改进人工势场法无人机脱离局部极小值问题

针对现有人工势场法在无人机路径规划应用过程中存在无人机陷入受力平衡,导致目标不可达,且当无人机陷入局部极小值时,该方法无法根据环境信息使无人机脱离力平衡点的问题,提出一种基于自膨胀系数改进的人工势场法。针对无人机陷入局部极小值的问题,建立自膨胀函数;当无人机陷入局部极小值时,针对无人机与目标点的距离为膨胀提供方向。通过改变自膨胀系数增大最近障碍物对无人机产生的斥力从而改变无人机受力形式,解决无人机陷入最优解的问题。仿真实验结果表明,改进后的人工势场法多次改变了无人机陷入最优点的情况,能够解决人工势场法无人机陷入局部极小值无法自主脱离的问题。

基于改进学生心理优化算法的无人机路径规划

针对标准学生心理优化算法(student psychology based optimization, SPBO)在解决无人机路径规划中遇到的搜索能力欠缺、陷入局部最优等问题,提出一种改进学生心理优化算法的无人机三维路径规划。首先,为增强无人机的局部搜索能力,引入人为划分小组和分层学习方式,对学生心理优化算法中的学生群体进行更新处理。其次,为解决无人机陷入局部最优问题,借鉴蜜獾算法(honey badger algorithm, HBA)中的挖掘搜索机制来跳出局部搜索。最后,通过MATLAB仿真实验结果表明,改进学生心理优化算法(ISPBO)的平均路径长度减少了0.127 5 km、代价平均值降低了1.94%和标准差减少了84.07%,验证了ISPBO具有更强的寻优能力和更好的稳定性。

基于模块化设计的全电子安全控制系统

针对空空导弹电子安全系统各部件功能独立性较弱,维护升级难度较高,程序设计复杂度较高等问题,提出基于模块化设计的全电子安全控制系统。该系统分别从硬件和软件方面对全电子安全系统的模块化设计方法进行分析研究,通过PID算法对电容电压进行闭环控制。最后通过采用Modelsim软件和低能爆炸箔试验分别对电子安全系统进行仿真验证和可行性分析测试。结果表明,该全电子安全控制系统性能可靠,各部件功能独立性增强,程序设计复杂度降低,软硬件可维护性都得到提高,能够满足空空导弹的作战需求。

基于改进人工势场法的无人机集群作战策略

针对岛礁复杂环境中无人机集群路径规划效果差,在短时间内无法集中力量对高价值目标进行主要打击的问题,提出基于改进人工势场法的岛礁无人机集群攻击作战策略。通过对攻击目标进行高强度侦察确定敌方目标位置。根据目标特性确定攻击所需无人机类型,并赋予目标势场引力吸引特定无人机,在目标点引力场中建立一定范围的斥力势场,使无人机在目标的攻击范围内保持滞空,同时赋予集群内部无人机一定的斥力势场,避免无人机集群飞行过程中发生碰撞。在集群飞行过程中引入蜂群控制算法,通过控制集群聚合度、离散度和速度实现对单一无人机的姿态控制以实现对集群控制。进行无人机集群模拟攻击测试,仿真结果表明,加入蜂群算法的改进人工势场法成功完成了无人机集群的路径规划,相比未加入蜂群算法的改进人工势场法攻击时间窗缩短了3.208 s,集群完整度提升了18.2%。

基于Zigbee和CAN总线的嵌入式车辆功率测试系统设计

目前车辆传动系统功率测试系统中转速测量精度基本达到要求,扭矩测量精度还未达到要求.为此提出了一种新型嵌入式无线功率测试系统的设计思想和方法,系统主要采集传动系统扭矩、转速、弯矩、扭振等参数,数据采集部分采用ARM7微处理器和Zigbee无线通信模块LW 1151,数据传输方式采用基于ARM9的CAN总线传输.通过分析计算弹性传动轴上的弯矩、扭振而引起的附加扭矩的大小,更加精确地得出车辆的轴功率,实车实验结果表明该方法可行可靠,系统达到了预期效果.

动态扭矩测试仪的研制

采用无线近程遥测技术,无线供电技术,研制了动态扭矩测试仪。该测试仪可用于动力装置的扭矩测量,为解决空间狭小的发动机动力、传动部分旋转部件的扭矩测试提供了一种新的技术途径,具有数据传输速率高、可靠性高、功耗低、体积小、抗干扰性强等优点。

运动参量校准装置系统研制

为了对运动参量测试设备进行校准,研制了一套双曲柄连杆耦合运动装置。通过两套变频调速伺服电机进行运动控制,产生了大范围可调的动态位移、速度、加速度等运动参量。通过4通道高速采集卡和工控机完成全程运动参数的精确测量和运动误差分析。在设计机械结构、控制系统和信号测量系统的基础上,提出了一种基于时间共轭的超前反馈控制算法和基于相位比较的测量方法。测试结果表明,速度、加速度的测量误差小于1%。该校准装置可以用于运动测试设备的校准。

