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基于Zynq处理器的成像式偏振导航传感器
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作者 路澳航 关传泷 +1 位作者 纪元宇 褚金奎 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期116-124,共9页
偏振导航是一种受昆虫偏振视觉启发的仿生天文导航方法。使用纳米压印技术将金属纳米光栅阵列集成在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的感光区域,制作出模仿昆虫感知偏振光的偏振敏感器件。采用现场可编程门阵列(FPGA)与高级精简... 偏振导航是一种受昆虫偏振视觉启发的仿生天文导航方法。使用纳米压印技术将金属纳米光栅阵列集成在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的感光区域,制作出模仿昆虫感知偏振光的偏振敏感器件。采用现场可编程门阵列(FPGA)与高级精简指令集机器(ARM)架构相异构的主控芯片Zynq实时处理偏振信息,制作了成像式偏振导航传感器。传感器在FPGA端实现了偏振图像的采集、解码以及解算的硬件加速,在ARM端移植Linux系统,实现多任务之间的协作和同步。可通过预留的串口输出航向角、网口输出图像,频率约为10 Hz。标定后传感器室内实验偏振角误差为±0.15°,从室外实验采集的大气偏振分布模式图中能清晰分辨出太阳子午线,经过补偿后航向角误差为±0.4°。 展开更多
关键词 偏振导航传感器 现场可编程门阵列(FPGA) Zynq 纳米压印 金属纳米光栅
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基于FPGA与CMOS图像传感器的集成式偏振导航传感器 被引量:1
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作者 褚金奎 尹哲敏 +2 位作者 关传泷 路澳航 纪元宇 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第8期1240-1246,共7页
偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米... 偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米光栅的CMOS图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心设计了仿生偏振导航传感器。首先,阐述了偏振导航传感器的工作原理与传感器有效数据提取算法;其次,设计了传感器的软硬件系统,在FPGA上开发了偏振信息图像的采集模块、数据筛选模块以及数据处理模块,可以实时解算出偏振角,并通过串口输出;最后对传感器性能进行了实验验证。结果表明,该传感器可以实时输出偏振角度,且最大角度误差为0.1°。 展开更多
关键词 导航传感器 偏振导航 图像传感器 现场可编程门阵列(FPGA) 金属纳米光栅
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直升机惯性导航传感器的发展现状与趋势
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作者 张红伟 朱岭 张恩康 《中国科技期刊数据库 工业A》 2023年第11期119-123,共5页
本本文以直升机机载组合/惯性导航传感器的现状为基础,简述了机载导航传感器的发展阶段和功能,结合未来体系化协同对机载导航传感器的需求,就未来直升机机载导航传感器的发展趋势进行了展望与讨论,提出了一种改进的地形辅助导航方法,并... 本本文以直升机机载组合/惯性导航传感器的现状为基础,简述了机载导航传感器的发展阶段和功能,结合未来体系化协同对机载导航传感器的需求,就未来直升机机载导航传感器的发展趋势进行了展望与讨论,提出了一种改进的地形辅助导航方法,并给出了直升机机载导航传感器发展框架,可为未来直升机机载导航系统的设计提供方向。 展开更多
关键词 惯性导航传感器 组合导航 辅助导航 直升机
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一款AGV磁导航传感器的设计
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作者 凌俊 黄卓群 +1 位作者 李陶胜 王淑芳 《西昌学院学报(自然科学版)》 2023年第1期98-104,共7页
