3D attitude measurement by means of spread spectrum modulated ultrasonic wave

Local position and attitude measurement methods are necessary for the navigation of autonomous robots and the other applications. In this paper, a 3D attitude measurement method is proposed. This method uses the spread spectrum modulated ultrasonic wave for the measurement of the pseudo-distance of each pathway between transmitter and receiver elements that are arranged in an array. The relative attitude between transmitter and receiver unit could be calculated from the relationship between these pseudo-distances. The use of spread spectrum modulation enables the high accuracy, noise tolerance, and coexistence of multiple transmitter devices by code division multiple access (CDMA) between transmitter and receiver elements. A pair of transmitter and receiver prototype for proposed method was manufactured, and the fundamental performance was examined in experiments. As a result, accuracy of σ=0.78 mm in the pseudo-distance measurement of each pathway between transmitter and receiver elements was confirmed, and about 0.01 rad resolution in the attitude measurement was also confirmed.

爆炸冲击波超压非均匀分布特性及最优测点数量

为掌握炸药爆炸冲击波超压的非均匀分布特性,根据非理想爆轰波特征及空气冲击波的形成机制,探讨了炸药爆炸冲击波超压峰值时空非均匀分布的原因和表现形式,得到了实验影像和测试数据的验证;开展了公斤级和百公斤级装药爆炸冲击波实验,分析了相同对比距离的多个超压峰值测试结果之间的偏离特性,结果表明炸药组分非理想程度越高、装药质量越大、距离装药越近,冲击波超压峰值非均匀特征越显著。在实验数据偏离分析基础上,提出了满足非均匀分布超压准确测试的最优测点数量,将爆炸场划分为对比距离小于1.5 m/kg^(1/3)、1.5~3.0 m/kg^(1/3)、3~5 m/kg^(1/3)和大于5 m/kg^(1/3)共4个区域,对应的最优测点数量分别为6个、5个、4个和2个。

基于测量波阻抗豪斯多夫距离的三端柔性直流线路纵联保护

针对大规模新能源场站并入多端柔性直流电网所突显的直流输电线路故障问题,为了使线路保护的可靠性能够得到保障,提出了一种基于测量波阻抗豪斯多夫距离的三端柔性直流线路纵联保护方法。首先分析了所搭建模型中线路在发生区外故障与区内故障时其波阻抗幅值的变化趋势与不同,然后使用改进完全集合经验模态分解提取实验所需测量波阻抗,再利用豪斯多夫距离公式计算出提取出的测量波阻抗之间的距离。通过对此距离的分析,可以区分故障发生区域为区内还是区外。在仿真软件中进行大量故障仿真实验。结果表明,该方法能够使保护非常灵敏且准确地进行动作,从而使直流线路更加可靠地运行。

基于多端行波的10 kV配电网线路故障定位方法应用分析

由于进行10 kV配电网线路故障定位时,没有判定故障区段,致使故障定位误差率较大,定位效果不佳,为此,提出基于多端行波的10 kV配电网线路故障定位方法。通过计算线路参数与行波频率,获取配电网行波特征,并构建10 kV配电网线路故障距离矩阵,对故障区段进行判定。根据区段判定结果,结合故障行波定位原理,计算配电网线路故障点距离,以计算结果为基础,对10 kV配电网线路故障定位。试验结果表明,所提方法进行10 kV配电网线路故障定位的结果与预设结果之间的误差率在6%以下,可有效提升配电网线路故障定位精度,定位效果较好。

基于行波电流的光伏集电线路故障原因辨识

光伏场站的运行环境较为恶劣且光伏集电线路结构复杂,导致了集电线路故障频发,从行波电流和行波法故障测距介绍入手,对光伏集电线路极易发生的故障的行波电流特征进行研究,将高发类故障行波电流特征进行分类,并提出故障行波电流特征提取算法,以便于光伏集电线路再次发生故障时,可利用算法快速识别故障原因,保障线路稳定运行。

超声波式数字测距仪的研究

介绍了超声波式数字测距仪的原理 ,主要论述了在测量中存在超声波的传播速度随着温度的变化和其它干扰信号对测量的影响问题 。

一种高精度超声波测距系统的研制

介绍了超声波测距的原理.分析了超声波测距产生误差的主要原因。提出通过温度测量修正超声波传播速度,应用双比较器整形结合软件准确确定回波前沿以提高空气中超声波测距精度的方法。在此基础上,设计了相应的超声波测距系统电路和软件。实验表明,该测距系统测量精度高,电路简单。

高准确度超声波测距仪的研制

利用超声波传感器实现无接触式测距。系统由AT89C2051单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、环境温度采集电路及显示电路组成。超声波测距仪具有高集成度、响应速度快,测量准确度高(±0.02m)、性能价格比高等特点。

基于VMD和TEO的高压输电线路雷击故障测距研究

针对传统行波检测中小波模极大值法对于基函数和分解尺度的高要求以及希尔伯特黄变换(HHT)方法中经验模态分解(EMD)存在的模态混叠现象,提出一种基于变分模态分解和Teager能量算子相结合的高压输电线路雷击故障行波检测方法。针对行波波速及线路实际长度的不确定性给测距结果带来的影响,结合故障行波在线路中的传播途径,推导出一种新的双端行波测距算法,该算法的测距结果不受行波波速的影响。将该方法应用到雷击点和故障点定位,解决了雷击点和故障点不一致时的故障定位问题。EMTDC仿真结果验证了该方法的正确性及有效性。