基于模式跳变的井下便携式高精度CH_4浓度监测系统设计

为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。

基于神经网络预测的室内测距算法研究

针对超宽带(UWB)技术在AGV室内定位方面数据传输受多径效应干扰大且非视距影响严重、传统测距算法测量得出的结果无法避免算法运行和硬件响应时间带来的误差等问题,提出一种基于神经网络预测的双边定位算法。首先在单边双向测距模型的基础上引入双边双向测距模型,其次采集非视距条件下的测距误差序列,并输入反向传输神经网络预测模型中,得到定位标签的误差改正值,最后引入回归方程系数和中位值滤波算法对改正值进行修正。通过对比实验可知,引入回归方程系数和中位值滤波算法后,视距测距可以将平均误差控制在5cm以内,非视距中基于神经网络预测方法得出的定位坐标的相对欧氏距离比基于多面函数拟合模型方法缩小了10cm左右,精度更高。

IP网络流量控制技术的应用及发展

随着IP宽带技术的发展以及最终用户体验的成熟,整个Internet发展驱动力已由早期的互联网运营商和技术厂商所设计提供的服务,转换为最终目标用户的驱动力。顺应最终用户的需求趋势,Internet的网络实时性要求和多媒体应用快速增长,越来越多的视频、语音等传统的电信网服务迁移到以IP为基础承载网的Internet。然而同时,VoIP(VoIP简而言之就是将模拟声音讯号数字化,以数据封包的形式在IP数据网络上做实时传递)业务与P2P(P2P是英文Peer-to-Peer的简称,又被称为"点对点")下载急剧升温,导致Internet数据传送质量无法保障,业务无法预测,互联网的控制机制和行为特征也日趋复杂。该论文研究的目的是为了较好解决边缘网关拥塞瓶颈的问题,提高TCP/UDP传输性能,从而为关键业务提供更好的服务质量。

基于DDS的高速伺服位置参数高精度控制算法

对于位移、速度、加速度的分别校准目前已经达到了一定的水平,但对于同时校准位移、速度、加速度难度较大,基于傅里叶级数的基本原理,即凡是满足狄利克雷条件的信号均可用若干个正弦分量叠加产生,设计了一套运动装置.该装置可以产生两个正弦分量,并通过正弦分量的叠加产生出一个信号.伺服电机采用超前反馈实现系统的运动控制,结合伺服电机变频调速,实现运动速度的平稳提升.测试结果表明:该装置同时产生0～460mm位移,0～12m/s速度和0～5 000m/s2加速度,速度、加速度的测量误差小于1%.该校准装置可以用于运动测试设备的校准.

运动参量校准装置运动特性分析

设计了一套复合曲柄滑块结构,以大曲柄连杆机构产生的往复直线运动频率为基波,以小曲柄连杆机构变频产生的往复直线运动频率为二次谐波,即可叠加产生同时包含位移、速度、加速度的运动信号,从而实现对位移、速度、加速度同时进行多参数校准。从运动学和动力学分析的角度研究曲柄和连杆,连杆和滑块的相对运动即位移、速度和加速度随着时间的变化规律,曲柄连杆机构惯性力及滑块作用力规律,建立了运动装置曲柄连杆机构动力学和运动学模型,通过曲柄连杆机构运动受力理论分析系统运动规律,从动力学角度分析曲柄连杆机构的运动和质量分布,计算了往复惯性力和旋转惯性力,实际测试结果表明速度、加速度的测量误差小于1%。

基于多尺度小波分解FDR的激光预警系统信息数据校正

为了使激光预警系统可以实时、精确地捕获来袭激光的特征信息,降低虚警与漏警的发生,提高系统的信噪比成为研究的重点。为了准确判断来袭激光的光谱信息,针对不合作激光信号而言,提高信噪比的方法就集中的体现在采用信息技术对各种噪声、干扰的抑制和消除等方法上。设计了基于多尺度小波分解及错误假设检验算法的信噪比优化模型。根据小波降噪原理,对来袭激光信号做多尺度分解,再采用错误假设检验算法完成了小波降噪系数的阈值选取。实验结果显示,采用该种技术降噪后系统信噪比提高到64.22 dB,其相应的波长分辨率为2 nm,相比没有滤波和仅用传统滤波算法的实验数据,有了明显的改观,系统抗干扰能力显著增强。

无线呼叫系统接收器设计

本文针对一些相对局限性较大的通信系统,或者是产品成本费用过高以及维修困难等问题,着重设计一种对于短距离方便时应用的接收器——无线呼叫系统接收器。它是一种基于无线通信网络技术的呼叫系统,包括发送和接受两大部分。利用收音模块、音频输出模块、数据接收模块以及控制模块设计无线呼叫系统,完成信号的接收、解调、输出等功能,实现有效接收距离100m左右,能满足在中小型场所的使用需求,具有制作成本低,便携轻盈占地面积小,灵活性和灵敏度高,效率高,抗干扰能力强等优点。