在工业自动化的发展过程中,AGV(自动导引车辆)广泛投入使用,目前应用较广泛的导航方式之一是磁条导航,它具有对环境要求低、安装简单、易维护、成本低等优点。设计了一款AGV磁导航传感器,该传感器以ARM Cortex-M3为核心、RS232C线驱动... 在工业自动化的发展过程中,AGV(自动导引车辆)广泛投入使用,目前应用较广泛的导航方式之一是磁条导航,它具有对环境要求低、安装简单、易维护、成本低等优点。设计了一款AGV磁导航传感器,该传感器以ARM Cortex-M3为核心、RS232C线驱动和磁导航模拟前端设计硬件实验平台,实时采集磁导航信号,采集到的信号通过对数-双曲正切函数的鲁棒自适应滤波算法,减小AGV行驶过程中的偏差,在μC/OS Ⅲ微型操作系统进行任务循环调度,通过人机交互界面观测传感器实时状态,对AGV的运行轨迹进行修正。根据实验数据和仿真结果表明:使用该磁导航传感器的AGV行驶偏差较小,车身更加平稳。 展开更多
关键词 AGV 导航传感器 模拟前端 μC/OSⅢ
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基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断 被引量:12
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作者 翁海娜 房建成 +1 位作者 杨功流 张振鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期477-480,共4页
为提高多传感器组合导航系统对各导航传感器的在线故障检测能力 ,在分析调频高斯小波特性的基础上 ,提出了一种基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断算法 .该算法仅利用传感器的观测量来直接诊断传感器工作是否正常 .它可以对方差... 为提高多传感器组合导航系统对各导航传感器的在线故障检测能力 ,在分析调频高斯小波特性的基础上 ,提出了一种基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断算法 .该算法仅利用传感器的观测量来直接诊断传感器工作是否正常 .它可以对方差突变等软故障进行有效的在线检测 . 展开更多
关键词 调频高斯小波变换 导航传感器 故障诊断 组合导航 算法
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仿生偏振导航传感器实验模型的构建与标定 被引量:8
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作者 褚金奎 赵开春 +1 位作者 王体昌 张强 《微纳电子技术》 CAS 2007年第7期376-378,406,共4页
针对研制仿生导航微传感器的需要,设计并且搭建了偏振导航传感器实验模型。分析了仿生导航传感器工作的原理,构建了传感器模型实验平台和光学标定装置。利用光学标定装置对导航传感器进行了暗场标定、均匀非偏振光标定。进行了导航定位... 针对研制仿生导航微传感器的需要,设计并且搭建了偏振导航传感器实验模型。分析了仿生导航传感器工作的原理,构建了传感器模型实验平台和光学标定装置。利用光学标定装置对导航传感器进行了暗场标定、均匀非偏振光标定。进行了导航定位角度输出实验,获得了导航传感器三个偏振方向分析器标准化输出曲线。测试结果表明这种新型传感器的设计是合理有效的。 展开更多
关键词 偏振视觉 导航传感器 传感器标定 标准化输出
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导航传感器故障检测策略 被引量:8
7
作者 徐力平 赵忠华 张炎华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期966-969,共4页
为了提高故障检测灵敏度 ,分析了通常的故障检测中难以兼顾虚警概率和漏检概率的原因和船舶组合导航系统故障检测过程中噪声与故障对检测量的影响 .根据船舶组合导航系统故障检测的特点 ,提出了以模糊逻辑和指数加权平均处理检测量和阈... 为了提高故障检测灵敏度 ,分析了通常的故障检测中难以兼顾虚警概率和漏检概率的原因和船舶组合导航系统故障检测过程中噪声与故障对检测量的影响 .根据船舶组合导航系统故障检测的特点 ,提出了以模糊逻辑和指数加权平均处理检测量和阈值的故障检测策略 ,并用实船航行数据仿真 .该策略对未知输入等干扰不敏感而对故障敏感 ,且可根据故障的大小自动调节检测时间的长短 .对不易检测的小故障 ,自动延长检测时间以利用更多的信息从而提高检测的正确率 ;对于较大的故障 ,自动缩短检测时间从而减少检测延时和累积误差 。 展开更多
