基于几何的星载探测雷达组网空中目标高度估计算法

星载探测雷达具有全球覆盖、全天候、全天时、不易受到攻击等优点,在预警防御系统中具有巨大潜力。单个星载探测雷达由于俯仰角误差过大,导致其不具备空中目标高度估计能力;准确的目标高度估计对改善目标定位精度及威胁估计能力等具有重要意义。考虑多部星载探测雷达组网,提出了一种基于几何的空中目标高度估计方法,并通过仿真验证方法的有效性。通过仿真比较了雷达探测区域不同位置目标高度估计精度的差别,为组网雷达系统设计等提供技术支撑。

基于微气压传感器的室内行人高度估计方法

针对当前气压传感器解算高度存在误差随时间累积的问题,提出了一种基于微气压传感器的室内行人高度估计新方法。该方法结合微气压传感器的输出高度值,对多个相邻时间内的高度值进行合理性判断,并结合室内行人运动状态对高度变化进行约束,使得解算的高度符合室内行人运动规律。通过电脑采集MS5611微气压传感器数据进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效地对高度误差进行修正,相较于微气压传感器直接解算的高度,该算法解算的高度更贴合实际情况,解算轨迹也更接近真实轨迹,轨迹的平均闭环误差从1.9%D下降至0.07%D。该算法有效地提高了室内行人高度估计的定位精度,在室内行人三维定位领域具有一定的工程应用价值。

基于IDBO-PID的联合收获机割台控制系统

该研究专注于提升无人农场联合收获机在复杂地形作业时,割台高度控制的精确性与响应速度。首先,提出了一种基于双倾角传感器的高度检测补偿方法,通过最小二乘法拟合建立割台倾角与高度的相关模型,相关系数0.9958,显著提高测量准确性。随后,引入群智能算法优化的PID控制策略,利用Bernoulli混沌映射、粒子群算法(PSO)、t分布扰动改进蜣螂优化算法,解决了传统PID控制的精度低和响应慢等问题。基于这些优化,IDBO-PID控制器在仿真对比中相较于DBO-PID和传统PID,具有更优的响应速度和稳定性。试验验证表明,改进的控制策略使割台的上升速度达到0.44m/s、下降速度达到0.32m/s,并且高度误差控制在0.02m内,满足作业需求。

MEMS高温压力传感器耐高温引线结构优化

绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处热应力变大,金属引线因过热而出现金属引线断裂或失效,无法满足高温需求。在此基础上研究了一种硅引线技术,使其与压敏电阻处于同一高度层,金属引线平铺在硅引线上端,经退火后形成良好的欧姆接触。实验测试表明,该方案能使压力传感器在300℃高温环境下正常工作,金属引线与电阻区连接完好,传感器敏感区应力降低接近50%,且优化后传感器灵敏度符合设计要求。

综采工作面液压支架测高传感器设计

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性,会引起密闭空间内的压力急剧变化,影响测量精度,提出了一种补偿方法:采用波纹管存储一部分甲基硅油,利用波纹管自身的弹性补偿甲基硅油热胀冷缩造成的体积变化;并在软件中通过算法校准甲基硅油体积变化带来的密度变化,从而确保测高传感器的测量精度。试验结果表明:测高传感器可工作在0~40℃环境下,测量误差在4 cm以内。在薄煤层、中厚煤层综采工作面液压支架的现场应用结果表明:与人工测量结果相比,测高传感器的高度测量误差在5 cm以内,说明该传感器可靠性较高。

GIS内置特高频传感器性能参数仿真研究

为了提高气体绝缘组合电器局部放电的检测效果,对内置圆盘型特高频传感器进行了性能参数的仿真研究。通过建立回波损耗参数S11和有效高度的测试仿真模型,分析了传感器圆盘直径、介电常数和短路针距离对性能的影响。结果表明:对于内置式特高频传感器,圆盘半径为75 mm,介电常数维持在3~4之间,短路针距离圆心距离为60 mm左右时,回波损耗和灵敏度达到最优。研究发现,随着圆盘直径增大,传感器的谐振频率和有效高度逐渐降低。同时,介电常数和短路针距离的增加导致谐振频率降低,有效高度增加。

一种储盐罐料位测量系统的设计与实践

为实时准确显示储盐罐内物料多少、合理储存、分配原盐,设计了一种储盐罐料位高度自动测量系统,系统由激光测距传感器和DCS系统组成。南充顺城盐化公司在成品车间多座储盐罐进行改造,结果表明:料位高度测量系统应用后,为原盐合理的存储和分配提供了重要的参考依据,减少了工作人员的工作量,提高了工作效率。

