超声波测距在智能机器人中的开发与应用摘 要：本文提出了在机器人控制中，使用软件方法实现超声波测距机器人避障功能的工作原理和设计 方法。该系统在使用过程中，测量精度高，机器人避障准确，可靠，真正实现了智能化控制。 关键词：机器人 超声波 测距 软件触发 Abstract： The 0n pnnc eanddesignm d10d ofu]U~ sordc are descx'~edindetail fora intenigencero~ ic ． ByI|8i“gthissystem，therobotmakesaccta~elyavoidingdmwhackhi# reliability． 1畸 wo阿s：ro tultro-sor~c聊 曲 喀sot~aretrigger 1 引言 在智能机器人的研制开发中，很重要 的一部 分就是机器人 要能实现避 障功能 ，即通过传感器 的作用 ，探测机器人行进道路 上是否碰到障碍。 若碰到了障碍 ，机器人应该 自动转向 ，躲避障碍 。 本文所介 绍的超声 波测距方法 ，应用 于 ET一18 Hem智能机器人中。通过超声波测距 ，该智能机 器人实现了对步进电动机的智能控制及运动控制 方式的灵活应用。同时，超声波测距作为一种非 接触 的检测方式 ，和红外 、激光及无线电测距相 比，在近距范 围内有不受光线影响、结构简单 、成 本低等优点 2 超声波测距基本原理 超声波是指频率在 2000Hz以上 ，不能引起正 常人听觉反应 的机械振动波 ，是物体 的机械振 动 在弹性介质 中传播所形成 的机械振动波。由于超 声波具有非常短 的波长 ，可 以聚集成狭小 的发
上传时间： 2022-02-16
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结构体的具体尺寸如下所示：a=1.20h=0.620其中介质锥的介电常数E=2.0。选定工作频率为f=15GHz相对应的真空中的波长为0=20mm，这样结构体的儿何尺寸己经完全确定，下面介绍求解的全过程选定求解方式为（Solution Type）Driven modal1.建立所求结构体的几何模型（单位：mm）。由于此结构体的几何形状较简单，使用工具栏中的Draw命令可直接画出，这里不再赘述述。画出的结构体如图4.1.2所示。2.充结构体的材料选定结构体中的锥体部分，添加其介电常数Er=20的介质材料注：如果HSS中没有提供与所需参数完全相同的材料，用户可以通过新建材料或修改已有材料，使其参数满足用户需求设定结构体的边界条件及其激励源a.选定结构体的贴片部分，设定其为理想导体（PerE）。b.画出尺寸为X×Y×Z=70mm×70mm×40mm的长方体作为辐射边界，并设定其边界条件为辐射边界条件（Radiation Boundary）。c.由于要求出结构体的RCS，因此设定激励源为平面入射波（Incident Wave Source）。如图4.1.3所示。4.设定求解细节，检验并求解a.设定求解过程的工作频率为f=15GHz.其余细节设定如图4.1.4所示。b.设定远区辐射场的求解（Far Field Radiation Sphere栏的设定）。c.使用 Validation check命令进行检验，无错误发生，下一步运行命令 Analyze，对柱锥结构体进行求解。如图4.1.5和4.1.6所示。
上传时间： 2022-03-10
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光学相干层析（Optical Coherence Tomography，OCT成像方法具有高分辨率，非接触，无损伤等优点，应用前景十分广阔。但其实用性受到成像速度和稳定性的限制，而成像速度和稳定性主要是受到扫描方式的限制，采用频域快扫描延迟线可以解决这些问題。本裸题研究日的是为基于频域快扫描延迟线的不同用途的光学相干层析成像系统中的信号探测电路设计提供理论依据和设计范例，为光学相干层析成像产业化提供参考依据。本文的研究内容主要包括以下几个方面：（1）研制基于颚域快扫描延迟线参考臂的实用型OCT系统，在理论分析基础上给出实际OCT系统中信号探测电路主要参数计算依据。（2）通过设计用于高散射介质成像的光源中心波长为1310nm的OCT系统信号探测电路，给出高分辨率，高信噪比OCT系统信号探测电路设计。（3）通过设计用于高吸收介质成像的光源中心波长为820mm的快速OCT系统信号探测电路，给出高成像速度OCT系统信号探测电路设计（4）对OCT系统进行测试，对不同样品成像，验证设计的信号探测电路能够工作。本文中由理论分析得到采用频域快扫描延迟线的OCT系统信号主要参数的计算公式为探测电路设计提供了理论依据：两套OCT系统信号探测电路设计及实现不仅为OCT珠宝（珍珠）检测和眼科检测的实际应用提供可行性，同时还对不同用途、不回性能侧重点的OCT系统信号探测电路设计具有一定的参考价值。关键词光学相干层析：快扫描延迟线：光电探测：电路设计
上传时间： 2022-03-14
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光电探测技术是一种根据目标和背景辐射或者反射的光波在波长和强度之间的差异来进行目标探测的一种技术，它包括从紫外光（02-04um）、可见光（04-0.7um）、红外光（1~3μm，3~5μm，8~12μm）等多种波段的光信号探测。本文通过对低小慢目标的红外特性进行分析，提出了一种新的红外低小慢目标探测算法。低小慢飞行器因为其成本低廉和获取容易，极易形成黑飞，近年来随着低小慢目标威胁态势的增加，国内外关于低小慢目标的管控需求日益增长。但是因为低小慢目标本身种类、制作材料多样，且很多没有强热源，导致其在红外图像上与周围环境成像特征类似，常用的红外弱小目标探测算法无法充分抑制背景，探测效果较差。当前对于低小慢日标的探测以雷达探测为主，红外探测算法较少，但国内外很多研究机构都已在陆续开展红外低小慢目标探测方面的研究。本文主要对以下四点内容进行了研究总结。