改进的椭圆拟合算法及振动传感相位解调

已有的椭圆拟合算法利用李萨如图形解决了非理想3×3耦合器带来的解调结果误差问题,但是当信号变弱时,所对应的李萨如图形将偏离椭圆,造成解调困难。针对相位变化量极小的弱信号,基于同一系统中李萨如图形唯一的特点,提出利用参考信号确定椭圆参数并精准实现弱信号解调的改进椭圆拟合算法。实验结果显示,相较于常规椭圆拟合算法,改进的算法可以准确地解调弱振动信号,使探测分辨率提高400倍,且解调的相位与应变存在良好的线性关系。研究结果表明改进的算法可以很好地解决常规椭圆拟合算法无法解调弱信号的问题,提高了系统的测量分辨率。

基于Canny算子的椭圆拟合算法在数字相机标定中的应用

精确获取靶标在数字相机CCD靶面上成像中心的像点坐标是决定数字相机校准精度的主要因素之一。本文研究了靶标像中心定位精度对数字相机校准精度的影响,得出数字相机校准对靶标像中心定位精度的要求为优于0. 23像素。采用基于Canny算子的椭圆拟合定位算法,对不同尺寸的星点靶标板,在不同相机视场角分别进行了目标像定位,并对实验结果进行了分析,实验结果表明椭圆拟合算法定位精度达到了0. 05像素,满足数字相机校准的精度要求。

基于最小二乘椭圆拟合改进算法的磁力计校正

目前,磁力计在民用和军事惯性导航领域被广泛应用。由于磁力计在使用过程中极易受到外界电磁干扰,导致其输出到导航算法中的数据存在极大偏差,从而造成最终姿态角精度降低。为提高惯性导航模块的抗干扰能力,必须对磁力计进行罗差校正,以提高惯性导航精度。通过分析在外界磁场影响下的磁力计输出特点,提出一种基于莱特准则剔除奇异值的最小二乘椭圆拟合算法对磁力计的实测数据进行分析。利用分析结果校正磁力计实测数据,达到补偿外界磁场的效果,提高磁力计输出精度。最后,将本算法应用于基于扩展卡尔曼滤波的姿态解算系统中,航向角误差提升至0.5°。

基于椭圆参数拟合和串联时延消除法的逆功率检测

针对不可逆流光伏并网发电系统中的逆功率检测问题,提出一种基于椭圆参数拟合和串联时延消除法的逆功率检测方法。根据椭圆方程系数在出现逆功率和电网故障时的不同特性,能快速检测及判定出是出现逆功率还是发生故障。并采用基于时域的串联时延消除算法克服电网谐波对算法检测精度和实时性的影响。仿真与实际运行结果表明验证了所提方法的可行性。

一种基于抗差M估计的电子罗盘航向误差补偿算法

针对磁场异常值影响电子罗盘航向误差补偿精度的问题,提出了一种基于抗差M估计的电子罗盘航向误差补偿算法。通过分析载体磁场影响下电子罗盘的输出特点,构建了电子罗盘测量误差模型;在带椭圆约束的最小二乘算法的基础上引入了抗差M估计,有效降低了磁场异常值对电子罗盘航向误差补偿效果的影响。利用MCL601型电子罗盘与图像全站仪固联构建的组合系统,在天文观测墩上进行实验。实验结果表明:抗差M估计补偿算法能够有效降低磁航向角误差,与带椭圆约束的最小二乘算法相比,可将磁航向角最大误差由0.16°降至0.08°,中误差由±0.09°降至±0.04°。

憎水性材料接触角算法的选择及在硅橡胶憎水性检测中的应用

为了准确获得硅橡胶材料的静态接触角,研究了不同水珠体积和憎水性下接触角算法的选择问题。考虑到水珠表面服从Young-Laplace方程,仿真分析了硅橡胶处于憎水性状态(静态接触角>90°)且水珠体积<100μL时接触角和水珠体积对椭圆拟合算法准确性的影响。结果表明:接触角不变且接触角≥105°时,随着水珠体积的增加椭圆拟合算法误差增大,水珠体积<100μL且接触角为(90°,105°)时可选用椭圆拟合算法;水珠体积不变,随着接触角的增加椭圆拟合算法误差有增大的趋势;在大接触角或大体积时ASDA-P算法具有更高的准确性。洁净硅橡胶接触角时计算可选用椭圆拟合算法,染污后憎水性迁移或超疏水硅橡胶的接触角时计算应选用ASDA-P算法。文中给出了不同水珠体积和接触角下的算法选择策略。最后用不同憎水性和水珠体积下硅橡胶的静态接触角测量实验验证了分析结论。

短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器椭圆拟合腔长解调算法

建立了一种短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器反射光谱的模型,提出了一种双参数椭圆拟合腔长解调算法,并对腔长为26~30μm的复合式法布里-珀罗腔的解调进行了仿真。结果表明,采用双参数椭圆拟合算法进行腔长解调的最大误差仅为0.05μm。搭建了光纤法布里-珀罗传感器解调系统,在加压条件下对复合式光纤法布里-珀罗压力传感器进行了解调实验,实现了20 kHz的解调速率,验证了所提算法在解调短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器方面的可行性与实时性。

旋转变压器误差抑制与解码技术的研究

针对旋转变压器在工程应用中易受环境条件的影响,导致传统的解码方法不能有效抑制输出信号中存在的幅值、偏置、相位等误差,从而影响到解码效果等问题提出使用改进Ⅲ型双广义二阶积分器配合自适应参数校正算法,对旋转变压器输出信号进行波形预测和重构,实现精确解码。首先带有噪声的旋转变压器输出信号,经过自适应参数校正算法后,对源输出信号进行预测重构,把重构后的信号在经过低通滤波器有效滤除前级携带有的高次谐波,然后通过改进Ⅲ型广义二阶积分器通过提取和分离不平衡信号中的对称正序分量;其次利用锁相环技术进行跟踪计算;最后获取准确的转速和角度。其中,自适应拟合算法,也有效减弱了改进Ⅲ型二阶积分器的超调和稳态误差的问题。Simulink仿真结果说明该方法能够在四种误差存在的情况下准确解码,证实了该方案的可行性。

基于STM32和OpenCV的室内智能安防车系统设计

围绕一种集火焰识别与定位、路线规划、自动巡逻、环境参数检测、险情预警等功能于一体的室内智能安防车设计,提出将测距法与地磁计相结合的路线规划导航方法,结合PID算法和椭圆拟合算法实现了小车自动巡逻时走直线与转向的精准控制。基于OpenCV库的Haar-Like特征训练分类器,实现对火焰及入室人员的智能识别,结合传感器采样信息实现对火焰位置的精准定位。系统由手机端、智能小车、网关、云平台组成。该设计解决了传统室内安防设备安装位置固定导致检测死角的问题,给未来的室内智能移动安防设计提供了一定的参考价值。