基于西门子PLC的高度测量系统设计

高度测量系统应用于机械、模具、五金等多种行业与多种场合。以聚氨酯泡沫发泡过程的动态高度为例,设计一款智能泡沫起升测量装置。主控制器选用西门子S7-1200 PLC,使用高精度超声波测距传感器,通过触摸屏显示过程曲线,实时保存数据并生成报告,结合限幅消抖滤波算法,提高测量精度。

激光切割调高器微距测量传感器设计

该文针对现有的激光切割调高技术需求,提出一种基于电容器原理的非接触式微距测量方法,该方法是通过克拉泼振荡电路将激光切割喷嘴与工件之间形成的电容器电容信号调制转化为一定频率的高频正弦波信号,并基于电流反馈型的运算放大器和波形转化电路实现高精度、无失真、极低时滞的信号放大与波形转化。最后通过实验分析,该传感器满足信号输出稳定、重复性良好、分辨率高和量程合适等要求,达到激光切割调高技术需求的理想测距效果。

采煤机行程传感调高液压缸的研制

根据井下工况特点,研制了一种适用于采煤机的行程传感调高液压缸,介绍了传感器全内置的安装结构和行程测量原理,建立了采高测量模型及其控制系统,指出了行程传感液压缸的性能特点和优势,经现场使用验证,可有效提升采高监测的准确性和可靠性。

数字式多功能测树仪的研制

多功能测树仪是集多种测树功能于一体的测量工具。根据三角函数原理,结合传感器技术和计算机技术,将高度、距离、方位角、坡度、两点高差、立木任一部位形率等数据测量功能集于一体,并成功研制数字式多功能测树仪。测量方法适合在复杂森林环境中测量,解决了复杂森林环境植物高度及距离测量和树干中央直径及胸高形率测量难的问题,能够满足一般森林资源调查的精度要求,效果良好。

基于多传感器数据融合的液压支架高度测量方法

针对综采工作面液压支架高度测量困难和测量结果不准确等问题,以两柱掩护式液压支架为例,推导了利用倾角传感器所测液压支架姿态角度计算液压支架高度的表达式。为减小倾角传感器角度测量误差造成的液压支架高度测量累积误差,提出了一种基于多传感器数据融合的液压支架高度测量方法,即利用分批估计算法和自适应加权算法将分别通过掩护梁和前连杆处倾角传感器所测角度计算得到的液压支架高度数据进行融合。实验结果表明,该方法对于623.2mm高液压支架样机的高度测量误差不大于0.3mm,与单一倾角传感器测高相比,精度提高了1mm。

GIS局部放电特高频传感器有效高度的比对测试

为提高气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)局部放电特高频(UHF)检测技术现场应用的有效性,有必要对UHF传感器耦合性能进行校核。为此,建立了基于吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的UHF传感器有效高度测试平台,采用0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度和该频段内有效高度大于等于2 mm的百分比表征UHF传感器的耦合性能。基于GTEM750小室,采用时域脉冲和扫频参考法对UHF传感器的有效高度进行了比对测试,并与GTEM1500小室的测试结果进行了比较;基于GTEM750小室的时域脉冲参考法,讨论了UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度测试结果的影响。研究结果表明,不同方法和平台对UHF传感器在0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度测试结果的偏差在±1 mm以内;UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度有显著的影响。

基于MS5611的小型无人机高度检测系统设计

为了满足某小型无人机中对飞行高度信息的需要,设计了一种采用MEMS气压高度传感器来获取无人机的相对高度的检测系统,同时利用了外界的环境温度来进行相对高度的误差补偿。该系统采用了MS5611数字气压传感器来获取外界的气压值和温度值,并使用了STM32F103微处理器来处理相关数据和控制检测系统。此外,阐述并介绍了气压高度检测的原理、检测系统的硬件电路设计方案和软件算法设计方案等。最后实验数据表明,设计方案能够满足无人机对高度测量的需求。

基于扩展Kalman滤波器组的ECAS系统传感器故障诊断

针对电控空气悬架(electronically controlled air suspension,简称ECAS)系统在车高调节过程中由于传感器故障频发导致控制效果变差的问题,提出一种能够对电控空气悬架系统传感器故障进行诊断的方法。首先,采用AMESim软件搭建ECAS系统物理模型以实现空气弹簧特性的精确描述,同时在Matlab/Simulink中搭建路面激励和传感器故障的数学模型;其次,针对车辆ECAS系统的非线性特性,采用扩展卡尔曼滤波器组设计故障诊断方案,并进行不同传感器不同故障类型的联合仿真;最后,搭建了1/4ECAS系统台架,进行车高调节过程中传感器故障诊断试验。试验结果表明,所提出的方法能够准确地辨识ECAS系统传感器的典型故障,较好地隔离不同的故障传感器,为ECAS系统的准确可靠运行提供了保证。

