基于滑动窗口滤波器的无误差累积位姿估计

针对物体位姿估计中需要物体先验信息、运动模型假设和误差累积等问题,提出一种滑动窗口滤波器的位姿估计方法,适用于物体先验信息与运动假设均未知的情况,同时消除了误差累积。为了估计任意物体的位姿,在每个滑动窗口内采用高斯牛顿算法实现李群空间内物体位姿与结构的迭代优化。采用卡尔曼滤波器并结合位姿与结构的强耦合关系,通过对物体结构的滤波,提高结构估计的准确度,进而提高位姿估计的准确度,克服误差累积。仿真验证了算法能有效地消除误差累积,同时提高现有算法位姿估计的准确度;在没有先验信息与假设的条件下,能达到与先进算法接近的估计结果。

M-SWF域红外与可见光图像结构相似性融合

为了解决常规滤波器组在红外与可见光图像融合领域中存在提取结构信息不充分和融合视觉效果不佳的问题,本文提出了一种基于多尺度滑动窗口滤波器(Multi-scale Sliding Window Filter,M-SWF)图像融合方法。首先,提出一种基于SWF的多尺度图像分解方法实现对源图像的结构细节层和基础层提取;其次,采用L1范数融合规则(L1-Fusion,L1F)整合结构细节层,提取图像的结构信息;然后,利用一种图像能量贡献融合规则(Energy Attribute-Fusion,EAF)整合基础层,突出显著性目标;最后,融合图像通过叠加整合后的多尺度结构细节层和基础层得到。实验首先通过分析能量贡献系数,从主客观方面得到M-SWF域内红外与可见光图像融合较为适宜的能量贡献系数;其次,在该取值下,本文提出的M-SWF融合模型与其他的融合方法相比,不仅提高了对源图像结构信息的提取能力,而且通过整合图像的能量属性,改善了融合效果不佳问题,有效地突出了显著性目标。

动车组用网压过零点快速检测装置设计

兰新高速铁路玉门南站附近(公里标2440~2499区间)网压波动一直较大(范围在28~31 kV上下),且存在较大谐波,动车组途径此地容易发生牵引离线、闪红、自动切除及主断跳开故障。为保证动车组运行正常,设计了一种动车组用网压过零点快速检测装置,系统包括采集网压信号的网压采集电路、将模拟网压信号转换为数字网压信号的模数转换器、FPGA。FPGA对模数转换器发送的数字网压信号进行采样,并对采样的数字网压信号进行滑动窗口滤波和FIR滤波得到频率50 Hz的正弦波网压信号;FPGA内设过零点检测模块,过零点检测模块被设置为:当连续达到预设阈值T个网压数据大于零时,标记Flag=1;当连续达到预设阈值T个网压数据小于零时,标记Flag=0;当连续预设阈值N包网压数据小于零时,则输出过零中断信号。该装置已成功应用到高速动车组牵引控制单元,能够实时快速精确地检测动车组用网压过零点,使动车组在网压畸变严重的情况下依然保持正常运行。

电离层活跃期三频周跳探测与修复方法

电离层活跃时的周跳探测与修复是全球卫星导航系统(GNSS)数据预处理的难点,针对电离层活跃期内周跳难以正确探测和修复的问题,提出采用滑动窗口滤波预测电离层延迟变化量,进而对周跳探测组合进行电离层延迟校正,从而正确探测并固定周跳。首先以99%的成功探测率和1%的漏检率,筛选出最优的周跳探测组合,然后再对第三周跳探测组合进行电离层延迟校正。通过实验分析,所采用的方法能正确探测并固定所有的周跳。

基于滑窗滤波和多项式拟合的时变信道估计方法

基于长期演进(LTE)的车辆到一切(LTE-V2X)标准沿用LTE标准的帧格式,并采用块状导频辅助的单载波频分多址(SC-FDMA)系统完成信道估计。然而,由于V2X信道的时变特性,接收机信道估计面对巨大的技术挑战。因此,设计了一种基于滑窗滤波和多项式拟合的时变信道估计方法。针对导频符号处的噪声问题,在最小二乘(LS)方法基础上,采用了自适应长度的滑动窗口滤波进行降噪处理,从而保证导频符号处的信道估计精度。另外,根据多普勒频移大小,设计了自适应阶次的多项式拟合方法来跟踪数据符号处的信道变化。仿真结果表明,所提方法在LS方法的基础上有良好的去噪效果,在低速移动情况下的估计精度介于LS方法和线性最小均方误差(LMMSE)方法之间,而该方法在高速移动条件下能更好地拟合信道的时变特性,且性能上超过了LMMSE方法结合线性插值的信道估计方法。以上结果说明,所提方法相对于对比方法具有更好的自适应性,适用于不同的信道噪声和终端移动速度下的LTE-V2X通信场景。

