基于联合磁感受机制的仿生地磁传感器

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作者 石宏开 王庆蒙 +1 位作者 唐瑞琦 宋涛 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期128-132,共5页

仿生地磁导航技术模拟生物感受地磁场的机制进行导航,涉及仿生技术、弱磁检测技术和导航技术等多个领域。实现对生物地磁导航模仿的前提是充分了解生物的磁感受机制,目前被广泛认可的生物磁感受机制主要是磁颗粒机制和自由基对机制,但... 仿生地磁导航技术模拟生物感受地磁场的机制进行导航,涉及仿生技术、弱磁检测技术和导航技术等多个领域。实现对生物地磁导航模仿的前提是充分了解生物的磁感受机制,目前被广泛认可的生物磁感受机制主要是磁颗粒机制和自由基对机制,但这两种机制都存在一定的局限性。有研究表明这两种磁感受机制存在某种耦合。基于磁颗粒与自由基对联合机制,设计了一种新的仿生地磁传感器。该传感器通过软磁材料制作的磁棒来模仿生物体内的磁颗粒,并利用高灵敏度磁传感器来模仿自由基对的磁响应,进而实现对地球磁场信息的感知。利用地磁场模拟装置对仿生地磁传感器进行磁场测试,并通过神经网络获得了传感器测量值与地磁参数之间的映射关系,从而验证了仿生地磁传感器对磁偏角和磁倾角检测的可行性。实测结果表明:基于神经网络算法的仿生地磁传感器具有较高的测量精度,通过模拟导航测试也证明了该传感器在地磁导航领域具有良好的发展前景。 展开更多

关键词 联合磁感受机制 仿生地磁传感器 矢量磁场测量 模拟导航测试

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航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正 被引量：22

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作者 李翔 王勇军 李智 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期266-271,共6页

航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差。由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具... 航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差。由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具有常值误差与半圆罗差之和的形式。利用地磁矢量与重力矢量的点积为常数这一性质,并结合三维旋转矩阵的小角度近似表达式,对椭球拟合法校正后的传感器非对准误差进行了补偿,在不同磁干扰条件下均可使校正效果得到改善,航向剩余误差(均方根)平均减小30%以上。 展开更多

关键词 矢量传感器 误差校正 椭球拟合 航姿参考系统

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一种新型低频声矢量场采集系统的设计与实现 被引量：10

3

作者 邢传玺 朴胜春 +1 位作者 刘振江 张虎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2800-2805,共6页

针对低频声矢量场测量技术,设计和实现了一种声矢量场探测系统。其特点是将矢量水听器、信号采集设备、罗经与电源集成一体,传感器输出的模拟信号直接在其内部进行模数转换,避免了模拟信号由于长距离传输所造成的衰减和干扰,且易于布放... 针对低频声矢量场测量技术,设计和实现了一种声矢量场探测系统。其特点是将矢量水听器、信号采集设备、罗经与电源集成一体,传感器输出的模拟信号直接在其内部进行模数转换,避免了模拟信号由于长距离传输所造成的衰减和干扰,且易于布放回收。该系统可同步测量声场空间的声压和质点振速3个正交分量的数据,所得到的数据即可以采用自容式存储在系统内部TF卡中,亦可通过经优化设计的带宽3 MB/s的高速RS485总线实时传输。回收内部数据时可通过Mass storage协议利用预留USB接口来实现读取数据,无需开启罐体。该系统进行了实验室验证实验,并以潜标的形式进行了海上试验,对爆炸声信号进行了测量并对获得数据进行处理。结果表明,该系统工作可靠稳定,系统平均功率为350 mW,准确地获取了声矢量信号数据,可广泛应用于低频声矢量场探测领域。 展开更多

关键词 声矢量场 数据采集 矢量水听器 潜标

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航姿系统矢量场传感器校正的双内积法 被引量：3

4

作者 李翔 宋百麒 王勇军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期852-857,共6页

三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺... 三轴磁强计与加速度计广泛用于航姿系统中,针对其误差补偿问题,提出一种基于双内积的校正方法。该方法利用了地磁场和重力矢量自身模值守恒,以及二者在旋转轴上投影的不变性。该方法能克服基于椭球拟合的校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,实现三轴磁强计及加速度计的完全校正。实验结果表明,该方法能有效改善航姿系统的精度且操作简便。 展开更多

