分层结构的WSN用于气体污染源定位是可行的,同时验证了I-NLS、MLE两种算法定位的有效性。

一种新的无线传感器网络节点定位算法研究

提出一种新的节点分布式定位算法-移动锚节点极大似然算法(Mobile Anchor Point-Maximum Likelihood Estimation,MAP-MLE)用于节点定位。移动锚节点在定位区域内周期性发送信标点,未知节点接收信标点及其对应的声音信号能量,估算与信标点距离,滤波信标点,融合极大似然算法进行定位。仿真结果表明算法是有效的,其全分布计算定位方式适用于大规模的无线传感器网络节点定位。

基于WSN的两种气体源定位算法研究

本文基于气体污染源浓度衰减模型,首次采用极大似然预估算法、直接三边测距算法对气体污染源定位进行了对比研究。仿真实验对比了两种算法在不同数量传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响。仿真表明在环境背景噪声较大的情况下,采用极大似然算法比采用直接三边测距算法有着更强的鲁棒性;而直接三边测距算法简单,在背景噪声较小时,定位效果同样有效。

无线传感器网络在气体源预估定位中的应用

基于气体污染源浓度衰减模型,分别采用极大似然预估算法(M LE)、非线性最小二乘算法(NLS)对气体污染源定位进行了研究。仿真实验对比了两种算法在不同的传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响。结果表明:当环境背景噪声较小时,NLS可以得到比M LE算法更精确的预估结果。当环境背景噪声较大时,M LE算法比NLS算法有着更强的鲁棒性。

无线传感器网络中基于贝叶斯技术的气体源定位研究

将无线传感器网络(WSN)引入气体源预估定位。基于贝叶斯原理,提出一种适用于WSN的气体污染源定位算法——改进粒子滤波(IPF)算法。该算法采用权重质心法确定预估定位初始点、退避定时排序法确定参与定位节点信息发送顺序及采用残差重抽样算法减少抽样方差以提高滤波性能。对比研究了改进粒子滤波(IPF)、扩展卡尔曼滤波(EKF)及改进的非线性最小二乘(I-NLS)算法定位性能,仿真表明构建的WSN对气体源定位有效,应用IPF算法定位性能优于EKF及I-NLS算法。

改进的SRCDKF-PF算法及在BOT系统中的应用

针对纯方位目标跟踪(Bearing-Only Tracking,BOT)系统强非线性特点,提出一种新的解决方案:采用平方根中心差分卡尔曼滤波器(Square-RootCDKF,SRCDKF)产生粒子滤波提议分布,融入最新的观测数据影响;增加改进措施以提高滤波性能,如采用系统重抽样算法减少方差、应用马尔可夫链模特卡罗(Markovchain Monte Carlo,MCMC)方法消除粒子贫乏等。仿真表明该算法是有效的,针对当前BOT系统,比传统EKF、PF算法可靠性更好,跟踪精度更高。

无线远程图像监控系统设计

针对监控点分散于特定区域并有图像监控需求的应用,设计了一种基于3G/GPRS网络的无线远程图像监控系统。系统中现场图像数据流通过串口摄像头采集,并通过无线数据传输终端由无线网络传送到上位机系统。设计开发了上位机图像监控软件,将摄像头拍摄的JPEG格式图像数据完成解码处理,自动还原现场拍摄图片。实验结果验证了该技术方案的有效性,实现了远程无线图像的可靠传输。

基于跳距内双误差修正的改进质心定位算法研究

无线传感器网络(WSN)定位技术是当前研究的热点,针对传统质心法定位精度差的特点,提出一种新的传感器网络节点定位算法—ICHDE算法。均匀分布在探测区域内的传感器网络锚节点发送无线信号,其它位置未知的传感器节点在感知范围内接收锚节点无线信息,并应用改进的"误差修正质心"算法计算出本节点相应坐标,从而实现节点定位。仿真实验验证了本算法有效性,表明该算法定位准确、定位覆盖率高。

基于浮标设备的UWSN汇聚点通信设计

基于浮标设备的水下无线传感器网络(UWSN)是海洋环境立体监控系统的重要组成部分。详细阐述了基于GPRS移动技术的近海、近岸UWSN汇聚点的通信设计实现,基于SIM300模块的GPRS接口实现了浮标设备采集到的数据信息与数据中心的可靠连接。

