分段经验模态分解的直流漂移消除方法

在低频模拟信号采集及处理电路中,常常存在着噪声与直流漂移的问题影响信号的测量。为了从原始信号中准确去除直流漂移分量及存在的噪声从而获得有用信号,提出了一种基于分段经验模态分解直流漂移消除的方法,并通过合适且有效的去噪方法处理使得采样信号更加真实准确。首先,对信号进行经验模态分解,求取本征模态函数分量的局部极值点进行区间分段,之后分别对每一段信号再次进行经验模态分解,选取每一段信号的低频分量重构出该段信号的直流漂移分量。最后,利用自相关函数筛选出噪声占主要成分的本征模态函数分量进行能量分析,将所有分段整合,得到去除直流漂移且降噪之后的信号。本研究通过仿真对此方法进行了说明,比较了该方法与多项式拟合、小波分析、高通滤波等方法的效果。并对微创外科手术机器人力传感器的应变信号进行了处理。实验结果表明:按照已有数据计算可将信噪比提升到6.39 dB以上,均方根误差有明显减少;该方法能够有效消除应变信号中的直流漂移,并且也能达到降噪的目的。

原子荧光法测试汞的漂移对策及比色管材质选择

针对原子荧光法测试汞的信号漂移问题,分析了信号稳定时间长的原因,列举了空心阴极灯质量、仪器管路与原子化器污染等引发的信号漂移表现形式,提出了消除信号漂移对策,以及一种简单的仪器预热方法和直观的稳定性判定方法。针对原子荧光分析汞标准方法,选用不同厂商的聚丙烯和玻璃比色管,研究了比色管材质对汞分析结果的影响。结果表明,聚丙烯材质加热时会释放含量差异悬殊的汞,不宜直接用于低汞样品测试。

原子荧光法测试汞的漂移对策及标准空白过高的探讨

针对原子荧光法测试汞的信号漂移问题,分析了信号稳定时间长的原因,列举了空心阴极灯质量、仪器管路与原子化器污染等引发的信号漂移表现形式,提出了消除信号漂移对策,以及一种简单的仪器预热方法和直观的稳定性判定方法。笔者在用原子荧光法测定汞时,遇到多次标准空白过高的情况,由于标准空白过高导致校准曲线的线性比较差,直接影响到实验结果。选用不同厂商的聚丙烯和玻璃比色管,研究了比色管材质对汞分析结果的影响。结果表明,聚丙烯材质加热时会释放含量差异悬殊的汞,不宜直接用于低汞样品测试。

基于角度的HDE算法在室内行人航迹定位中的研究

针对现有启发式偏移消除算法HDE(Heuristic Drift Elimination)中航向角推算不准确、反馈系数鲁棒性较差的问题,提出了对经过扩展卡尔曼滤波的航向角进行启发式漂移消除的算法AHDE(Angle Heuristic Drift Elimination)。首先利用扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)融合陀螺仪、加速度信息,通过四元数的更新来估计航向角,再用启发式漂移消除算法对航向角进行修正,最后结合步数及步长信息推算出行人的行走轨迹。实验结果显示,在行走方向较为固定的典型室内环境中,行走距离在250 m时,该算法平均误差不超过2 m,而HDE算法误差会达到4 m左右。并且该系统具有比对陀螺仪数据进行启发式漂移消除系统更强的鲁棒性。当以100 Hz频率读取数据时,AHDE算法反馈系数的选择范围由HDE算法的[0.001,0.028]扩展为[0.005,0.23],几乎扩大了一个数量级。

住宅室内空气质量和通风系统性能在线监测平台及数据库

搭建了一个住宅室内环境参数和通风系统性能的多传感器阵列式在线监测平台,建立了MySQL数据库,该数据库不仅能够将数以亿计的长期监测时序数据(LMTD)、住户信息数据和研究成果数据加以存储,更能对这些数据进行关系型管理。在数据预处理方面,改进了一些用于过滤LMTD异常值和消除LMTD数据漂移的算法及其选择机制,使得LMTD的预处理最为有效。

基于AHDE和手机陀螺仪的行人航向修正方法

基于手机陀螺仪的航向推算误差是影响行人航位推算定位的重要误差源之一。为了修正陀螺仪引起的航向漂移、抖动等误差,借助高级启发式漂移消除法(AHDE)在航向修正上的特点,将基于足绑式IMU的AHDE算法改进并应用于智能手机的行人航向推算中。首先利用互补滤波算法初步估算航向,通过时域内航向及其变化幅度判断行人是否直行或者沿主导方向直行,并将其与行人航向的差值作为输入量推算可靠的行人航向,从而简化原AHDE算法并降低修正延迟;同时,针对直线路径下航向抖动过大引起的误判和偏差,利用航向平滑模型改正。另外,为进一步适应室内的复杂路线,通过分析行人停顿时加速度数据变化特点,提出了停顿点的识别方法;通过对比手机不同姿态下传感器数据的特点,建立动态转换矩阵,将贴耳打电话时的手机传感器数据转换至平放状态,进而采用上述算法推算行人航向。综合实验表明所提出的方法相较于互补滤波算法在相对闭合差上精度平均提升60%以上。

直流电源激励下的电路高分辨力应变信号处理

针对应变信号测量中存在的噪声与直流漂移问题,在研究应变信号漂移特性的基础上,提出了一种适用的直流漂移消除方法,即根据信号的局部极值点进行分段,而后对各段进行多项式拟合;对漂移消除后的信号采用一维双边滤波进行降噪处理,提出了双边滤波最优参数的选择方法,并以信噪比为指标对双边滤波的降噪性能进行了评估。利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据为微创外科手术机器人力传感器的应变信号。实验结果表明,经改进的分段多项式拟合方法有效去除了直流漂移;双边滤波方法不仅适用于信号的动态滤波,也保证了良好的滤波效果;使用本文提出的应变信号处理方法后,力传感器的分辨力优于2 g。

基于准静止磁场检测的行人导航算法框架iIEZ+

在行人惯性导航领域,地磁修正算法作为一种有效的修正航向漂移误差的方法,应用在磁干扰环境中时,存在航向失真的问题,而航向精度往往决定了整个导航系统的优劣。为此,在Afzal提出的准静止磁场检测算法的基础上,提出了行人导航算法框架iIEZ+,即以Jiménez A R提出的IEZ+框架为基础,融入了改进后的准静止磁场检测算法,对地磁修正算法和启发式航向漂移消除算法的使用做出选择,实现了两种算法间的优势互补。实验表明,本文提出的算法框架可以有效抵御磁干扰的影响,提供可靠的航向和位置信息。经过多次室内外行走实验,定位误差约为路程的0.6%~1.6%,优于文中提到的其他基于IEZ框架的算法。

基于互补滤波器的HDE算法在室内行人航迹定位中的研究

针对现有的启发式偏移消除算法HDE(Heuristic Drift Elimination)在室内建筑不规则方向路径,存在陀螺仪漂移矫正暂停、航位角推算不准确的问题,提出互补滤波器辅助的航向启发式漂移消除的算法AHDE(Advanced Heuristic Drift Elimination).首先利用经反馈系统得到之前航向判断行人行走状态,通过AHDE算法进行航向矫正,最后结合步数及步长信息推算出行人的行走轨迹.实验结果显示,在室内典型直线路线行走80 m时,HDE与AHDE算法平均误差相同,误差不超过2 m;在室内环形路径行走31.4 m时,AHDE算法平均误差在3.4 m以内,而HDE算法平均误差为5.6 m左右.相比之下,AHDE算法在室内航迹推算时,具备更好的稳定性、鲁棒性.