关键词 矢量传感器 误差补偿 内积 姿态测量

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基于双电磁矢量传感器的近场源多参数估计 被引量：7

5

作者 黄家才 石要武 陶建武 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期848-854,共7页

基于双电磁矢量传感器(EVSs),提出一种新的近场源频率、波达方向(DOA)、距离和极化参数联合估计方法。该方法首先计算近场源的频率以及其在两个电磁矢量传感器处的二维DOA和极化参数,然后利用几何方法或搜索方法,得到近场源的距离估计... 基于双电磁矢量传感器(EVSs),提出一种新的近场源频率、波达方向(DOA)、距离和极化参数联合估计方法。该方法首先计算近场源的频率以及其在两个电磁矢量传感器处的二维DOA和极化参数,然后利用几何方法或搜索方法,得到近场源的距离估计。该方法仅需要两个电磁矢量传感器,节约了阵列孔径,适合于阵列孔径有限的场合。估计过程中仅需一次互相关以及特征分解等简单的运算,且各参数自动配对,节省了运算量。实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 极化估计 距离估计 DOA估计 频率估计 电磁矢量传感器 近场源

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由矢量水听器阵反演海底地声参数 被引量：9

6

作者 李风华 孙梅 张仁和 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期895-902,共8页

矢量水听器能同时测量声压和质点振速信号,为了对这些信息在海底地声参数反演中加以充分利用,根据声传播理论研究了不同号简正波对声矢量场的影响,并在此基础上提出了一种将声压和质点振速相联合的地声反演方法.理论与实验研究表明,对... 矢量水听器能同时测量声压和质点振速信号,为了对这些信息在海底地声参数反演中加以充分利用,根据声传播理论研究了不同号简正波对声矢量场的影响,并在此基础上提出了一种将声压和质点振速相联合的地声反演方法.理论与实验研究表明,对声压和质点水平振速而言,低号简正波往往占主要贡献,而对于质点垂直振速,高号简正波的贡献更大.海底地声参数反演的数值仿真与实验结果表明,基于矢量水听器阵的地声反演方法可以有效降低海底声学参数反演的不确定性.这为矢量水听器应用于海洋环境监测提供了一种新方法. 展开更多

关键词 矢量水听器 矢量声场 地声反演 匹配场

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压差式矢量水听器驻波场校准实验研究 被引量：5

7

作者 吕文磊 庞盟 +5 位作者 王利威 张敏 周宏朴 廖延彪 康崇 苑立波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1079-1086,共8页

压差式矢量水听器的校准一直是国内尚未解决的难题,针对此问题设计了一种基于光纤传感的压差式矢量水听器,对其传感原理进行了理论分析,为其设计了驻波场校准方案,对驻波场校准此类压差式矢量水听器进行了理论分析和计算机仿真,最后对... 压差式矢量水听器的校准一直是国内尚未解决的难题,针对此问题设计了一种基于光纤传感的压差式矢量水听器,对其传感原理进行了理论分析,为其设计了驻波场校准方案,对驻波场校准此类压差式矢量水听器进行了理论分析和计算机仿真,最后对此压差式矢量水听器进行了声压灵敏度和方向性的测试,实验结果与理论分析和计算机仿真比较吻合.这些研究对压差式矢量水听器的应用具有重要的意义. 展开更多

关键词 矢量水听器 压差式 驻波场 光纤传感

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基于优化向量场直方图法的机器人避障方法 被引量：3

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作者 张锋 周生 +1 位作者 张金 高安同 《四川兵工学报》 CAS 2013年第10期102-104,共3页

为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并... 为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并寻找最优路径,验证了该优化算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 机器人避障 向量场直方图 多传感器信息融合

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基于MUSIC算法的近场空速估计 被引量：3

9

作者 虞飞 陶建武 +1 位作者 曾宾 钱立林 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期477-481,共5页