关键词 模糊逻辑 指数加权平均 船舶组合导航系统 虚警概率 漏检概率 导航传感器 故障检测策略
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微导航传感器智能移动机器人平台设计与实现 被引量:3
8
作者 李荣华 褚金奎 +1 位作者 许长岚 李庆瀛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第10期118-120,共3页
介绍了自主设计和研发的智能移动机器人平台的系统构成和工作原理。基于虚拟样机技术,采用模块化设计方法设计出了一种实用新颖的移动机器人机械系统;控制系统采用分层控制方式,顶层用于规划管理,底层用于运动控制,并将运动分析结果应... 介绍了自主设计和研发的智能移动机器人平台的系统构成和工作原理。基于虚拟样机技术,采用模块化设计方法设计出了一种实用新颖的移动机器人机械系统;控制系统采用分层控制方式,顶层用于规划管理,底层用于运动控制,并将运动分析结果应用到控制系统中,为人机交互界面动态显示的实际运动轨迹提供数据支持。运动性能测试结果表明:机器人定位精度高,人机交互性好,系统响应迅速。 展开更多
关键词 导航传感器 智能移动机器人 运动性能
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基于偏振光的新型导航传感器研究 被引量:3
9
作者 江云秋 高晓颖 蒋彭龙 《航天控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期91-94,共4页
依据生物导航定位原理设计了偏振导航传感器,分析了传感器的工作原理,经实际测试验证了设计方案合理有效,传感器的稳定性较好,偏振方位角的平均测量误差为0.25,°为进一步开展导航技术研究奠定了基础。
关键词 仿生 偏振 导航传感器
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阵列式偏振导航传感器及其鲁棒性算法实现 被引量:5
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作者 褚金奎 蹇慧君 +1 位作者 刘泽 张然 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2067-2073,共7页
当昆虫视野内存在部分遮挡时,能够依靠其复眼背部边缘区域中偏振敏感多小眼结构,感知天空偏振光信息进行导航。模仿该偏振敏感多小眼结构设计了阵列式偏振导航传感器。实际应用中,传感器视野内的随机遮挡、金属纳米光栅偏振器局部缺陷... 当昆虫视野内存在部分遮挡时,能够依靠其复眼背部边缘区域中偏振敏感多小眼结构,感知天空偏振光信息进行导航。模仿该偏振敏感多小眼结构设计了阵列式偏振导航传感器。实际应用中,传感器视野内的随机遮挡、金属纳米光栅偏振器局部缺陷和尖锐噪声等造成各偏振方向内存在干扰像素影响偏振光强提取,基于线性灰度拉伸的Otsu阈值分割及3σ法则,提出了一种具有鲁棒性的偏振光强提取算法。首先,详述了传感器的偏振导航算法和传感器组成;然后,基于MFC对话框项目,开发了传感器的实时监控界面,实时显示偏振信息变化,数据更新率达10 Hz;最后,对传感器进行了测试实验。标定实验结果表明:该传感器性能稳定,定向精度±0.25°;在室外有无遮挡条件下的对比实验结果表明:该传感器能适应视野内的部分遮挡环境,具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 阵列式偏振导航传感器 偏振敏感多小眼结构 鲁棒性
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偏振导航传感器标定系统的设计与实现 被引量:2
11
作者 李成贵 孙燕峰 魏鹏 《电光与控制》 北大核心 2013年第12期60-62,67,共4页
依据天空中自然光的偏振规律,设计了在实验室环境下测试并验证偏振导航传感器性能的标定系统方案,进行了实物系统的搭建,利用VC++6.0平台开发了该标定系统的积分球控制、高精度旋转台控制程序。经实验测试,该标定系统的设计合理、可行,... 依据天空中自然光的偏振规律,设计了在实验室环境下测试并验证偏振导航传感器性能的标定系统方案,进行了实物系统的搭建,利用VC++6.0平台开发了该标定系统的积分球控制、高精度旋转台控制程序。经实验测试,该标定系统的设计合理、可行,能够满足在实验室环境下的使用要求。 展开更多
关键词 自主导航 偏振光 导航传感器 标定
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导航传感器系统的信息融合 被引量:5
12