沉管隧道碎石基础整平监测技术研究

沉管隧道基础处理是沉管隧道施工的关键技术之一,是隧道安全运营的重要保证。文章首先介绍沉管隧道基础处理的主要方法,对先铺法和后填法的优缺点进行了简单介绍。针对广州打捞局在香港沙中线海底沉管隧道基础整平中采用的水下整平架,提出了GPS RTK+倾斜仪和压力传感器两种高程监测的方法。在监测设备安装和初值标定完成后,进行水下碎石整平实验。文章对实验结果进行了详细的分析,从GPS RTK与压力传感器的内符合精度、高度计与测量杆两种外符合精度等方面进行比较,验证了高程监测方法的可行性。

沿海和内陆地区多波长光谱气溶胶标高的比较分析

大气气溶胶的光学特性是大气环境、大气辐射、激光大气传输和进行空中目标识别的重要影响因子之一,而光谱气溶胶标高(spectral aerosol scale height,简称SASH)是反映气溶胶高度分布特征的关键参量;在考虑无云状态下可见和红外波长范围的太阳辐射情况时,不仅仅要考虑总的气溶胶消光的组成,而且还要估计不同空间间隔范围内的有效高度。文章基于大气气溶胶浓度随高度指数衰减的原理,利用前向散射能见度仪和连续光谱的太阳辐射计,并辅以必要的温湿探测设备,同时测量了典型地区大气柱光学特性以及近地面层的大气水平光谱消光系数,建立多波长SASH的计算方法,获得了可见光波段(波长400,440,532,550和690 nm)的大气SASH的变化特征:无论是沿海还是内陆地区,随着波长值的增加,SASH减小;对于东南沿海某地,一般地,冬季SASH要大于夏季的SASH;而对于内陆合肥地区,冬季SASH要小于夏季的SASH。

采煤机滚筒智能调高控制系统研究

以煤岩界面识别相关研究为基础,设计了一种基于MCS-80C196单片机的采煤机掘煤滚筒调高控制系统,介绍了系统的工作原理、设计方案及软硬件组成。实测表明:系统设计合理,工作稳定,精度高。此研究可对采煤机的自动化控制研究提供有价值的参考。

基于专家控制的喷杆高度智能调节系统研究

针对喷杆喷雾机作业过程中,因田间地表起伏和土壤硬度不同导致喷杆与施药靶标面无法始终保持适当距离、影响施药均匀性和防治效果的问题,设计了一种喷杆高度智能调节系统。该系统采用3个超声波测距传感器获取喷杆不同位置的高度信息并用限幅滑动平均滤波算法对传感器数据进行预处理,同时将双轴倾角传感器分别安装于车体底盘中部和喷杆上,以实时获取喷雾机和喷杆的姿态信息。然后采用基于加权平均的多传感器融合算法对喷杆高度信息进行融合处理。利用专家知识和经验,综合考虑当前喷雾机姿态信息和喷杆高度信息,设计使用不同的控制参数和控制规则,再由专家控制推理机按照制定的控制策略进行推理输出。然后控制机构通过PWM控制电磁比例换向阀动作,驱动喷杆调节油缸对喷杆高度进行调节,使喷杆高度误差快速稳定在允许误差范围内。给出了喷杆系统的机械结构,阐述了系统硬件系统组成、工作原理和喷杆高度智能调节系统的专家控制算法和软件实现。系统通过CAN总线实时获取外部变量施药系统的工作状态信息,实现与变量施药系统的工作同步,同时由触摸屏实现人机交互,设定放大系数、衰减系数、动作阈值等控制参数,再通过CAN总线输送至控制器用于喷杆高度控制。系统应用于课题组研制的3WZG3000A型大型喷雾机,并针对喷杆高度智能调节系统的调节性能进行了试验。试验结果表明,该系统可以快速跟随阶跃激励引起的喷杆高度调节需求,当喷杆高度控制允许误差设定为8%、阶跃激励为20 cm时,最大调节时间不大于0.75 s。

自动测量胸径和树高便携设备的研制与测量精度分析

胸径和树高测量是评价立地质量和林木生长状况的重要依据,该文以图像自动识别原理、摄影测量原理、相似三角形几何原理和三角函数原理为理论基础,研制了可测量胸径和树高的多功能便携式微型超站仪,该设备集成电荷藕合器件图像传感器、倾角传感器、激光测距传感器、中央处理器、存储器、液晶显示屏,测量时可获取测站点到待测点的倾角和距离2个参数值,并记录存储测量时的图像信息,通过仪器的嵌入式操作程序,实现胸径的自动测量、树高测量、任意处直径自动测量、基本测量等4项基本功能。通过试验验证,215株立木的单次胸径测量的平均绝对误差为0.369 cm,平均相对误差为2.08%。101株立木的单次树高测量的平均相对误差为1.44%。胸径测量精度达到97.92%,树高测量精度达到98.56%,符合国家森林资源连续清查中的测量精度要求。该设备为森林资源调查提供了参考。