研究了基于声矢量传感器阵列的近场空速估计问题。首先，在声矢量传感器近场阵列输出模型的基础上，考虑声波在连续、均匀稳定气流中的传播原理，构建了稳定气流作用下近场质点振速测量模型，模型导向矢量中包含了待估计的空速信息。在... 研究了基于声矢量传感器阵列的近场空速估计问题。首先，在声矢量传感器近场阵列输出模型的基础上，考虑声波在连续、均匀稳定气流中的传播原理，构建了稳定气流作用下近场质点振速测量模型，模型导向矢量中包含了待估计的空速信息。在此基础上，提出了一种近场空速估计的MUSIC算法，为评价算法估计性能，推导了空速估计的克拉美-罗界表达式。仿真实验验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 计量学 空速估计 声矢量传感器阵列 近场 MUSIC

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一种新型工频磁场测量仪的设计 被引量：1

10

作者 廖文平 李丽 +7 位作者 贺慧勇 刘嘉文 王燕 赵丹 商梅雪 李杰 徐鹏 魏明生 《现代电子技术》 北大核心 2015年第20期110-113,共4页

针对工频磁场测量的灵活性和便携性需求,提出了一种测量仪可任意姿态放置的工频磁场测量仪设计方案,该方案把加速度传感器和磁场传感器结合起来得到工频磁场水平方向和竖直方向上的分量,而无需对测量仪进行调平操作。该磁场测量仪包括... 针对工频磁场测量的灵活性和便携性需求,提出了一种测量仪可任意姿态放置的工频磁场测量仪设计方案,该方案把加速度传感器和磁场传感器结合起来得到工频磁场水平方向和竖直方向上的分量,而无需对测量仪进行调平操作。该磁场测量仪包括三轴磁感应线圈、信号调理和A/D转换电路组成的磁场传感器模块及控制与处理模块、加速度传感器模块、存储和显示模块等部分。初步试验表明该方案可行,解决了传统工频磁场测量仪测量磁场水平分量和竖直分量需要调平的问题,结构简单、使用灵活,有一定的开发应用价值。 展开更多

关键词 磁场测量仪 工频磁场 加速度传感器 磁场矢量分解

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基于卡尔曼滤波的无速度传感器矢量控制系统 被引量：3

11

作者 梁中华 马丽勤 胡庆 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2002年第5期408-410,共3页

从卡尔曼滤波器的理论出发 ,结合感应电机数学模型 ,设计了获取异步电动机转子位置、转子速度和转子磁通的扩展卡尔曼观测器模型 .仿真结果表明 ,该方案能使系统获得良好的动态性能 ,对负载扰动具有很强的抑制能力 。

关键词 卡尔曼滤波 无速度传感器 磁场定向 矢量控制 感应电机

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基于高阶ESPRIT的单声矢量水听器近场声源定位 被引量：1

12

作者 肖大为 程锦房 +1 位作者 姬庆 喻鹏 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期11-14,共4页

为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取... 为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取近场源的位置信息,该方法可以得到目标的方位角、俯仰角和距离的封闭形式的解。最后通过仿真验证了本算法的有效性。 展开更多

关键词 近场 声源定位估计 矢量水听器 高阶累积量 旋转不变子空间(ESPRIT)

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基于深度神经网络的SOFC电堆温度场建模 被引量：4

13

作者 武鑫 吴万哲 +2 位作者 白浩 王祺 熊星宇 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期55-60,共6页

基于石英光纤温度传感器和直角坐标机械手,设计并搭建一种SOFC电堆温度场测量系统。然后应用上述系统测量模拟电堆的阴极气道温度数据。根据采集的数据,基于深度神经网络方法建立模拟电堆温度场模型,并与基于支持向量机方法的电堆温度... 基于石英光纤温度传感器和直角坐标机械手,设计并搭建一种SOFC电堆温度场测量系统。然后应用上述系统测量模拟电堆的阴极气道温度数据。根据采集的数据,基于深度神经网络方法建立模拟电堆温度场模型,并与基于支持向量机方法的电堆温度场模型进行对比。结果显示:深度神经网络电堆温度场模型的训练时间更短,预测精度更高,其平均绝对误差和均方根误差分别为支持向量机电堆温度场模型的45.2%和47.4%,更有利于该文中电堆温度场建模。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 深度神经网络 支持向量机 温度传感器 电堆温度场测量

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基于磁场传感器磁成像装置研究

14

作者 赵晓锋 陈子轩 杜西亮 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1856-1862,共7页