改进谐波检测法在三相四线制有源滤波器中的应用研究

为提高有源滤波器谐波电流检测的跟踪速度和精度,对传统FBD检测方法进行了改进。结合FBD检测方法和瞬时无功理论,实现三相四线制电容分裂式有源电力滤波器上下电容的均压控制;为提高谐波电流的检测精度和动态响应速度,利用滑动窗口均值滤波方法替代原有的低通滤波器,对有源电力滤波器的补偿效果有很大的提高。最后通过仿真分析比较,验证了改进方法有效性和可行性。

四旋翼飞行器减振滤波算法分析与设计

针对四旋翼飞行器在飞行过程中机体振动问题,分析了振动对加速度计输出数据的影响,为兼顾系统可靠性与灵活性,设计了机械防振与数字减振相结合的振动抑制方法。分别利用MPU6500内部低通滤波器、二阶巴特沃斯滤波和八深度窗口滑动滤波对原始数据进行分析,确定了在四旋翼飞行器中采用加速计内部低通滤波器结合窗口滑动滤波来抑制振动噪声的设计方案。通过实验验证,四旋翼飞行器在开机悬停状态下,俯仰角和横滚角均保持在±2°以内,基本消除了机体振动对自动驾驶仪系统姿态解算的影响,可获得较好的减振性能。

基于UWB定位技术的无轨胶轮车路径偏离报警

《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》中规定I类煤矿无轨胶轮车运输须具有车辆运行状态参数监测(超速、路径偏离报警、运动轨迹等)功能。为了满足验收标准中关于路径偏离报警的硬性要求,设计了一种基于UWB定位技术的无轨胶轮车路径偏离报警方法。基于图论理论,实现井下巷道路网信息结构化;对UWB定位基站输出的车辆定位数据执行滑动窗口滤波,提高方法的鲁棒性;采用A*搜索算法对运输路径进行规划,并在搜索算法的估价函数中新增权重函数和判断因子,提高规划的智能性;最后,对车辆当前位置的偏离情况进行实时判断。在新疆伊犁一矿的试验结果表明:各项功能运行正常,逻辑响应时间约为25 ms,现场应用状况良好。

基于激光雷达技术的路面平整度算法

平整度是路面运营养护状况评价的重要指标,传统路面平整度指标检测受人为因素影响大,检测效率低、成本高。基于激光雷达技术动态采集路面空间深度信息,通过选择合适的计算区域、加权滑动窗口滤波、采集设备的倾角消除等方法对数据进行分析处理,实现路面平整度标准差和国际平整度指数的快速计算。结果表明,基于激光雷达技术的路面平整度算法可将误差控制在合理范围之内,能够满足路面运营养护的要求,实现对公路路面平整度状况的智能评估。

基于三球定位原理的改进UWB定位方法

在复杂的车间环境下,UWB信号传播会出现多径效应和非视距传播的问题。为了提高定位精度,提出了一种改进的UWB定位方法。该方法在三个基站的基础上再加一组基站,通过滑动窗口滤波处理基站的测距信息,利用四组基站三维坐标求解中心坐标。实验表明,改进的定位方法相较于三组基站定位方法,定位误差范围在X轴、Y轴上都有明显减小,定位精度更高,可以满足在复杂室内环境下的定位需求。

基于PLA时间序列重现的在线车辆检测算法

文章提出了一种新的用于磁敏传感器的车辆检测算法。算法首先将磁敏数据时间序列经过变长滑动窗口滤波预处理,由PLA抽取平滑后的时间序列特征,用于车辆检测,从而获得相关的交通信息。仿真实验表明,算法有效地减少了慢速行驶的大型车辆对检测结果的影响,保持了较高的准确率。

基于改进电流法的PMSM绕组开路诊断方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)绕组开路故障诊断方法效率低下、适应性差等问题,提出了一种基于改进平均电流法的自适应阈值PMSM绕组开路故障诊断方法。首先,获取PMSM三相正常状态和故障状态的电流信号。其次,为克服测量噪声影响,对该信号进行滑动窗口滤波处理。然后,提出了一种改进平均电流法的绕组开路故障诊断方法,该改进平均电流法可得到自适应阈值,将滤波后的电流值与阈值的比较结果作为故障判断依据。最后,通过仿真平台验证所提算法,结果表明所提方法快速性好,稳定性高。

基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统

针对风速风向对悬索桥的安全性影响,为了实现对悬索桥风速风向的精确监测,设计了基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统。系统采用STM32为控制单元,超声波换能器为敏感单元,实现发送和接收超声波信号,MS1022高精度时间测量模块为测试单元,实现超声波飞行时间的计量,LoRa无线模块为数据传输单元,实现风速风向数据上传至上位机,上位机为显示处理单元,实现数据实时显示。经实际测试,系统风速测量误差在0.1 m/s以内,风向测量偏差不超过0.8°,达到了《数字风速仪检定规程》的标准。

