基于ISODATA改进K均值聚类算法的NLOS识别技术

针对超宽带信号中非视距误差造成定位系统定位偏差的问题,提出了一种改进无监督算法的NLOS识别技术。本文提取信道脉冲冲激响应波形的8种特征参量,选择主成分分析算法对多维特征进行降维处理;采用基于迭代自组织数据分析法改进的K均值聚类算法,自适应地选择K值来区分视距和非视距信号;最后,结合特征参量的冗余性、相关性对分类结果进行判别。实验结果表明,该方法能有效地识别出NLOS信号,且具有较好的环境适应性,识别准确度达到95%。

电磁流量计结构与干扰抑制发展与趋势

电磁流量计量程宽、结构简单、应用广泛。以电磁流量计的结构演变与干扰抑制技术为线索,介绍了两个大方向下的各个重点研究方向的电磁流量计最新技术,并分析了其未来研究发展方向和趋势,在电子技术不断发展与流量计量方法呈现多样化基础上,未来电磁流量计仍以提高线圈励磁精度来抑制噪声干扰为主,同时又不断改变自身结构和组合方法测量,以适应越来越复杂的流体测量环境。

基于TRIZ的AFD失效分析方法

预期失效分析(anticipatory failure determination,AFD)是在TRIZ基础上发展起来的一种失效分析方法,通过反向思维将TRIZ中的发明问题解决算法(ARIZ)逆向应用于失效分析,并集成应用TRIZ中的冲突分析与解决工具消除失效隐患.AFD主要应用于产品设计中的失效预测分析.给出了AFD方法的原理及应用于失效预测的详细工作流程,分析了在中药滴丸机设计过程中应用AFD进行失效预测分析的一个实例.

TRIZ理论中ARIZ算法研究与应用

TRIZ理论中的ARIZ算法主要用于解决复杂问题,ARIZ集成了TRIZ的多个工具,给出了从问题分析到方案解评价的整个流程。文中在总结TRIZ理论的方法和观点基础上,阐述了ARIZ包含的概念和主导思想,介绍了ARIZ解决问题流程,并给出应用ARIZ解决问题的工程实例。

产品设计中多冲突问题解决过程研究

在约束理论(TOC)当前实现树(CRT)基础上引入故障树定性定量分析算法,提出面向多冲突问题分析的设计障碍树(DOT)方法。由DOT分析确定核心问题,与发明问题解决理论(TRIZ)中问题解决工具集成,建立多冲突问题解决过程模型。在中药滴丸包装机改进设计中验证了该方法的有效性。

高稳定度可调恒流源的设计与实现

针对影响恒流源稳定性的因素,制定相应的改进解决方案以确保输出电流的稳定,通过设计基于场效应管和运算放大器组成的串联反馈电路来保证电流的稳定性。实验测试的结果表明,串联反馈电路中加入运放的隔离电路使得前后级的电路更加稳定,同时基准电压越稳定,恒流源的输出电流越稳定,在市电供电情况下,经过预热可以产生更加稳定的基准电压。通过实验测试,恒流源样机达到10-6量级稳定度以及输出电流范围在0~1 A可调的设计要求。

基于AFD的失效原因分析技术研究

预期失效分析(Anticipatory Failure Determination,AFD)是通过反向思维将失效问题转化为发明问题的一种失效分析方法。AFD即可应用于产品设计中的失效预测分析。也可应用于失效原因诊断。提出了集成TRIZ冲突解决原理及AFD的失效原因分析方法,分析了一个应用该方法进行失效原因诊断的实例。

LM算法在TDOA三维定位中的应用研究

针对Taylor算法在TDOA三维定位中受到外界条件的影响而导致大范围求解失败的问题,开发TDOA三维定位算法仿真软件并对Taylor算法在TDOA三维定位中的应用进行仿真,找到Taylor算法在TDOA三维定位应用中的环境限制因素。为了降低外部环境对定位性能产生不必要的影响,避免定位结果产生大面积不收敛的现象,将LM算法作为TDOA三维定位的求解算法。仿真结果表明,与Taylor算法相比,LM算法克服了Taylor算法的使用条件限制,在保证结果收敛的前提下提高了定位精度,且具有鲁棒性,验证了LM算法作为TDOA三维定位求解算法的可行性。

