测控技术与仪器本科专业人才培养体系探索

测控技术与仪器专业是近年来发展最快的本科专业之一 ,是一个集光、机、电、算一体化的工程性和综合性强的专业。本文介绍了东南大学结合本校仪器仪表专业的历史沿革和特色 ,在电子信息类测控技术与仪器本科专业人才培养体系构建中所做的探索工作 ,以及以电子信息为核心的测控技术与仪器本科专业人才培养方案实施的初步效果。

基于GPS/DR与GIS集成的城市车辆实时监控系统的设计与工程应用

结合香港某种车辆调派系统和南京市某银行运钞车实时监控系统的工程应用,给出基于GPS/DR/GIS集成车辆导航系统的设计与组成,以及系统各个模块之间的相互关系;研究并提出适合车辆导航数字地图的数据组织,大地坐标系与WGS84坐标系、WGS84坐标系与独立坐标系间的相互转换关系;详细介绍本系统在不同工程应用中各自实现的功能。本系统在香港实地跑车实验中,在无GPS信号的情况下,运用DR/MM定位模块连续定位15min后,测得其定位精度小于5m。

基于XML的虚拟仪器远程测控系统

基于Internet网络的WEB测控系统是由仪器硬件、Internet网络和软件组成的分散集成式测控系统。文中提出了基于XML网络数据传输技术、结合组件开发技术及以虚拟仪器技术为支撑的虚拟仪器远程WEB测控新方案。该方案克服了传统WEB系统的缺点,大幅度降低了WEB测控系统的网络数据传输量,实现了测控数据的WEB客户端处理,突破了以往WEB客户端只能进行测量数据浏览而不能进行处理的局限,使得基于Internet的WEB测控趋向于实用。

测试仪器的发展方向——以TCP/IP作为通讯方式的虚拟仪器测试系统

该文对于目前虚拟仪器系统中硬件与计算机的串并口、PC总线、GPIB总线、PXI、VXI和各种现场总线连接方式的基本情况和主要缺点,及其对测试系统的整体性能的影响做了分析,介绍了以TCP/IP作为通讯方式的虚拟仪器系统的结构特点、在性价比、拓扑自由度、开放性和互操作性、系统稳健性等方面的优势以及发展展望。

基于边缘计算的实时线损监控系统研究

为有效减少数据传输量、降低服务响应时延、增强网络效能,设计了基于边缘计算的实时线损监控系统。系统通过分钟级数据进行小时级的台区线损计算。引入低压故指设备,对分支箱、表箱的进出线冻结电能进行测量,并对台区下各分段线损进行计算,以实现对台区的分级、分层线损的分析和管理。通过仿真与分析,线损计算应用(APP)能够实现实时线损数据计算及监控,计算所得线损率与用采系统中线损率基本一致。仿真结果验证了所提系统的有效性。

MIMU/GPS组合导航系统数据同步与融合方法研究

给出了以DSP为核心的MIMU/GPS组合导航系统中数据同步与融合的方法,简要介绍了仿真、调试过程中DSP程序的实现方法。采用GPS接收机输出的1PPS脉冲,结合CPLD产生的时序,实现MIMU和GPS数据的同步采集。由于系统噪声难于准确统计,因此采用模糊自适应卡尔曼滤波组合算法进行数据融合。

车载GPS/DR组合导航系统的研究及其滤波算法

给出了基于ＧＰＳ与ＤＲ组合的车辆导航系统的设计，建立了该系统的数学模型，利用卡尔曼滤波器对各子系统进行滤波处理，最后对系统进行信息综合及传感器误差校正．试验结果表明。

联合卡尔曼滤波在GPS/DR车辆导航系统中的应用

针对ＧＰＳ／ＤＲ车辆组合导航系统的特点，提出了一种联合卡尔曼滤波算法，并进行了实地跑车试验．结果表明，此算法可有效地提高ＧＰＳ／ＤＲ组合系统的定位性能，增加系统的可靠性和容错能力。

MIMU定位定向系统数据采集装置的设计

介绍了一个用于微型惯性测量组合 ( Micro inertial measurementunit,MIMU)定位定向系统的数据采集装置。该装置由数据采集模块、数据处理模块、数据下载模块组成。数据采集模块用 1 6位高精度 AD6 76和浮点放大器采集 MIMU输出信号 ;数据处理模块采用主从式紧耦合双处理器结构 ,分别以数字信号处理器 ( DSP)作为数据处理机 ,单片微控制器作为 I/ O接口处理机 ;数据下载模块增设了通讯监听处理器 ,以提高数据下载传输的可靠性。文中还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单 ,满足了定位定向系统在数据采集处理方面提出的诸多性能指标 ,为捷联定位定向系统的小型化提供了一种新的思路。

神经网络辅助卡尔曼滤波技术在组合导航系统中的应用研究

考虑到组合导航系统的噪声具有非先验性,而传统的卡尔曼滤波器要求假设动态模型和观测模型的噪声统计特性已知,提出了用前向神经网络来辅助调节卡尔曼滤波器,使其具有自适应能力以应付动态环境的扰动。仿真研究表明:该算法优于标准卡尔曼滤波器。

