多通道微震信号采集系统设计

针对现有矿山微震信号采集系统存在价格昂贵且通用性不强等问题,设计了一种多通道微震信号采集系统。该系统采用地震计拾取微震信号,利用采集电路实现对微震信号的放大、数模转换及数字滤波,利用STM32将滤波后的信号通过USART实时发送给上位机进行分析处理。测试结果表明,该系统可以准确采集、记录地震计拾取的3个通道的微震信号,稳定性好、可靠性高、成本低。     

数字微流控生物芯片布局的拟人遗传组合算法

数字微流控生物芯片布局问题是芯片设计的关键问题,它是在二维微流控阵列上为每个操作布局一个合适的物理位置,以达到完成所有操作的微流控阵列总面积最小和总时间最短两个目标。构建了拟人遗传组合算法,应用拟人启发式算法来控制数字微流控模块的布局过程,用遗传算法对布局结果进行多目标优化,以多元体液检测为实例,模拟了数字微流控生物芯片的布局优化过程。实验结果表明该算法不仅达到了优化目标,且优于并行混合模拟退火算法。     

基于混沌脉冲位置调制的实时超声测距系统串扰抑制

 超声测距系统中各换能器之间存在的干扰(即串扰)会严重制约测距的准确性;为消除串扰,采用混沌脉冲位置调制构造每个超声换能器的短发射序列;相关分析法被用于识别回声序列.分析了超声串扰产生原因,并给出了脉冲占空比与各次谐波能量的对应关系.为获得最佳的相关效果,采用遗传算法对Logistic混沌满映射调制的短序列脉冲间隔做了优化.所提方法在DC-DC(直流－直流)激励的静电型超声测距系统中获得了验证.结果表明,在合理配置脉冲间隔的情况下,混沌脉冲位置调制可用于消除实时超声测距系统的串扰.     

优化伪随机脉冲位置调制序列激励的无串扰超声测距系统

超声测距系统中多路换能器同时工作存在的串扰会导致错误的距离测量和降低系统的工作效率.为消除此串扰,提出伪随机脉冲位置调制(PPPM)法用于构造超声发射序列.PPPM序面中脉宽固定,脉冲位置由伪随机数序列调制.为获得满面春风锐的自相函数和平坦的互丰关函数,对四种常用的同余法产生的伪随机数进行了定量检验,并选定统计特性最好的系列静电型换能器构成的超声测距系统,实验验证了所提方法的可行性.     

基于优化扩频发射信号超声多生命体定位方法

震后超声多生命体定位系统受到噪声及串扰的影响导致错误的定位结果并降低系统的工作效率。为提高超声多生命体定位性能,提出了混沌编码和二值相移键控调制法构造超声传感器发射端的扩频发射信号,相关技术被用于接收端解扩。为获得最佳的相关效果,采用遗传算法优化Ulam-von Neumann变换混沌序列初值。在模拟震后环境中,优化扩频发射信号作用于超声多生命体定位系统进行了实验验证。实验结果表明,所提优化扩频发射信号可实现多个生命体同时定位,定位绝对误差在3.9 cm以内。     

震后生命探测技术研究综述

生命探测是震后应急救援关键技术之一。介绍现有生命探测技术,包括雷达生命探测技术、光学生命探测技术、声波振动生命探测技术、红外生命探测技术4种。给出了生命探测技术的国内外研究现状,分析了4种生命探测技术各自具有的优势和存在的问题。最后对生命探测技术的发展方向进行了展望。     

无线同步仿生机械手系统的设计

针对大多数机械手只具有微机控制或程序控制,无法实现与人手动作同步的不足,设计了15自由度无线同步仿生机械手系统。采用体感机械手套实时采集人手动作并无线发送给仿生机械手。15自由度仿生机械手采用微分算法调节舵机转动角度,实现同步模仿人手抓取等动作。经过测试分析,无线同步仿生机械手系统抓取不规则形状或柔软物体用时均小于2 s,每根手指抓取误差均小于0.9°。     

用优先权编码器扩展PIC的外部中断源

由于PIC16F 877单片机没有设置外部的中断优先级,提出了一种用74LS148优先权编码器来扩展PIC16F 877单片机的外部中断源。当PIC16F 877单片机外部有多个中断源中断请求时,74LS148优先权编码器首先对这些中断源进行优先级排序,把优先级别高的中断送入单片机中断入口,让单片机响应中断级别高的中断请求,处理完这一中断后返回,等待下一轮中断请求。给出了PIC16F 877和74LS148的硬件连接图和中断服务子程序。     

主动红外探测式视觉生命探测系统

针对地震后救援现场光照度低、温度变化复杂等特点,设计一款视觉生命探测系统,该系统主要由图像采集、图像传输、图像处理及显示、系统控制四模块构成.当救援现场光照度≥1.0 lx 时,系统对救援现场进行可见光图像采集;当救援现场光照度<1.0 lx 时,采用红外主动探测方式,即系统近红外光源打开,CCD 接收救援现场反射的近红外光并将其转化为图像信号.同时,为提高救援现场环境成像的信噪比,系统中图像处理模块对采集的图像进行相应处理.该系统可实现低照度下震后救援现场的高清晰成像要求,为救援人员制定高效可行的救援方案提供决策依据.     

超声扩频测距系统数学建模

对超声扩频测距系统的数学建模问题进行了研究.首先,利用直流-直流(DC-DC)升压模块构造了超声换能器的发射与回声接收电路;其次,利用自回归滑动平均(ARMA)模型建立了此超声测距电路的输入-输出传递函数,并通过实验验证了传递函数的准确性.此模型的建立可便于超声扩频测距系统对脉冲编码和调制方式的选择,省去了繁琐的硬件验证.