BLE空中鼠标系统的优化设计与实现

近年来,空中鼠标应用愈加广泛,但现有空中鼠标存在以下问题:不经意移动鼠标时易使光标处于"未知"位置;采用低通滤波器解决按键抖动的方法易造成光标移动"死区"。针对上述问题,设计了BLE空中鼠标系统方案,提出光标定位法和固定光标法分别解决光标"未知"和光标"死区"问题,同时还提出了角度和加速度结合的方法,以增加光标移动多样性。实验结果表明,所设计的方案和提出的方法有效解决了上述问题,从而提高了空中鼠标的整体性能。

基于电容的手势识别系统

传统手势识别装置一般依赖于复杂计算设备,在简单场合配置手势识别装置成本过高。针对这一问题,提出了基于电容数字转换器的手势识别系统。具体实施过程中,电容数字转换器采集静态手势特征,滑动窗口滤波加工特征数值,再结合K邻近分类算法判别静态手势。该系统具有对硬件要求低、功耗小、对环境光强不敏感等优点。经过50次试验,系统对于常用的数字零到五手势识别正确率为98%,判别时间小于0.6 s。

奇异谱分析方法的行人步频检测

提高步频检测精度是行人航迹推算的关键之一。提出基于奇异谱分析的降噪方法,利用手机内置的加速度传感器采集行人步态数据,通过对滑动窗口滤波、巴特沃斯带通滤波和奇异谱分析对加速度模值进行降噪分析,进一步利用峰值探测方法检测手机携带于发信息、打电话、摆臂和口袋四种位置下的行人步频。实验表明:奇异谱分析方法降噪最优,平均准确率达99.1%。

引入加权系数的多声道超声波水表计量算法

针对供水管道内复杂多变的流场,多声道超声波水表可以实际跟踪流量变化,尽可能地还原封闭管道内水流状态。通过引入权重系数,建立滑动窗口滤波函数,提出了一种用于多声道超声波水表计量的算法。实验证明,该算法可解决多声道计量问题,能有效提高水表的计量稳定性及计量精度。

改进型多项式匹配图像去噪算法的研究与应用

为进一步改善常规多项式匹配算法的去噪能力,针对常规多项式匹配算法容易模糊图像边缘/纹理等细节问题,提出一种基于边缘保护的改进多项式匹配滤波的算法。该方法在常规多项式匹配算法基础上,改进滤波窗口的选择方式,沿着图像纹理走向方向提取自适应滑动滤波窗口,选择具有最小匹配误差的窗口进行匹配滤波并作为最终输出结果。然后分别在灰度图像和实际CT图像进行测试,经数据验证表明,该方法在有效压制噪声的前提下能够保持边缘/纹理信息,峰值信噪比平均提升80%以上,均方根误差减少80%以上。认为和常规多项式滤波方法、中值滤波方法、双边滤波方法、边缘保持滤波方法、三维块匹配去噪算法和去噪卷积神经网络方法相比,改进方法能够有效提升图像视觉效果,满足图像应用要求,具有良好的应用前景。

滑窗滤波和电离层二次时间差的周跳探测与修复

针对大磁暴条件对周跳探测的影响,该文联合电离层二次时间差以及基于宽巷组合的前后滑动窗口滤波方法进行周跳探测,采用优化的阈值设计算法,对探测出来的周跳立即修复得到实数解,而后取整得到整数周跳,并借鉴验后单位权中误差精度指标用于周跳修复准确性评价,该指标能够有效确保周跳修复的可靠性。实验结果表明,即使在大磁暴条件下,该算法依然能够实现对模拟周跳有效的探测与修复,并且无不敏感周跳。

视觉/惯性组合导航中的SWF与MSCKF对比研究

利用单目相机获取的地物特征辅助惯性导航系统解算,可有效减小单一惯导系统工作时引起的定位误差发散.结合定位精度和时效性对最优匹配滤波算法的要求,提出滑动窗口滤波(SWF)和多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)两种融合算法,并对视觉/惯性组合系统进行误差补偿,分析特征密度、特征跟踪长度和窗口大小对定位精度的影响,采用相同测试数据集分别对两种滤波方法进行对比实验.结果表明:1)在可见特征较多条件下,SWF和MSCKF算法定位结果精度均优于纯惯性系统(INS)解算精度;2)SWF算法解算精度高于MSCKF算法解算精度;3)相比于SWF算法,MSCKF算法对参数变化更敏感;特征数增多时,MSCKF算法定位精度提高、计算复杂度更低;4)适当改变特征跟踪长度和窗口取值,不同滤波融合方案解算结果精度可小幅提高.