（1）本文首先以无人机为例对低小慢目标的红外成像特性进行分析，通过分析低小慢日标与传统红外弱小目标在红外特征差异，总结说明了低小慢目标在红外图像上更难与背景区分，同时具有复杂多变的运动轨迹（2）对红外低小慢目标增强进行了研究，通过对奇异值分解（SVD）后的奇异值矩阵设计非线性变换函数，使重构后图像中目标所在的高频部分的对比度得到增强从而使目标和背景之间的区别更加明显，达到了增强目标的目的。（3）针对 Robinson guard滤波器对极值敏感的问题，对原有的计算方式进行了改进，改进后的 Robinson Guard滤波器可以更有效的区分前景和背景，对于背景的抑制更加充分。（4）在上述研究的基础上，提出了一种新的红外低小慢目标探测算法，该算法首先使用本文所用的目标增强方法对目标进行增强，然后使用改进后的 RobinsonGuard滤波器进行背景抑制，最后使用基于局部对比度（LC）的自适应阈值分割方法来提取目标使用真实拍摄的红外低小慢目标序列图像对本文方法进行仿真分析，实验结果表明本文方法具有很好的背景抑制效果，可以有效的实现低小慢目标的探测
标签： 光电探测
上传时间： 2022-03-14
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本书全面地介绍了光纤通信系统的基本组成;光纤和光缆的结构和类型，光纤的传输原理和特性，光纤特性的测量﹔光源、光检测器和光无源器件的类型、原理和性质;光端机的组成和特性;数字光纤通信系统(PDH和SDH)﹔模拟光纤通信系统，包括副载波复用光纤通信系统;光纤通信的若干新技术，如光纤放大器、光波分复用技术、光交换技术、光孤子通信、相干光通信技术、光时分复用技术等﹔光纤通信网络，包括单波长的SDH传送网，多波长的WDM全光网和光接入网。本书在内容上力求理论上的系统性以及技术上的新颖性和实用性。
标签： 光纤通信
上传时间： 2022-04-16
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天线是作无线电波的发射或接收用的一种 金属装置。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。射频天线设计TOP2.2 微带贴片天线微带贴片天线是由 贴在带有金属地板 的介质基片上的辐射贴片导体所构成的 如图3所示，根据天线辐射特性的需要，可以设计贴片导体为各种形状，通常贴片天线的辐射导体 与金属地板距离为几十分之一波长，假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化，仅沿约为半波长（Ag/2）的导体长度方向变化.则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体 开路边沿的边缘场 引起的，辐射方向基本确定，因此，一般适用于通讯方向变化不大的 RFID应用系统中，为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题，人们还提出了各种不同的微带缝隙天线，如文献[5，6]设计了一种工作在 24 GHz的单缝隙天线和 5.9 GHz的双缝隙天线，其辐射波为线极化波；文献[7，81开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线，它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对二进制数据中的"R"进行编码.2.3偶极子天线在远距离耦合的 RFID应用系统中，最常用的是偶极子天线（又称对称振子天线）.偶极子天线及其演化形式如图4所示，其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成，信号从中间的两个端点馈入，在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场方程：
上传时间： 2022-05-02
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为了实时检测血氧量,能使缺氧特别敏感的脑组织或心脏类疾病患者得到及时治疗,采用近红外双波长透射式光电脉搏血氧测定法,以H桥电路对发射光源进行控制及通用运算放大器搭建滤波电路。运用参数理论计算和计算机仿真结果相对比的方法,通过Mu ltisim软件对所设计电路进行仿真,仿真结果与理论参数计算相吻合,证明了电路参数设计的可行性,为血氧仪的实物制作提供参考。For real-time detection of oxygen saturation for timely treatment of the brain or heart,which are very sensitive to oxygen inadequacy,the near-infrared wavelengths double photoelectric pulse oximeter transmission method is adopted.The illuminant is controlled with the H bridge circuit and the filter circuit is built with general op-amps.Parameters by theoretical calculation is compared with the computer simulation results in Multisim and satisfactory results are obtained.It is shown that the design of the circuit parameters is feasible and can be a help in making the physical blood-oxygen monitor.