车辙检测中超声测距数据采集方法

路面车辙信息直接反映道路横断面的好坏和行车的安全性,文中采用超声传感器来获取路面车辙原始信息,在构建系统平台的基础上,分析了超声传感器测距的基本原理及其传感器的布置安排;针对超声传感器的输出波形,设计了按周期精确采样的方法从而减少噪声,并给出了具有时效性的CAN总线应用层通讯协议。

基于小波变换的行波测距法在铁路信号电源系统中的应用研究

针对铁路10kV信号电源供电系统的特点,提出了一种基于小波变换的外加电压脉冲式行波测距法,就一些关键技术问题,提出了波速度折算算法和等效波速度法,分析了系统单相分支线路的影响,以及波速度确定等问题。文中以一条实际的铁路10kV信号电源供电系统为模型进行了仿真,仿真结果证明了所提方法的可行性。

长基线定位系统高精度阵型标定方法

为解决长基线定位系统传统标定方法中受垂直方向声速变化剧烈而导致的标定精度差、逐个声信标交汇标定效率低、跟踪定位阶段采用不同声信标基准对目标解算不一致的问题,本文提出了一种高精度相对阵型标定方法,通过水下声信标的互测距信息构建观测模型改进了传统标定方式。理论分析表明,采用该方法水平方向上能够获得与测距等量级的标定精度,有效地提高了标定效率,采用不同的声信标基准目标解算结果一致,在深海作业中优势明显。通过浅水试验结果可以看出该方法水平方向上的标定精度能达到和测距等量级的毫米量级精度,和传统标定方法相比提高了一个数量级,在提高标定精度的同时降低了作业复杂度,采用本文的标定结果获得的目标定位结果更接近于GPS输出,具有良好的工程应用价值。

超声波外测液位检测方法研究

在工业生产中,经常需要对封闭容器内各种液体的液位进行精确检测。在分析比较目前广泛采用的超声波液位测量方法的基础上,结合现有方法的优点采用一种计算更简单、操作更方便的超声波外测液位检测法,设计以单片机为核心的超声波外测液位检测系统。通过对封闭容器内水的液位检测实验表明,该系统可靠性强,检测误差小于1mm。此外,通过修改超声波在被测液体不同温度下的传播速度表就可以测量各种液体的液位。

智能超声波测距系统的设计

超声波测距系统在不同应用场合,对测量的精度要求不同.通常使用的超声波测距系统一般误差较大,不能满足某些工业场合的测量要求.设计与研制的超声波测距仪,考虑了温度对超声波传播速度的影响,不仅增加了智能播报功能,具有更高的精度;而且使用更方便,应用场合更广泛.

DDS技术在数字激光相位测距仪中的应用

本文介绍了直接数字合成(DDS)技术在激光相位测距仪中的应用。使用该技术研制的数字激光相位测距仪具有操作简便、携带方便、性能可靠的特点,测相精度优于千分之一。

激光跟踪测距方法及其应用的研究

针对大型工件的几何尺寸和形状的测量问题,研究了一种激光跟踪测距方法。由双模热稳频He-Ne激光器产生的双频信号,通过拍波后,以拍波波长作为"光尺",拍波零点对位确定拍波节点数,以同轴光路组合形成的双频激光干涉测量尾数。跟踪定位采用自适应跟踪,控制跟踪反射镜沿水平轴和垂直轴的转动,定位信号由CCD采集入射光与出射光之间的偏移量。同时,驱动系统带动两个光栅编码盘输出跟踪反射镜转动的水平角度值和垂直角度值,实现空间尺寸测量。研究的激光跟踪测量系统具有抗干扰能力强,跟踪速度快,测量精度高的特点。

利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力

提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。

可视汽车倒车雷达预警系统设计

本文介绍了基于微处理器控制的汽车倒车雷达预警系统,由微处理器控制时间计数,计算超声波自发射至接收的往返时间,利用声波在空气中的传输速度,从而得到实测距离,并根据障碍物与车尾的距离远近情况发出报警等级。

利用测量波阻抗欧几里得距离的柔性直流输电线路后备保护方案

行波主保护易受高阻故障的影响,电流差动保护易受分布式电容的影响,且现有主、后备保护方案之间存在较大时间空白。为解决上述问题,进一步提高保护的可靠性,提出一种基于测量波阻抗欧几里得距离的行波纵联保护新方案。通过分析柔性直流输电线路区内、外故障时,线路两侧测量波阻抗幅值及变化趋势的差异性,提出利用二进小波变换提取宽频窗测量波阻抗,并引入欧几里得距离及相似系数表达波阻抗幅值及变化趋势,最后根据欧几里得距离和相似系数区分区内、外故障。PSCAD仿真表明所提保护方案能可靠、灵敏、快速地识别区内外故障,并具有较强的耐受过渡电阻和噪声干扰的能力。

24 GHz FMCW车载测距雷达系统设计

为了研制汽车防撞系统,设计了一款24 GHz FMCW雷达系统。该系统包括雷达射频模块、中频信号处理模块和数字基带处理模块。雷达射频模块采用基于异质结场效应晶体管NE3514研制的雷达射频模块传感器实现;中频信号处理模块由高通滤波器、可变增益放大器、低通滤波器构成。采用TLV2374运算放大器设计实现高通滤波器,TLV2374运算放大器与数字电位器MCP42100设计实现可变增益放大器,AD8532运算放大器设计实现低通滤波器;数字基带处理模块采用STM32F407微处理器完成数据采集与信号特征提取以及系统控制。该车载测距雷达能够实现90 m的距离测量。