针对空间磁场矢量分布情况,给出一种空间磁场测量和成像的装置,主要由磁场矢量传感器、三维移动平台和信号处理电路等部分构成。在待测磁场空间中,通过三维移动平台调整磁场矢量传感器的测量位置,然后利用传感器测量相应位置处的磁场分... 针对空间磁场矢量分布情况,给出一种空间磁场测量和成像的装置,主要由磁场矢量传感器、三维移动平台和信号处理电路等部分构成。在待测磁场空间中,通过三维移动平台调整磁场矢量传感器的测量位置,然后利用传感器测量相应位置处的磁场分量(Bx、By和Bz),采用信号处理电路并行对传感器的输出电压进行放大、滤波、调零和A/D转换等处理。在微控制器进行数字滤波和数据传输后,利用软件分析和处理获取的数据,并绘制空间磁场矢量分布图。实验结果表明在一定待测磁场范围内,该磁成像装置能够实现永磁铁附近的空间磁场相应位置的磁场矢量测量,并形成磁场分布图,该装置可以对-1000 Gs~+1000 Gs的磁场进行测量,磁场分辨率为2 Gs,空间分辨率为3 mm3。 展开更多

关键词 磁场矢量分布 磁成像 磁场矢量传感器 空间磁场

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海洋矢量噪声场试验研究 被引量：3

15

作者 邹吉武 孙大军 +2 位作者 吕云飞 兰华林 师俊杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期16-20,共5页

为实现对近岸矢量声呐系统性能的预言,以近岸浅海试验为基础,对单矢量传感器噪声测量的基本理论做验证与分析.近岸港口区域,在无舰船螺旋桨噪声的情况下,声压与质点振速间保持较弱的相关性.由于垂直振速通道受海面风成波浪影响,相对于... 为实现对近岸矢量声呐系统性能的预言,以近岸浅海试验为基础,对单矢量传感器噪声测量的基本理论做验证与分析.近岸港口区域,在无舰船螺旋桨噪声的情况下,声压与质点振速间保持较弱的相关性.由于垂直振速通道受海面风成波浪影响,相对于水平振速通道,与声压通道保持更低的相关性.相对于海洋动力噪声场,有限点源产生的相干声场的声压振速保持较好的相位相干性.在抑制各向同性噪声干扰方面,振速谱处理与有功声强器较之于单纯的声压谱处理,分别有5dB与10dB左右的背景噪声抑制能力.配合矢量传感器自身的水下方位信息,复声强器可以较出色的的对声源方位做出估计.近距单频声信号目标方位估计的标准差为4.5°. 展开更多

关键词 水声学 矢量声场 矢量传感器 试验研究

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基于声矢量传感器阵列的近场声源两步定位算法

16

作者 程锦房 姬庆 肖大为 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2018年第3期48-53,共6页

针对传统算法中多维搜和索运算量大的问题,首先结合ESPRIT和纯方位估计方法,提出了一种基于声矢量传感器阵列的近场源两步定位算法;然后,利用常规的阵列流形矩阵,结合矢量传感器的ESPRIT定位算法,实现了单传感器的方位角和俯仰角的估计... 针对传统算法中多维搜和索运算量大的问题,首先结合ESPRIT和纯方位估计方法,提出了一种基于声矢量传感器阵列的近场源两步定位算法;然后,利用常规的阵列流形矩阵,结合矢量传感器的ESPRIT定位算法,实现了单传感器的方位角和俯仰角的估计;最后,通过最小二乘估计的方法实现了声源的定位。随后的仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 阵列信号处理 近场 声源定位 矢量传感器 最小二乘法

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磁通阀式磁传感器最小二乘校正 被引量：3

17

作者 周庆飞 汪海涛 梁斌 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期63-65,70,共4页

磁通阀式磁传感器的输出存在误差,影响了目标探测的精度。为消除误差,对磁通阀式磁传感器产生误差的机理进行分析,建立误差的数学模型,提出基于最小二乘法的校正方法,根据已测数据实时求解误差,从而进行校正,半实物仿真计算结果说明该... 磁通阀式磁传感器的输出存在误差,影响了目标探测的精度。为消除误差,对磁通阀式磁传感器产生误差的机理进行分析,建立误差的数学模型,提出基于最小二乘法的校正方法,根据已测数据实时求解误差,从而进行校正,半实物仿真计算结果说明该方法是有效的。 展开更多