WSN跟踪应用中一种新的目标恢复机制研究

无线传感器网络(WSN)跟踪应用中,当目标丢失时需要研究目标跟踪恢复方案。用于唤醒跟踪区域节点,以重新寻找到目标。为减少唤醒无关睡眠节点的数量,提出了一种新的逐层节点唤醒目标恢复机制。在不丢失目标的前提下,逐级唤醒相关区域睡眠节点,降低节点能量消耗,延长了WSN生命周期。

深海潜水器电源系统的研究现状分析

介绍了深海潜水器的主要类型及目前世界上已成功研制的深海潜水器。综述了近年来无人潜水器和载人潜水器电源系统的研究现状,并对各电源系统进行了分析。指出我国深海潜水器电源系统需要解决的重点技术问题,为我国全海深潜水器的能源系统设计提供帮助和参考。

基于物联网的水产养殖环境智能监控系统

工业化、集约化的水产养殖模式是我国水产养殖的发展方向,其中水质监控是实现水产养殖现代化的关键。本文设计并实现了一种基于物联网技术的水产养殖环境智能监控系统。系统采用ZigBee技术和GPRS技术实现对养殖水质的各类关键指标:温度、溶解氧含量、pH和浊度的实时采集、远程显示和自动报警;同时系统基于养鱼知识库的指导,通过PC或手机终端远程控制喂食器、加热器、过滤和增氧机,实现智能化远程养鱼。该系统具有运行稳定,数据检测准确,控制及时,扩展性强的优点,可在水产养殖环境监控广泛推广。

变面积式电涡流传感器线圈阻抗理论计算模型

变面积式电涡流传感器相比于传统的变距式传电涡流感器具有线性度好和量程易扩展等优点。介绍了变面积式电涡流传感器的基本测量原理和理论模型的建立方法。该模型利用二阶矢量位结合截取边界法建立了相关电磁场方程组,在此基础上推导并建立了传感器的理论模型并给出了传感器线圈阻抗计算以及相关场量的闭合解析表达式。实验结果证明了此模型的有效性和正确性,该计算模型与传统的数值仿真运算相比,不仅物理意义明晰,而且极大缩短了运算时间。

基于梯度PSO算法的PID参数整定

提出一种基于梯度PSO算法的PID参数整定方法。结合PSO算法迭代中的梯度信息,对惯性权重适当调整,提高了收敛速度。在算法出现停滞时,对全局最优变异,避免陷入局部最优。并提出算法微粒运动轨迹收敛的充分条件。典型测试函数结果显示,该方法能有效改善微粒群算法的搜索性能。将采用该算法的PID控制器应用于一个二阶船舶控制装置,计算结果表明该PID控制器可以获得更好的控制性能指标,具有较好的使用价值。

虾塘差速无人投饲船巡边算法设计与仿真分析

为提升虾塘巡边投饲作业的效率和可靠性,以差速无人投饲船为研究对象,提出了基于变积分PID姿态控制和边距区间搜索控制动态切换的控制算法。该控制算法在建立差速无人投饲船运动模型和姿态反馈模型的基础上,追踪无人船巡边过程的距离信息和角度信息以保持投饲船巡边的正确姿态。同时,考虑无人船控制的非线性特征,设计了边距区间搜索控制算法,使船体快速地收敛到PID调整范围内,降低了算法的复杂性。通过Matlab仿真分析不同参数和边界下算法的有效性,验证了算法在0~3 m/s的巡边速度下,最大巡边误差可控制在0.3 m以内,最大角度跟踪误差可控制在9°以内。研究表明,提出的巡边算法满足虾塘投饲装备巡边指标要求,具有较好的实用价值。

基于北斗系统的AUV导航定位系统设计与实现

针对目前自治水下机器人(AUV)通信控制现状,提出了基于北斗系统的AUV定位系统设计构想。采用北斗系统的导航定位系统可以精确获取AUV位置信息,增强了地面控制端对AUV的控制能力并有效扩展了AUV的活动范围,为改进AUV控制系统设计提供参考价值,同时提高AUV精确作业能力。

改进Z源逆变器三载波PWM策略

为使Z源逆变器的升压因子独立于调制度,同时不增加输出电压谐波,提出一种三载波脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)策略.该方法通过3个载波与三相调制信号比较控制各功率器件,直通零状态仅在传统零矢量作用时间内加入,不改变输出电压波形.在一定的调制度下,电压增益由载波的直流偏置电压决定.通过对该调制策略下的电容电压应力、功率器件电压应力与其他传统方法进行分析比较,并对Z源逆变器和改进Z源逆变器进行仿真,结果表明该方法具有良好的控制性能.