上传时间： 2022-05-12
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作为一种全新的探测技术，激光雷达已广泛应用于大气、陆地、海洋探测、空中交会对接、侦察成像、化学试剂探测等领域。与传统雷达技术相比，激光雷达是一种通过发射特定波长的激光，处理并分析回波信号，实现目标探测的技术，具有高测量精度、精细的时间和空间分辨率，以及极大的探测距离等优点，目前已成为一种重要的探测手段。激光雷达探测系统需采用硬件电路实现系统的控制以及回波信号的处理、分析，从而实现目标距离、速度、姿态等参数的测量，因此研制高速、高精度、性能稳定、性价比高、保密性强的处理电路，对提升激光雷达探测系统的整体性能有着十分重要的意义。 激光雷达系统控制及信号处理电路有多种实现方案，传统的MCU实现方案较为普遍，但受线程的带宽限制，且难以提高系统的精度与复杂性；采用 FPGA、ARM或DSP实现信号处理架构，一定程度上提高了系统的带宽与复杂度，但成本较高，功耗较大，且开发周期较长。针对目前激光目标探测系统中，对系统控制复杂度，信号处理实时性，整体性能与功耗等要求，论文提出了一种基于 CPLD与MCU架构的电路改进方案。该方案采用高速并行的现场可编程PLD器件，完成相关电路的控制与回波信号的实时处理、分析；同时选用线程处理优势较强的MCU，实现相关信号的控制与高速串口的收发，完成PC软件终端的通信。 本文结合所提出的基于 CPLD与 MCU架构的硬件电路设计方案，选用了Altera的MAX II CPLD器件EPM240T100C5N，以及宏晶科技公司的增强型单片机STC12LE5A60S2，实现了激光雷达系统控制及信号处理等功能。文中详细介绍了实验系统的设备资源与硬件电路的模块化设计，完成了相关外设的驱动控制，并采用 CPLD与 MCU完成了回波信号的采集、处理与分析，最终通过与所设计PC软件终端的通信，实现与硬件电路板的实时数据上传。 目前板卡在100MHz主频下工作，可完成10kHz激光器的触发，并行实现回波信号的实时处理与分析，以及921600波特率下的高速串口通信。结合激光雷达实验系统，多次进行硬件电路的测试与实验，表明本文设计的激光雷达系统控制及信号处理硬件电路功能正常，性能稳定，且功耗低，保密性强，符合设计的需求，实验证明本文所提出方案的具有一定的可...
上传时间： 2022-05-28
上传用户：xsr1983
[摘要]在天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响；基于超外差式电路结构、镜频抑制和信道选择原理，选用G P2010芯片实现了射频单元的三级变频方案，并介绍了高稳定度本振荡信号的合成和采样量化器的工作原理，得到了导航电文相关提取所需要的二进制数字中频卫星信号。[被屏蔽广告]关键词：GPS接收机灵敏度超外差锁相环频率合成利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间（PVT）等导航信息。因此，GPS接收机是至关重要的用户设备。目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通信单元和解算单元等四部分组成，如图1所示。本文在分析GPS卫星信号组成的基础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。1GPS 卫星信号的组成GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心顿率分别记作L1和1.2，卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为ro的154倍频，即：fL.1=154×f0-1575，42MHz（1）其波长A 1-19.03cm：信号载波12的中心频率为f0的120倍频，即：fL.2-120X f0-1227.60M1z（2）其波长A 2-24.42cm.两载波的频率差为347.82M1z，大约是12的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差，伪随机噪声码（PR N）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P码的码率为10.23M12、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历：总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps.
上传时间： 2022-06-19
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激光雷达（Lidar light detection and ranging，光探测和测距的缩写）是利用激光作为探测源的1种探测雷达。与常见的微波雷达所采用的波源微波相比，激光具有单色性好、相干性强、方向性好的特点，而且光波的工作波长与微波相比小3~5个数量级，因而激光雷达有极高的时空分辨力和抗干扰能力。因此，激光雷达在测距、制导、导航、测绘和大气遥感、大气探测等军用、民用领域有非常广阔的发展前景1-1由于激光雷达的波源是激光，所以其回波信号的接收是1个光电转换的过程。激光雷达工作过程中激光源与探测目标、大气的相互作用以散射和吸收为主，十几公里外的回波多则十几少则几个光子，信号非常弱，因此激光雷达微弱信号检测、放大技术是激光雷达的关键技术之.。目前，国内外在激光雷达信号前置放大领域的研究不多，往往是直接应用市场成品于不同的激光雷达，实际使用效果有好有坏。国外研制PMT前置放大器的公司有EMI，PHIL IPS SCIEN-TIFIC等公司，然而，不同的激光雷达，其回波信号和系统参数往往不一样，因此有必要根据实际的激光雷达系统参数对其前置放大器进行优化设计，这样才能更好的对激光雷达信号进行检测放大。
上传时间： 2022-06-19
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