关键词 引信 磁场 矢量传感器 误差校正

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小角偏测量误差型弧面多电极电场矢量传感器 被引量：1

18

作者 颜晓军 汪金刚 +4 位作者 赵鹏程 沈泽亮 余传祥 田甜 周媛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期2050-2059,共10页

当前多数电场传感器面向标量信号采集,难以用于测量区域的场源结构分析,其在态势感知与状态评估方面存在明显应用局限。另一方面,电场矢量探头对感应方向的要求极为严苛,细微的装设角度偏差将会对精度产生显著影响。论文基于多维电场耦... 当前多数电场传感器面向标量信号采集,难以用于测量区域的场源结构分析,其在态势感知与状态评估方面存在明显应用局限。另一方面,电场矢量探头对感应方向的要求极为严苛,细微的装设角度偏差将会对精度产生显著影响。论文基于多维电场耦合感应机制及其矢量合成方法,提出一种新型弧面多电极电场矢量传感器。首先,提出新型极板参数确定式及其拓扑电路结构。随后,通过仿真得到电场分布,电荷量随角度变化的偏移机制,以及传感器的电容参数分布规律。最后,搭建传感器系统,并完成稳态、暂态及角度偏差测试,检验电场信号的幅值测量精度及稳定性。结果表明,所提传感器电场幅值测量误差约为1.914%±0.03%,同时传感器具有较好的抵抗角度偏差的电场测量能力。 展开更多

关键词 角偏移误差 抗角度偏差测试 弧面感应电极 电场矢量传感器 多维电场耦合

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基于矢量传感器的海洋声场观测潜标系统 被引量：3

19

作者 邹吉武 孙大军 +1 位作者 吕云飞 刘鸿飞 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第10期82-84,共3页

以三维矢量传感器为核心,构建海洋矢量声场观测潜标系统。潜标由定深锚固定,工作于指定海深,可完成海洋矢量声场信息的观测与存储。矢量传感器输出的矢量声信号,经前置预处理后采样,并以文件分配表(FAT)32文件格式存储于潜标微型快擦写... 以三维矢量传感器为核心,构建海洋矢量声场观测潜标系统。潜标由定深锚固定,工作于指定海深,可完成海洋矢量声场信息的观测与存储。矢量传感器输出的矢量声信号,经前置预处理后采样,并以文件分配表(FAT)32文件格式存储于潜标微型快擦写存储卡(CF)中;矢量传感器水下姿态由潜标中三维地磁姿态仪实时给出。潜标集成USB传输模块,回收后可通过USB串口完成数据上传PC机。海试结果表明:潜标系统可正确记录海洋矢量声场信息,且可稳定水下工作90 d以上。 展开更多

关键词 潜标 矢量传感器 矢量声场 数据存储

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基于辅助阵元的近场源幅相误差校正算法 被引量：1

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作者 倪萌钰 陈辉 +2 位作者 校松 倪柳柳 张佳佳 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2415-2422,共8页

针对近场源的定位及阵列幅相误差校正问题,该文提出一种基于均匀对称阵列利用辅助阵元矢量重构解耦合的幅相误差校正方法。通过重构虚拟阵列实现距离参数的分离,再通过对虚拟阵列导向矢量的变换实现方位和幅相误差之间的解耦合;最后通... 针对近场源的定位及阵列幅相误差校正问题,该文提出一种基于均匀对称阵列利用辅助阵元矢量重构解耦合的幅相误差校正方法。通过重构虚拟阵列实现距离参数的分离,再通过对虚拟阵列导向矢量的变换实现方位和幅相误差之间的解耦合;最后通过对实阵列导向矢量的变换,实现距离与幅相误差的解耦合,从而实现对近场源的方位角、距离以及阵列的幅相误差系数的级联估计。仿真结果表明所提算法相比现有算法运算量小,方位及距离参数估计精确,幅相误差校正精度高。 展开更多

关键词 对称阵列 近场源 辅助阵元 矢量重构 幅相误差校正

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