带有力觉和触觉临场感的灵巧手主从系统的设计

针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题，介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统，讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题，提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进的力反馈－位置型结构来实现力觉再现的新方法，最后进行了实验验证．

捷联惯导系统的可观测性和可观测度研究

可观测性和可观测度分析是确定动态系统卡尔曼滤波效果的重要环节．本文首次提出了一种时变动态系统可观测性矩阵的奇异值分解分析方法，应用于捷联惯导系统初始对准过程中系统状态的可观测度分析取得显著效果，该方法为初始对准中载体最佳机动方案选择提供了依据．计算机仿真结果表明了该方法的有效性．

自适应联合H_∞滤波器及其在组合导航系统中的应用

研究了联合H∞ 滤波模型融合信息在各子滤波器中的分配原则 ,利用改进的Elman网络设计了信息分配系数自适应调节算法 ,给出了引用此算法的自适应联合H∞ 滤波器模型 ,并且给出了该模型的详细算法 .MIMU/GPS/HMR组合导航系统的仿真结果表明 ,应用本文提出的自适应联合H∞ 滤波器实现了融合信息在各局部滤波器和主滤波器的自适应分配 ,提高了系统状态估计精度和滤波器解算速度 .

改进的车载DR系统自适应扩展卡尔曼滤波模型及仿真研究

提出了车载ＤＲ系统改进的自适应扩展卡尔曼滤波模型及其滤波算法．由于考虑了速率陀螺漂移误差中的马尔柯夫过程成分，和采用描述机动载体运动的“当前”统计模型及自适应算法，提高了ＤＲ系统模型的准确性．计算机仿真结果表明，应用该模型和算法与改进前相比，ＤＲ系统的定位精度得到明显提高．

基于遗传神经网络的传感器系统的非线性校正

针对最小二乘等传统方法的不足 ,提出了解决传感器系统非线性校正问题的遗传神经网络算法。计算机仿真表明 ,采用这里所提出的观点和方法 ,其拟合精度远高于传统上应用最为广泛的最小二乘法 ,并且具有较强的鲁棒性。而且 ,从所做的研究显示 。

基于虚拟现实的临场感遥控作业系统的研究动向

本文阐述了虚拟现实技术在临场感遥控作业系统中的研究和应用背景、状况和内容 .综述了临场感遥控作业虚拟现实系统的最近进展 .重点介绍了它在监控和协作控制、劣质视觉反馈的遥作及具有通信时延的遥作方面的研究动向 .指出临场感遥控作业虚拟现实系统是今后临场感技术研究和发展的主潮流 。

速率方位惯性平台/GPS/计程仪组合导航系统仿真研究

根据科学发展和高精度导航的要求,提出了一个由GPS 接收机、速率方位惯性平台和重力敏感器构成的精确重力测量组合导航系统,给出了该组合系统在速率方位地平坐标系下的误差方程和Kalman 滤波方法以及计算机仿真结果。数字仿真表明:由中等精度的陀螺仪和加速度计以及GPS 组成的组合导航系统平台水平误差角小,定位精度高,能够满足重力测量和导航要求。

用于微创外科手术的遥控机器人系统研究现状及趋势

用于微创外科手术 (Minimally Invasive Surgery简称 MIS)的主从式遥控机器人系统是医疗中的 MIS技术与遥操作技术的结合 ,本文主要对具有力觉临场感的比率遥控机器人用于 MIS时的控制特点要求和控制理论技术的研究现状进行了综述 ,强调了用于 MIS和用于生物工程、微机械等领域的遥控机器人系统在控制上的异同 ,对用于 MIS的比率遥控机器人系统控制中有待研究的一些关键问题提出了见解 .

捷联惯导系统初始对准中Kalman参数优化方法

针对Kalman滤波器在捷联惯导系统(SINS)初始对准中的应用,系统分析了Kalman滤波器参数(包括估计误差协方差阵初值P0,模型噪声方差阵Q和量测噪声方差阵R)选取对系统状态变量的估计精度和收敛速度的影响。采用协方差性能分析法,进行了Kalman滤波器参数优化仿真,仿真结果表明:调整P0的取值可改变状态变量估计的收敛速度,调整Q或R的取值,既可改变状态变量(尤其是陀螺误差)的收敛速度又可改变它们的估计精度。综合考虑时,P0的取值要比真实值大一些,Q和R的取值要比真实值小一些,这样既可缩短陀螺误差和加速度计偏置误差的估计时间,又可提高它们的估计精度。文中还给出了使滤波器正常可靠工作的P0、Q和R参数的范围。

联合H_∞滤波算法及其在组合导航系统中的应用研究

针对联合卡尔曼滤波器对系统模型和系统噪声先验知识依赖性过强的局限性 ,基于 H∞ 滤波对系统模型和噪声等不确定性因素具有极强的鲁棒性能的特点 ,介绍了一种 H∞ 滤波的分散化技术 ,并在此基础上提出了联合H∞ 滤波算法 ,给出了信息分配方式 ,并对其性能作了详细的分析 ,指出该算法能有效解决局部滤波器测量更新之间的相关性问题。对 MIMU/ GPS/ HMR组合导航系统进行了计算机仿真 ,仿真结果表明 ,该联合 H∞ 滤波算法虽然不是最优的 ,但是其状态估计精度仍然要优于分散 H∞