多传感器信息融合的自动驾驶车辆定位与速度估计

针对大学生无人驾驶方程式(FSAC)于地图内高精定位以及速度观测的问题,设计基于多传感器信息融合的状态估计算法,并应用于自研实车平台。算法基于迭代扩展卡尔曼滤波(iEKF) 进行设计,融合多类传感器,包括惯性测量单元 (IMU)、转角及轮速编码器、全球卫星定位(GPS)、相机与激光雷达(Lidar)。首先,利用IMU预测车辆先验状态,然后,建立并联融合架构,对各类传感器数据进行不同的信息处理,用于更新先验状态,由于并联融合的架构,不同传感器可独立地维护车辆的状态观测。实验结果表明,所提出的算法对地图内定位、速度观测有较好的精度,且具有足够的冗余性和实时性。     

用于脉搏波检测的背接触式触觉传感阵列单元

触觉传感器在脉搏波测量、仿生机器人等领域有重要应用。该方案制作背接触式传感器,并通过转移工艺实现芯片加工和圆片级芯片尺寸封装一体化,用组装工艺低成本实现大面积柔性触觉阵列,采用模块化设计,正压力与剪切力传感单元的尺寸和布线相同,制作可组装的标准单元,在传感器转移工艺中,采用无电极化学腐蚀自停止工艺,提高成品率。传感单元尺寸仅为300μｍ×300μｍ,与人类触觉传感的极限可比拟,灵敏度为2mV/10kPa,量程为150kPa,已用于研制新型脉诊仪的柔性传感阵列?实现了脉搏波的实时测量。     

ITS嵌入式控制主机的设计与实现

针对交通行业的发展需要,提出了以嵌入式主板为核心的ITS嵌入式控制主机的设计及实现方案。在为支持多路车检器和多路高清相机同时工作,实现了多车道车流量监测、过车抓拍、逆行抓拍、超速抓拍、压黄线抓拍、车辆测速等功能,同时实现了智能交通前端设备的自我保护、自我检测和远程监控等功能。     

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

声表面波(SAW)传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点,在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点,建立和优化了声表面波传感器阵列的数学模型,并对数据进行预处理、主成分分析（PCA）以及BP神经网络分析处理,实现了对气体的鉴别分类,取得了好的实验结果。     

基于极化和复用的SAW传感器阵列

针对谐振型声表面波(SAW)温度传感器难以灵活构建较大规模传感器阵列的问题,结合天线技术,基于极化和复用的思想,通过频分、时分、空间角度分集和极化,研究实现较大规模的SAW传感器阵列的方法。并通过实际测试,实验结果表明:在略微增加发射天线数目的代价下,阵列规模迅速增大,阵列中的传感器元能得到有效辨识。实验结果验证了设计方法的可行性。     

阵列式MEMS惯性传感器及噪声抑制研究

针对惯导系统中MEMS惯性传感器随机噪声较大的问题,本文利用MEMS惯性传感器体积小的特点,采用32个消 费级MEMS惯性传感器,组成惯性传感器阵列,设计了阵列形式的MEMS惯性传感器测量单元。通过对阵列传感器建模与分析,将32个惯性传感器数据进行数据融合,以此降低消费级MEMS惯性传感器的随机噪声误差与零偏不稳定性。最后利用Allan方差分析了惯性传感器的噪声特性。实验结果表明,在静态状况下,阵列式MEMS惯性传感器有效的抑制了惯性传感器的随机误差,提高了惯性传感器的精度。     

光学PT系统的传感器阵列结构设计分析

从光学PT系统的基本理论出发，结合计算机仿真和实验研究，重点分析了光学传感器阵列的几何结构设计及其测量灵敏度分布计算等问题，从而为进一步实现光学PT系统传感器结构的优化设计与分析创造了条件。     

