基于Web目录服务的地学传感器观测服务注册和搜索

在分布式异构网络环境下,如何根据时间、空间和尺度等因子发现地学传感器和聚集传感器观测数据已成为自适应地球观测和空间信息服务中需要解决的问题。本文提出集成OGC的目录服务和传感器观测服务的地学传感器数据的访问方法和体系架构,包含分布式地学观测服务、基于ebRIM的目录服务、SOS注册与搜索服务中间件和地学传感器门户4个部件;深入探讨了观测数据注册的流程、观测能力注册的更新、目录服务中海量历史观测数据的管理和可视化搜索等实现技术;最后,基于传感器观测服务和目录服务标准,设计和实现了服务注册原型,并用EO-1的高光谱观测数据验证了服务原型的可行性,能够有效解决传感器观测服务、观测能力和观测结果的注册、管理和搜索。

检测前跟踪应用中的传感器观测数据仿真研究

检测前跟踪是低信噪比环境下目标检测与跟踪的有效方法,应用时通常基于未作门限处理的传感器原始观测数据,而非经典跟踪中的点迹。鉴于当前还没有系统的用于检测前跟踪的传感器仿真建模研究工作,针对实际应用中常见的雷达、声纳和红外三类传感器,建立检测前跟踪处理模型,并仿真产生了各类传感器在单、多目标场景下的原始观测数据。仿真试验表明,传感器模型仿真逼真度较高,为其它种类传感器的观测数据仿真提供了参考,也为检测前跟踪算法的研究提供了便利。

传感器观测服务的性能评估与方法

传感器观测服务是传感网的核心服务,用于管理和获取异构传感器的元数据和观测数据。在一定的硬件和软件条件下,评估传感器观测服务的性能有助于发挥传感网监测目标地物时的最优性能。本文以服务性能的响应时间为评估标准,提出了传感器观测服务性能的评估方法。此方法分别从不同的操作和软件配置等方面进行了响应时间的评估,分析出传感器观测服务中不同操作的性能特征,提高了传感器观测服务的设计与部署效率。

基于OGC SOS标准的多传感器观测数据共享方法研究

针对传感器网络之间缺乏互操作性和互通性等问题,构建了传感器观测服务的共享数据模型,建立了传感器观测数据共享数据库,基于OGC SOS标准规范,提出了传感器观测数据共享框架,部署了三层网络模型的SOS服务器,屏蔽了传感器网络、信息交换方式和通信格式的异构性问题,实现了对多传感器间观测数据的互操作与共享的支持,并以不同传感器的不同观测属性的数据为例进行了实验,实验表明本文的共享方法能够实现传感器观测数据的共享与集成应用。

基于多传感器观测下的带乘性噪声系统的最优滤波融合算法

多传感器系统由于具有较高的精度及可靠性日益受到研究者的重视。本文针对多传感器观测下的带乘性噪声系统 ,分别给出了集中式与分布式滤波融合算法。这 2种算法在数学上完全等价 ,在线性最小方差意义上均是最优的。但对于工程实际问题 ,分布式的融合策略在计算、可靠性、故障的检测与隔离等方面更具有优势。文中举例验证了这 2种融合算法的有效性。

多传感器集中式观测融合Kalman滤波器快速算法

对多传感器线性离散时变随机系统,虽然基于Riccati方程的集中式观测融合Kalman滤波器算法可给出全局最优状态估计,但其缺点是要求计算高维逆矩阵,计算负担大。为了克服这个缺点,应用信息滤波原理,基于改进的Riccati方程,或逆预报误差方差阵方程,或逆滤波误差方差阵方程,提出了相应的全局最优集中式观测融合Kalman滤波器的三种快速算法,可避免高维逆矩阵,可明显减小计算负担,便于实时应用,一个数值仿真例子说明了它们的有效性。

面向对象的多版本传感器观测服务模式匹配方法

以多版本传感器观测服务(Sensor Observation Service,简称SOS)模式为研究对象,从SOS实现规范数据类型UML图中解析出SOS服务模式组成对象,提出一种面向对象的模式匹配方法,把服务模式匹配问题转换为模式对象的匹配问题.重点阐述了模式对象的分解、关联子对象识别、及子对象匹配等相关技术.最后,以两种版本的SOS模式匹配试验验证了方法的有效性.

