基于多传感器组网的临空高速飞行器协同检测技术研究

临近空间高速飞行器飞行距离远,速度快,单一传感器对此类目标检测能力有限。为了提高实时检测能力,行之有效的方法是多传感器融合检测。分析了目标在不同俯仰角和方位角时雷达横截面(RCS)随传感器频率的变化情况,分别仿真了X波段、P波段、C波段的探测点迹完整率,并对雷达组网协同检测系统的探测点迹完整率进行仿真。结果表明:采用分布式雷达组网协同检测方法可有效提高检测概率。

基于NB-IoT窄带通信和多传感器组网技术的森林火灾监测预警系统

森林火灾是一种我国常见的自然灾害,具有突发、破坏大、处置难的特征,对森林的生态环境和人类的社会生态带来难以弥补的危害。一般的林业火灾监测预防设备存在工作效率低、时间效度性差、无法远程预警等问题。文中设计了一种基于NB-IoT窄带通信技术、无线传感网技术的林业火灾监测预警系统。该系统通过构建"正六边形"传感器监测网格,将STM32微控制器、烟雾传感器、火焰传感器、NB-IoT通信模块等设备搭载在监测格节点上,传感器测量环境数据并传入微控制器进行处理,若数据超过设定阈值,微控制器驱动NB-IoT通信模块,将数据和初步预警信息上传至阿里云服务器,PC端从服务器获取初步预警数据并报警,同时转发数据至手机APP,及时报警。该系统具有工作效率高、时间效度好、多平台预警等特点。测试结果显示,系统的稳定性高,在林业信息化领域的应用前景广阔。

采用多传感器组网的箱烟输送质量监控系统

箱烟输送是成品卷烟生产制造过程的“最后一公里”。受限于物理距离长,现有输送系统存在检测点位少,信号衰减干扰现象严重,本次研究通过采用基于多传感器混合组网实现产品输送过程全流程监控,可实时发现输送过程的箱烟质量问题并进行问题追溯,减少装箱机出口到成品库传输通道意外停机以及因烟箱卡住后使输送线上的设备损坏故障,降低物流输送停机时间。

一种基于MapInfo的多传感器组网视景系统设计

文章基于MapInfo Active X插件,在VC6.0开发环境下进行二次开发,结合数据融合技术,设计了一套多传感器组网系统软件体系结构框架,实现了一种多传感器组网视景系统;该系统实现了多传感器覆盖空域内目标航迹的显示、跟踪、融合,创新性地将电子地图与雷达视景进行叠加显示,满足了系统实时性并提供了逼真的视觉效果。

基于部分可观察马尔可夫决策过程的多被动传感器组网协同反隐身探测任务规划

针对反隐身作战需求,提出多被动传感器组网协同战术。为提升反隐身探测效能,引入部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)理论,分析了POMDP任务规划要素,建立起多被动传感器组网协同反隐身探测任务规划POMDP模型。建立了多被动传感器协同控制系统结构,提出了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的信念状态更新方法和基于蒙特卡洛Rollout采样(MCRS)的Q值估计方法,并设计了CCSP基本策略。仿真结果表明,所建立的模型能够实现多被动传感器的高效管理调度,能够控制多被动传感器对隐身目标进行有效探测跟踪,即模型有效性得到了验证。

基于数据融合理论的多传感器几何定位算法

为解决多部(3部及以上)2D传感器网络对三维空间目标的定位估计和定位精度问题,克服地球曲率对观测模型的影响,建立了考虑实际地球曲率的等效地球模型和传感器观测模型,提出了此模型中基于二次数据融合的多传感器组网几何定位算法,该方法将几何定位与数据融合理论相结合,并对融合数据进行二次融合,充分利用了各传感器的量测数据。仿真实验证明了方法的有效性和实用性,在多部2D传感器组网的情况下可对三维空间内目标实现精确定位,定位误差趋近于克拉美-罗下界(CRLB),具有工程实用价值。

基于结构总体最小二乘的多传感器定位算法

多部二维传感器组网定位时,为充分利用各传感器量测并减小地球曲率对观测的影响,建立了大场景下考虑地球曲率的三维空间观测定位模型,提出了此场景下融合测距信息的方位结构总体最小二乘定位算法。该算法首先根据各传感器的方位角量测信息使用结构最小二乘法初步定位,然后利用观测模型融合各传感器的距离量测提高定位精度并最终得到目标位置估计。仿真实验证明了该方法在多部2D传感器组网情况下对三维空间内目标定位的实际性和有效性,适用于工程利用。

多传感器误差配准研究

多传感器组网信息融合时,需要对组网中各传感器系统误差进行估计和补偿,以消除各传感器系统误差对融合性能的影响。研究了雷达组网系统误差配准模型,并对最小二乘算法(LS)、广义最小二乘算法(GLS)、递推最小二乘算法(RLS)、修正EX算法等误差配准算法进行对比分析,同时给出了扩维配准模型用于解决多传感器组网配准问题,针对实际工程应用中算法收敛情况难以判断的问题,提出了一种误差配准收敛性判定的方法。根据仿真结果对误差配准算法性能进行分析,同时验证了扩维配准和收敛性判定方法的有效性,支撑配准系统应用。

新型矿用便携式可组网烟气监测分析仪的研制

针对现有以电化学传感器为主的便携式烟气分析仪存在灵活性和普适性差,便携式光纤烟气分析仪无法实现数据远程传输和多传感器联合组网的问题,研制了一种新型矿用便携式可组网烟气监测分析仪。基于AvaSpec-2048设计了烟气监测分析电路以对烟气成分气体的体积分数进行高精度检测,采用嵌入式开发技术和ZigBee无线网络技术实现了分析仪的组网功能。测试应用结果表明,该分析仪工作稳定可靠,响应速度快,组网能力强,能很好地满足分布式多仪表联合监测的要求。

基于合作目标的动态舰载平台综合系统误差估计

动平台传感器配准中综合系统误差估计是误差估计领域中的一个难题。针对舰艇动平台环境下的综合系统误差估计问题,利用合作目标提供的高精度GPS导航信息,提出了两种误差估计方法。方法 1基于等效偏差模型,通过建立综合系统误差观测模型,将等效偏差中互相耦合的误差分量解耦,利用近似的等效偏差值估计综合系统误差各误差分量,克服了等效偏差模型的不足;方法 2通过分析经误差传递后综合系统误差分量对舰艇地理坐标系下目标定位精度的影响,对影响函数进行线性化处理,从而建立综合系统误差观测方程,完成综合系统误差估计。仿真验证在两种情形下进行,仿真结果表明两种方法估计性能互有优劣,但方法 2总体表现好于方法 1。利用两种方法估计出来的结果进行误差修正,修正后的航迹精度与修正前相比均有了大幅提高,能够满足舰艇平台实际作战需要。

多目标环境下分布未知的系统误差估计方法研究

针对多传感器多目标跟踪过程中分布未知的系统误差估计问题,对于系统误差在均匀分布和非均匀分布之间保持不确定假设下的估计方法进行了研究,提出了两种不同的误差估计方法,推导出相应误差估计方法的误差计算公式。针对两种方法在不同的系统误差分布假设下所表现出的估计性能和特点,提出了一种将两种方法结合起来的系统误差估计算法:通过合理选择阈值门限η,能够在多传感器多目标且系统误差分布未知的复杂环境下对两种误差估计方法自适应的进行切换,从而充分发挥两种方法各自的优点。同时可以对算法中估计方法模块进行扩充,以适应更复杂的误差分布情形下的多传感器系统误差自适应估计。