基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器

ZnO薄膜具备吸收光谱的温变特性,可有效促进光纤布拉格光栅传感器的工作性能。因此设计了基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器,选用高纯度的ZnO靶材在多功能多元镀膜系统,通过Haruo Takashashi构建计算模型,设计具有光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器。其中温度传感头通过将制备好的ZnO薄膜镀于蓝宝石三棱镜斜边面上,结合蓝宝石三棱镜、凸透镜以及光纤面,加强光源利用率,实现光纤布拉格光栅传感器的设计。实验结果表明,所设计的光纤布拉格光栅传感器的波长漂移量会随着ZnO薄膜热膨胀系数不断提高而增加,ZnO薄膜等效折射率大的波长漂移量要比等效折射率小的低,对比多种传感器性能后,发现所设计的传感器温测范围广、响应时间短、测量精准度高。     

基于FPGA的MT9P401图像传感器驱动设计

针对目前道路抓拍相机分辨率低的现状,提出一种基于FPGA的大面阵CMOS图像传感器驱动设计.设计采用Micron公司的CMOS图像传感器MT9P401,以Altera公司生产的EP2C8T144C8为硬件平台,将Verilog HDL编写的I2C总线模块嵌入FPGA内部实现对CMOS图像传感器参数的设置.软件仿真和实验...     

声传感器系统在智能微小型机器人中的应用

由于声音信号的频率较低,以往利用声阵列估计目标方位时,阵列孔径较大。智能微小型机器人中的声传感器系统采用小口径声传感器阵列,利用高分辨算法对坦克进行方位估计。外场试验结果表明,声传感器系统表现了良好的方位估计性能和实时性能,实现了小基阵的方位估计,为声探测技术在小型武器装备中的应用发展奠定了基础。     

基于Java3D的虚拟环境中智能体视觉传感器设计

提出用Java3D实现虚拟视觉传感器的技术,设计出一个虚拟相机类VirtualCamera,它所表示的虚拟视觉传感器可安装在用Java3D所创建的虚拟环境中的任意物体上.将该虚拟相机类生成的视觉传感器装到作者用Java3D研制的驾驶仿真系统中的环境车辆上进行了验证.结果表明各环境车能按机器视觉方式采集道路环境的图像,为环境车辆按计算机视觉原理认知道路环境并进行行驶控制奠定了基础,进而可使驾驶仿真系统能用于对物理智能车辆对道路环境的感知与行驶决策进行仿真、设计与评价.     

复杂环境中的无人车多传感器紧耦合SLAM方法

提出了一种多传感器信息紧耦合的无人驾驶车辆SLAM方法—Ligom,此方法在复杂环境中，可以实现无人驾驶车辆状态的实时估计与环境地图的构建。Ligom基于迭代扩展卡尔曼滤波(iEKF)理论设计，融合了惯性测量单元(IMU)、全球导航卫星系统(GNSS)、激光雷达(Lidar)与相机(Camera)等不同传感器。首先利用IMU预测车辆的先验状态与消除点云畸变，并使用滑动窗口方法保存点云特征以提高点云匹配精度；然后，通过对GNSS信息作初始化与坐标系变换，分别完成滤波更新得到后验状态；最后在后端环节引入关键帧进行状态优化与反馈更新，构建全局环境点云地图。此外，利用Camera-Lidar联合检测的多目标检测与跟踪算法，完成全局桩桶地图的构建。Ligom在四个不同平台与环境采集的数据集上进行了充分验证。     

基于光学相机通信的传感器节点调试信息安全传输研究

无线传感器网络是由分散自组织的传感器节点组成的。一旦节点发生故障或处于待更新状态时,需要通过无线网络接收传感器节点的调试信息。然而,无线网络采用广播方式传输数据,在传输调试(Debug)信息的时候,存在泄露节点内部敏感信息的可能。特别在诸如博物馆监测等对安全需求较高的应用场景中,信息的泄露会造成很大的安全隐患。为了保证调试信息的安全传输,在不修改设备硬件的前提下,基于光学相机通信的定向传输特性设计并实现一个基于光学相机通信的传感器节点调试信息安全传输方案。针对光学相机成像原理,提出一种面向卷帘快门的帧同步机制。实验表明,采用该帧同步方案可在30 fps条件下达到600 bps的数据传输率。     