改进的传感器观测服务发布与匹配方法

当前SPS在面对大量SOS时,无法帮助用户快速有效地寻找到功能匹配的SOS。文中在SPS2.0标准的基础上对SOS的发布和匹配进行了改进。首先使用SAWSDL规范对SOS描述文档WSDL及用户提交的观测任务进行扩充和语义标注,增强了服务描述能力和发现效率;其次通过在服务匹配阶段加入服务行为约束兼容性检测,既减小了匹配资源耗费,又保证了匹配精度;最后根据SOS的特点及各属性的权重值进行逻辑匹配,来减小匹配复杂度。实验结果表明,该方法较传统的SPS在查全率和查准率方面有较为明显的提高。

一种新的无传感器滑模观测器仿真研究

为了改善无传感器感应电动机驱动系统的低速性能,提出了一种新的无传感器滑模观测器,即采用新型低通滤波器代替理想积分器。该新型低通滤波器交换了改进低通滤波器的补偿环节和低通滤波器环节的计算顺序,解决了改进低通滤波器理论上的动态跟踪误差问题。基于新型改进低通滤波器的无传感器滑模观测器改善了系统的低速性能,使系统对测量误差和参数误差具有更好的鲁棒性。大量的对比仿真结果验证了该新方法的有效性。

面向传感器集成应用的地学观测数据发布方法研究

随着传感器的应用深入,越来越多的传感器观测数据亟需实现发布共享。通过将 GPS 模块与温度传感器的集成应用,把获取的空间位置信息数据与温度信息按预定格式存储,模拟了地理传感器观测数据的方式。基于开放地理空间联盟的传感器观测服务标准,应用开源软件 Apache、编程语言 Perl 和 CGI 脚本等设计和部署了传感器观测数据实时共享服务器,实现了观测数据的实时共享发布。

传感器观测服务中异构感知数据的接入与管理

传感器观测服务(SOS)是传感器网络整合框架(SWE)的核心服务之一,用于管理多源传感器观测数据,并向终端用户提供数据服务。开放地理信息联盟(OGC)制定了向SOS插入观测数据和从SOS获取观测数据的规范,但SOS不具备自适应处理不同接入方式、不同数据传输协议的异构传感器的能力。当通过SOS管理多源传感器观测数据时,必须接入传感器、解析来自该传感器的观测数据,并将其转换为满足SOS规范的数据格式。设计了一种异构传感器观测数据接入SOS的技术方案,从传感器注册、接入网选型、数据接收与解析、插入文档生成与数据插入等方面论述了方案的实现过程。以穿戴式心率监测传感器监测数据接入为例实现了心率监测传感器监测数据在SOS中的管理,表明该技术方案具有可行性,为异构传感器接入SOS奠定了基础。

一种船用气象要素相对湿度传感器

针对陆地用气象要素相对湿度传感器难以适应海洋高湿、高盐雾、高腐蚀环境的问题,研制了一船用气象要素相对湿度传感器。采用高精度湿敏元件,设计出频率发生电路,将空气相对湿度的变化量转换为频率信号;通过设计的频率电压转换电路将频率信号转换为电压信号;设计的线性化调理电路将变化的电压信号进行线性化处理,使电压的变化能够线性化地对应于空气相对湿度的变化。通过特殊结构和可靠性设计,满足了气象要素相对湿度传感器的海洋环境适应性。测试结果表明:研制的船用气象要素相对湿度传感器测量精度高、线性化好,能够适应于海洋环境。