基于加权K-近邻分类的非视距识别方法研究

超宽带(UWB)定位系统中,针对复杂的环境下,信号的遮挡、直达信号的错误判断严重影响定位精度问题,该文基于信道冲激响应(CIR)提出一种新型特征参量——饱和度(S),结合前人提出的特征参量利用Relief算法和互信息特征选择(MIFS)算法进行特征选择,在相关性的基础上赋予特征相应的权重,选择最优的特征子集进行加权K-近邻(WKNN)分类,提高了非视距(NLOS)识别系统准确度。并且分析了WKNN算法中的训练数据集数量与近邻数K对算法的影响,确定优选方案,减小了算法计算量,提高了NLOS识别系统实时性。在不同环境下进行实验验证,结果表明,该方法具备较高的识别准确度和环境适用性,识别精度达到95%。

基于改进二维MUSIC算法的蓝牙信号到达角估计

蓝牙技术联盟在蓝牙5.1规范引入寻向功能,为大幅提升蓝牙定位技术的精度提供了新的解决途径,但并未对信号的角度测量算法提供统一方案。针对低功耗蓝牙在室内环境多径干扰下到达角估计困难这一问题,提出了一种面向矩形阵列的改进二维MUSIC算法,通过对矩形阵列天线阵元进行二次划分,采用前后向平滑的方法修正一维子阵的协方差矩阵,再利用接收信号矩阵的广义逆求出各个子阵协方差的关系,从而修正整个阵列接收信号的协方差矩阵。该算法在没有降低信号协方差矩阵维数的同时,恢复了信号协方差矩阵的秩,有效抑制室内多径信源引起的干扰。经过仿真实验,证明了本文算法在低快拍数、低信噪比的情况下对角度估计的精度有着较大改善。并设计了相应的硬件系统进行室内与室外的实验,结果表明在多径干扰严重的室内定位时定位精度改善更为明显,室内定位圆概率误差降低了26.75%~60.25%。仿真和现场定位实验证明了本文提出角度估计算法的有效性,该算法对其他应用领域的来波方向估计也具有重要参考意义。

基于超宽带的TDOA相邻单元协同定位技术

针对目前超宽带TDOA分单元定位系统存在位置多解性、定位精度低等问题,提出了相邻单元协同定位方法以及基于改进樽海鞘群算法的协同定位方程解算算法。该方法通过汇总相邻单元内收到同一定位请求信号的全部测量值,使坐标解算不再局限于一个时钟同步单元内,由此也导致参与位置计算的测量值个数与基站布局不确定性增加,Taylor算法无法满足解算要求,进而使用改进樽海鞘群算法代替Taylor算法进行协同定位位置计算,最终求得待测点位置坐标。6基站相邻单元协同定位实验结果表明,各测量点的R95值处于12~15 cm之间,最大残余误差处于16~23 cm之间。所提方法无需进行多参量判断取舍位置信息,有效解决了位置多解性问题并提高了定位精度。

基于自适应Levy飞行改进的TDOA三维定位算法

针对已有的算法在基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)测量方案中存在的搜索能力不均衡,导致三维定位区域局部存在定位精度低甚至求解失败的问题,提出了一种基于改进探路者优化算法(pathfinder algorithm,PFA)的TDOA定位算法,通过将自适应Levy飞行和改进后的PFA算法进行融合,增强了个体对定位区域复杂环境的适应性,解决算法早熟、易陷入局部最优等问题,提升了算法综合性能.通过仿真和实验,结果表明:与Taylor算法、LM算法相比,本文提出的算法(Levy-pathfinder algorithm,LPFA)可以提高定位精度;与PSO算法、PFA算法相比,LPFA算法可以在提高运算速度的同时得到更准确的定位结果.

脉冲超宽带定位单元设计及应用测试

脉冲超宽带技术(Impulse Radio-Ultra Wideband,IR-UWB)具有传输速率高、测距精度高、抗多径干扰能力强、功耗低的优点。采用IR-UWB技术可有效解决现有定位系统定位精度差、定位精度不稳定的缺点。应用IR-UWB技术设计射频定位系统通信节点,采用双向双边测距算法(Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging,SDS-TWR)保证测距精度,在室内环境对测距误差进行了测试,并采用到达时间(Time of Arrive,To A)定位算法设计定位单元,测试结果表明IR-UWB定位技术在室内可达到分米级定位精度。