基于角度传感器的树木胸径测量装置研制

为了实现树木胸径高精度数字化测量，在分析角度传感器原理的基础上，研制了一款基于角度传感器的树木胸径测量装置。结合安卓端上位机实现了数据存储、编辑和上传等功能，野外试验表明:与围尺、卡尺测量结果比较，偏差(BIAS)分 别为-0.17cm(-0.89%)、0.09cm(0.52%)，均方根误差(RMSE)分别为0.39cm(2.07%)、0.42cm(2.25%),8个树种间胸径测量精度达98%,与传统测量方法相比较,无需人工读取、录入数据，在森林资源调查上有广阔的应用前景。     

自确认金属氧化物半导体气体传感器阵列及其应用研究

金属氧化物半导体(MOS)气体传感器阵列是机器嗅觉系统中获取目标气体信息的重要装置.由于气敏元件的材料特性,MOS气体传感器阵列在工作过程中不可避免地会发生突发故障及外界干扰,导致机器嗅觉系统的检测与分析性能下降.为了提升机器嗅觉系统的可靠性,在总结以往研究成果的基础上,提出了自确认MOS气体传感器阵列.该气体传感器阵列结合自确认传感器技术,能够实现自身的多故障检测与隔离、故障识别、故障恢复及测量质量评估等自确认功能.本文分别探讨了自确认MOS传感器阵列的硬件架构、功能模型及其关键技术.最后,介绍了一种面向大气环境污染气体监测的自确认MOS传感器阵列,实现了其异常状态监测与测量质量评估并对其有效性进行了验证.     

声表面波阵列传感器研究进展

声表面波(SAW)阵列传感器具有许多独特的优点,目前已成为检测化学毒剂的重要手段之一:近年来,随着以SAW阵列传感器为主要技术的电子鼻的发展,使得SAW阵列传感器在食品检测、环境治理等领域得到了广泛应用.对SAW阵列传感器的发展及其应用进行了综述.     

Fujifilm S5000

除了微聚拍摄以外，长距离抓拍也是DC(数码相机）一个非常重要的特点。由干CCD尺寸较小，所以要在DC上实现7倍以上的焦距变换，相对于传统35mm胶片相机而言要容易许多。医此目前几乎所有的DC大厂都推出过具备10X光学变焦能力的机型，而对于富士（Fujifilm)来说，FinePix S5000 Zoom则是他们的首款“望远镜”产品。     

违法闯红灯车辆视频检测算法的研究

本文介绍了视频检测在车辆违法抓拍中的优势，并在传统视频图像检测算法的基础上提出了优化方案。其具体方法是，通过提取图像车辆形心的位置，根据形心位置像素点的变化，准确判断通过检测区域的车辆，从而实现违法车辆的抓拍。     

战场机动车辆声场数学仿真系统研究

主要介绍了战场机动目标声场数字仿真系统的系统组成结构和设计思想.重点介绍了建立战场机动目标声场数学仿真系统的意义、仿真系统的主体结构及框图、仿真系统实现的各种数学模型(目标辐射噪声的传播模型、目标的机动模型、声传感器阵列的误差模型)和温度、风速、下雨与湿度及地面吸收对声传播的影响.介绍了系统的顶层对象关系图,描述了整个软件系统的基本轮廓,并给出了系统软件结构框图.     

基于FPGA的光学微腔生物传感器控制系统

为了促进光学微腔生物传感技术向集成化、智能化和小型化发展,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字辅助控制系统.系统通过三角波信号驱动可调谐激光器进入连续扫描模式,周期性扫描光学微腔谐振波长,得到激光中心波长信号的偏移量,从而得到光学微腔的灵敏度.设计了控制系统的硬件电路及软件辅助程序.经实验验证表明:控制系统实现了光学微腔生物传感器的数据采集处理以及对激光器的调谐.