作者 孙建峰 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1995年第4期5-8,共4页
-组合导航系统中的多种导航传感器为整个系统性能的提高,提供了多余度,高可靠性的导航信息源。多种信息的融合对组合导航计算机,系统的硬件、软件接口界面,以及导航信息的显示与告譬方式都提出了新的要求。本文论述了一种基于信息... -组合导航系统中的多种导航传感器为整个系统性能的提高,提供了多余度,高可靠性的导航信息源。多种信息的融合对组合导航计算机,系统的硬件、软件接口界面,以及导航信息的显示与告譬方式都提出了新的要求。本文论述了一种基于信息融合技术的多传感器组合导航系统体系结构,并结合工程实现,提出了综合信息显示器的系统方案。 展开更多
关键词 导航传感器 信息融合 信息显示器
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偏振光栅导航传感器电子系统设计 被引量:2
13
作者 马强 赵开春 尤政 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第1期97-100,104,共5页
偏振光栅导航传感器的电子系统采用了适应图像处理的软硬件体系结构,使其能够实时处理全天域偏振信息,具有更高的分辨率和精度。为了验证这种新体系结构的可行性,并且提供研究图像提取航向信息算法的平台,在阐述偏振光栅导航传感器工作... 偏振光栅导航传感器的电子系统采用了适应图像处理的软硬件体系结构,使其能够实时处理全天域偏振信息,具有更高的分辨率和精度。为了验证这种新体系结构的可行性,并且提供研究图像提取航向信息算法的平台,在阐述偏振光栅导航传感器工作原理的基础上提出其电子系统的设计方案。此电子系统是在现场可编程门阵列(FPGA)上构建的可编程片上系统(SOPC),通过Cameralink协议获取前级偏振检测图像数据,经过硬件化的算法模块和Nios II处理器计算出航向方位,并将结果通过串行通信协议发送上位机。测试显示:此电子系统能够实现偏振图像采集和处理,输出数据更新率高达20 Hz,计算结果精度优于±0.01°,便于图像提取航向信息算法的硬件化验证。 展开更多
关键词 导航传感器 偏振光栅 图像采集 CAMERALINK 现场可编程门阵列 可编程片上系统
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基于数据融合技术的多导航传感器性能评价系统研究 被引量:3
14
作者 杨睿 赵伟 +1 位作者 边德飞 刘建业 《航空计算技术》 2007年第1期102-105,110,共5页
试飞是对导航传感器性能进行评价的有效手段。为克服仅采用单一导航传感器作为评价基准的缺陷,提出了基于数据融合技术的多导航传感器性能评价方法及其系统实现。设计的多导航传感器性能评价系统融合了卡尔曼滤波、最优固定区间平滑滤... 试飞是对导航传感器性能进行评价的有效手段。为克服仅采用单一导航传感器作为评价基准的缺陷,提出了基于数据融合技术的多导航传感器性能评价方法及其系统实现。设计的多导航传感器性能评价系统融合了卡尔曼滤波、最优固定区间平滑滤波、最小二乘加权等多导航传感器数据融合算法,在分析上述融合算法特点及使用的基础上,从信息流的角度出发,设计并实现了相应的多导航传感器性能评价系统。给出了评价系统的主要功能模块的设计与实现。还通过仿真数据对评价系统的功能和性能进行了测试,测试结果表明评价系统能准确地实现对导航传感器性能的评价。 展开更多
关键词 数据融合 导航传感器 性能评价
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基于神经网络的导航传感器故障检测 被引量:1
15
作者 徐力平 赵忠华 张炎华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第7期79-80,85,共3页
试用离线训练的神经网络进行导航传感器故障检测。首先用从某船试航时的一段数据中选出的包含多种航行状态的数千组平台罗经读数训练神经网络并同时选择神经网络的输入延迟数和隐层单元数。然后用已选择好结构并训练好的神经网络作为在... 试用离线训练的神经网络进行导航传感器故障检测。首先用从某船试航时的一段数据中选出的包含多种航行状态的数千组平台罗经读数训练神经网络并同时选择神经网络的输入延迟数和隐层单元数。然后用已选择好结构并训练好的神经网络作为在线估计器对平台罗经的读数进行一步预测。最后根据平台罗经的读数与其对应的预测值之间的差值进行故障检测。分别用同一艘船同一次试航的两段平台罗经读数进行训练和故障检测仿真,结果证明该方法可行。 展开更多
关键词 导航传感器 故障检测 神经网络 数学模型
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脉冲多普勒雷达作为导航传感器的应用研究 被引量:1