基于光谱探测与图像识别的反伪装目标系统研究

为了在野外环境中快速有效地识别敌方伪装的机动目标,设计了基于光谱探测与视频图像目标识别方法联用的目标识别系统。采用视频图像识别技术获取被测区域的二维影像,再通过光谱探测技术识别目标,最终将目标重建在图像相应位置上从而实现目标识别的可视化。理论推导得到了系统可识别目标的函数关系式,根据该函数关系进行了目标识别的量化实验。实验采用汽车模拟被测机动目标,在不同距离上分别以平坦荒地、灌木丛和废弃建筑物为背景,对明显目标、涂覆迷彩色的目标以及遮挡伪装物的目标分别进行光谱探测。实验结果显示,测试背景对光谱探测效果有一定影响,背景的连续性有利于目标识别;伪装方式以伪装物遮挡最难识别,且随着目标与系统的距离增大而信噪比随之降低。综上所述,采用光谱探测技术克服了传统图像目标识别无法识别伪装目标的缺点,可以实现对伪装目标的有效识别。

基于多特征波长光谱分析的天然气泄漏遥测系统

为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分析算法计算被测区域的浓度程长积,进而反演相应的甲烷浓度。通过HITRAN光谱数据库选择了1.65μm的主特征吸收峰,从而光源使用1.65μm的DFB激光器。为了在不增加系统硬件结构的基础上提高检测精度及稳定性,引入辅助波长求解吸光度比值,进而通过多特征波长比例运算的方法获得被测气体的浓度程长积。实验针对泄漏速度恒定的标准甲烷液化气罐检测,采用PN1000型便携式甲烷检测仪的检测数据作为标准数据与本系统的测试数据进行对比,测试距离分别为100,200和500m。实验结果显示,甲烷浓度检测值在泄漏一段时间稳定后,系统检测值也基本保持稳定。对100m的检测距离而言,浓度程长积的检测误差小于1.0%。随着测试距离的增大,检测误差也相应的增大,距离500m的检测误差小于4.5%。总之,在气体泄露稳定后系统检测误差均小于5.0%,满足野外天然气泄漏遥测要求,该方法采用差分思想,在求解吸光度比率的过程中将误差消除,降低了外界干扰造成的误差,从而提高系统的检测精度及稳定性。

基于THz光谱的HNS单体猛炸药含量分析系统

现有的傅里叶变换红外光谱仪无法实现六硝基芪的光谱定量分析,而作为常见单体猛炸药而言,能够快速识别并定量分析其含量具有重要意义,故研究设计了一种基于THz光谱技术的HNS检测系统。系统采用透射式吸收光谱计算模式。光路中引入电光调制模块,实现稳定快速的光程静态扫描。在实验获取HNS特征吸收峰位置的基础上,结合空气在此波段的吸收特性,获得了光谱数据相关系数表达式,并由此确定了多特征波长选择依据。结合比尔-朗伯定律,给出了HNS含量的函数表达式及其系数公式。实验通过化学配置法得到不同HNS含量的样品粉末,并以此含量作为标准值。将不同含量的多组HNS样品粉末进行压片处理,分别采用太赫兹光谱仪和本系统进行HNS含量检测。实验结果可知,HNS含量在0.10%~50.00%范围内两种检测方法效果相近,与标准值误差均低于5.0%,且本系统具有更好的线性度。

基于OPNET的Zigbee组网性能分析

Zigbee技术具有速率、耗能、成本极低,具有大容量网络等优点,它作为无线传感器网络的一个标准,应用在无线组网过程中。文章通过对Zigbee网络中单个路由器的网络性能进行仿真分析,对传送和接收的数据量以及点对点的延时来研究Zigbee的组网性能。

海量感知数据高效传输技术

现有感知数据传输模型存在能量消耗大、网络生存周期短、适用范围窄、收敛性弱以及实际应用性差的问题,为了实现大面积感知数据高效传输,提出了基于数据关联度的模糊自适应融合算法,建立了自适应网络模型。感知节点发送的数据经汇聚节点、中继节点转发时,通过自适应网络模型,根据感知数据关联度,动态修正输入参数加权系数从而改变控制规则,再用优化的控制规则进行参数调整,融合后的数据再传送到上一级平台,实验表明了该算法能明显改善海量感知数据传输性能。

基于ANSYS的声表面波器件仿真研究

随着声表面波器件的发展,器件的制作也越来越复杂,随之就更好的性能和模型的预测也提出了越来越多的要求。用ANSYS完成了声表面波器件的模拟与仿真,并与具体的试验结果进行了比较,结果比较吻合。