神经网络自学习技术在传感器数据观测中的应用

传感器作为自动化领域的核心组成部件,其数据对系统下一步的行为决策起决定性作用。因此正确的观测传感器实时数据并分析其是否存在异常有着十分重要的意义。鉴于当前故障诊断、异常检测等方法存在的局限性,提出了一种基于神经网络自学习的传感器数据观测方法。在此基础上,以BP神经网络和RBF神经网络为例,通过一个实际的对象,验证了该文提出方法的有效性,同时分析讨论了2种神经网络在该过程中的优劣性。

基于传感网的传感器感知信息可视化系统设计

遵循Open Geospatial Consortium(OGC)的传感器观测服务(SOS)规范,设计了一种基于传感器网络的传感器感知信息实时可视化系统,提出了由信息感知层、数据服务层、解析传输层及可视化显示层组成的4层系统架构。信息感知层负责观测区域感知信息的获取;数据服务层提供传感器观测数据服务和网络地图数据服务;解析传输层负责消息的传递、响应文档的接收与解析;可视化显示层负责传感器感知信息的可视化显示。采用面向服务的体系结构,在JAVA平台上实现了多源传感器观测信息的实时可视化。实际应用表明,系统可以很好的实现传感器的注册,传感器信息的获取和传递以及感知信息的可视化。

Android手机上传感器信息的实时获取与可视化

为满足人们对实时信息的获取需求,结合传感器网络和移动设备发展的现状,提出了一种在Android手机上获取和可视化传感器观测信息的方案。基于Android平台,设计和开发了一款智能终端应用,实现了通过与传感器观测服务(SOS)的交互来实时获取传感器的观测信息。通过该应用,可以按时间、空间、传感器类型查找用户感兴趣的传感器信息以及观测数据,并最终在手机终端上显示。应用结果表明,提出的方案能够在Android手机终端实时获取传感器信息,具有可行性、实用性。

基于多传感器信息融合在状态估计上的应用

利用测量系统采用单一传感器对测量系统获取观测数据,通过经典卡尔曼滤波算法对观测数据进行估计。在对复杂多变的环境中利用多种传感器所测量的数据进行融合分析,针对不同结果的观测数据,建立数学模型,用方差大小来衡量每个传感器的精度性,对获取到不同的观测数据进行观测融合,采用集中式融合和分布式融合方法,分布式融合运用矩阵分析把高维观测向量通过加权最下二乘法得到低维观测向量,采用分布式融合既降低了计算复杂度,又增加了系统测量估计的精度。利用仿真模拟出不同参数系统,验证了多传感器融合比单一传感器估计精度高。

开关磁阻电机无位置传感器控制系统

开关磁阻电机因其结构简单坚固、性能可靠、调速性能好等优点,在众多领域有着广泛的发展前景。要想获得良好的电机控制性能,转子位置信息的准确获取是不可或缺的。位置传感器的存在增加了系统的复杂性,降低了系统的可靠性。本文通过构建二阶滑模观测器,利用电机反馈的电压、电流值对转子的转速和位置进行估算,并对结果进行了仿真验证,证明了方法的可行性。

两种加权观测融合算法的全局最优性和完全功能等价性

对于基于Kalman滤波的多传感器观测数据融合,有两种加权观测融合算法。应用Kalman滤波器,证明了同集中式观测融合算法相比,它们具有全局最优性和完全功能等价性。它们不仅可给出全局最优Kalman估值器(滤波器、预报器和平滑器)、白噪声估值器和信号估值器,而且可明显减少计算负担,便于实时应用。

基于新颖虚拟电网磁链观测器可控整流器控制

PWM整流器控制中采用类似于交流电机磁链观测的方法构造了一个以虚拟电网磁链作为定向矢量的无电网电压传感器,对谐波和干扰有良好的抑制作用。传统的虚拟电网磁链采用低通滤波器代替纯积分器以克服直流偏移,但会造成一定的幅值和相角误差。在此采用两个一阶低通滤波器代替纯积分环节的新颖虚拟电网磁链观测器,可使得幅值无差且无相移。实验结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性。