16
作者 钟循进 张庆海 《现代雷达》 CSCD 北大核心 1998年第4期5-10,25,共7页
分析了采用脉冲多普勒雷达作为导航传感器的可能性,并说明了将这种雷达用作多普勒导航传感器的两种方法。
关键词 脉冲多普勒雷达 导航传感器 杂波预测 天线控制
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一种导航传感器试飞基准获取方法研究 被引量:1
17
作者 侯玉宏 梁葆华 《电光与控制》 北大核心 2014年第7期95-97,106,共4页
在简要分析导航传感器试飞现状的基础上,提出了利用数据融合算法获取导航传感器数据基准的实现方案,在方案中充分考虑了不同导航传感器的性能特性,提出了基于集中Kalman滤波的试飞导航数据初步融合和在Kalman滤波基础上利用固定区间平... 在简要分析导航传感器试飞现状的基础上,提出了利用数据融合算法获取导航传感器数据基准的实现方案,在方案中充分考虑了不同导航传感器的性能特性,提出了基于集中Kalman滤波的试飞导航数据初步融合和在Kalman滤波基础上利用固定区间平滑滤波实现全局信息优化融合的导航传感器基准获取方法,并利用试飞数据对融合算法进行了验证。结果表明:该方法有效利用了不同传感器的特性和事后数据处理的优势,融合输出精度较融合前有明显提高,为导航传感器的试飞评估提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 飞行试验 导航传感器基准 量测融合 卡尔曼滤波 固定区间最优平滑滤波
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飞行器导航传感器故障诊断的应用研究 被引量:3
18
作者 张玉 尹腾飞 贾海云 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第2期68-71,共4页
研究导航传感器故障诊断问题,由于飞行器导航传感器所处环境十分复杂,导航系统由多种部件组成,故障存在许多随机性、模糊性和不确定性因素,难以建立确定数学模型。传统线性模型故障诊断准确率低。为了提高飞行器导航传感器故障诊断准确... 研究导航传感器故障诊断问题,由于飞行器导航传感器所处环境十分复杂,导航系统由多种部件组成,故障存在许多随机性、模糊性和不确定性因素,难以建立确定数学模型。传统线性模型故障诊断准确率低。为了提高飞行器导航传感器故障诊断准确率,提出一种神经网络的导航传感器故障诊断方法。飞行器导航传感器发生故障时信号中会产生突变成分,利用小波包对原始故障信号进行分解,提取信号特征向量,然后将特征向量输入神经网络训练,实现飞行器导航传感器故障智能化诊断。在Matlab平台实现传感器故障诊断的仿真,结果表明,神经网络提高了飞行器导航传感器故障诊断的准确率,是一种在线、行之有效的导航传感器故障方法。 展开更多
关键词 小波包 神经网络 导航传感器 故障诊断
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小波分析在各导航传感器中的运用 被引量:1
19
作者 肖乾 《舰船科学技术》 北大核心 2005年第3期55-61,共7页
利用小波变换这一先进的数学工具,对含有噪声的导航传感器信号进行分析。从仿真结果深入探讨了小波变换在处理导航传感器综合性能的影响,为小波变换在导航传感器的实际运用奠定理论基础。
关键词 导航传感器 小波变换 仿真
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仿生POL神经元的偏振光导航传感器研究 被引量:7
20
作者 范宁生 张旭东 +1 位作者 范之国 王昕 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第9期53-56,共4页
概要分析了沙蚁等昆虫视觉系统的偏振敏感机理,设计了一种模仿昆虫视觉系统中偏振敏感(POL)神经元的偏振光导航传感器,阐述了传感器的工作原理和主要功能结构,并给出了传感器的实际检测实验结果。实验结果表明,该传感器实现了类POL神经... 概要分析了沙蚁等昆虫视觉系统的偏振敏感机理,设计了一种模仿昆虫视觉系统中偏振敏感(POL)神经元的偏振光导航传感器,阐述了传感器的工作原理和主要功能结构,并给出了传感器的实际检测实验结果。实验结果表明,该传感器实现了类POL神经元对大气偏振信息的快速感知,能够实时获取偏振化方向,且具有较高的精度,能够满足偏振光导航的实际需求。 展开更多
关键词 导航传感器 仿生 大气偏振模式 POL神经元
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