基于RFID和二维码技术的游乐设施生产跟踪系统设计

游乐设施是承载乘客游乐的载体,游乐设施质量的好坏关系到游客的生命安全。但游乐设施生产车间零部件众多、零件生产工序繁杂、管理工作繁琐复杂,游乐设施制造企业内部各系统之间的信息整合程度低,导致在生产制造领域,信息采集几乎全部靠人工完成。因此,本文利用RFID技术和二维码技术建立了零部件生产信息追溯系统,实现了生产车间内零部件的信息采集以及出厂后零部件生产信息的溯源,保证了游乐设施在建造过程中的质量安全以及发生事故后设施故障的快速查询与设备检修。

基于阈值和极端随机树的实时跌倒检测方法

针对基于可穿戴设备的跌倒检测存在的实时性与准确性无法兼得的问题,提出一种阈值和极端随机树融合的实时跌倒检测方法。在该方法中,可穿戴设备只需计算阈值量,无需确保跌倒检测的准确率,从而减少了计算量;同时,上位机利用极端随机树算法确保了跌倒检测的准确率。可穿戴设备通过阈值的方法过滤了大部分日常动作,因此减少了上位机检测的动作数据量。这样一来所提方法既满足了跌倒检测的高准确率,又满足了实时性。另外,为了降低跌倒检测的假阳性率,可穿戴设备融合了姿态角度传感器和压力传感器,上位机中加入了反馈机制。当检测结果出现假阳性时,通过上位机将检测错误的样本加入非跌倒数据集中进行再训练,模型经过这样的不断学习会生成适合个人的报警模型,且这种反馈机制为降低跌倒检测的假阳性率提供了新思路。实验结果表明,在1259个测试样本中,所提方法具有平均99.7%的准确率,最低0.08%的假阳性率。

计量仪器的远程量值传递与溯源技术探讨

传统的量值传递与溯源方式存在两个问题,一是必须离线方式进行,把工作用计量器具定期拆下来,送到相应技术机构,在规定的实验环境下进行检定或校准,影响正常生产进程,二是都属于静态或稳态测试过程,只能获得参比工作条件下仪器的基本误差,不能获得现场应用中的附加误差。仪器物联网技术的发展使人们看到解决这两个问题的希望,如果能够利用物联网技术建立起计量仪器的远程量值传递与溯源系统,则可得出仪表的附加误差,从根本上保证现场计量数据的准确可靠。该文调研国内外计量仪器领域远程量值传递与溯源技术的研究现状,归纳计量领域远程量值传递的3种实现途径,即传递标准表、标准表置于现场、传递量值法,比较这3种实现途径的难易程度,最后提出实现理想方式的计量仪器远程量值传递与溯源技术尚需要研究的领域及具体研究内容。

风电叶片复合材料压缩损伤破坏声发射监测

研究了风电叶片单向复合材料的压缩力学特性及其声发射响应特征。结果表明,复合材料的横向和纵向压缩力学性能及其声发射响应特性明显不同,纵向压缩强度、模量高,失效应变小,对应的声发射相对能量、幅度高,但撞击累积总数少。复合材料具有脆性破坏的特点,横向压缩以45°剪切失效为主,纵向压缩以层间劈裂为主。风电叶片复合材料压缩损伤破坏与声发射的相对能量、幅度、撞击等参量特征有关。

基于WSN的射频定位技术

对现有的基于WSN(无线传感器网络)的射频定位技术进行了总结;分析了射频定位系统研究中的关键技术,包括WiFi(无限局域网)、RFID(射频识别定位)、ZigBee、CSS(扩频定位)和UWB(超宽带定位技术),指出了目前射频定位技术所面临的问题;最后,展望了射频定位技术的前景及其对人类生活、工业发展、科技进步的促进作用.

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。

基于改进双向双边测距的超宽带定位技术及应用研究

针对飞行时间(time of flight,TOF)定位速度慢的问题,提出一种改进双向双边测距方法,结合距离差测量,只需一次测距就可以实现移动节点到多个固定参考节点的测距,进而提高TOF定位速度。设计超宽带(ultrawideband,UWB)定位实验系统,完成改进双向双边测距实验验证与定位精度测试,经测试定位精度达到分米级。改进的双向双边测距方法可提高传统TOF定位的定位速度,同时将该方法应用于过山车测速并结合卡尔曼滤波进行数据处理,为精确测量提供一个新角度。结果表明,采用四基站时定位时间约为原定位时间的1/4,能够较好地测量高速运动物体的速度,具有很好的应用前景。