检索结果-南通市图书馆

作者：王震吉林大学

学位级别：硕士

专门用于车辆的高功率微波等电磁脉冲装置的研究和应用,使车辆机动性和安全性受到了严重威胁。发动机系统作为车辆的核心单元,使用了大量电子设备,在强电磁脉冲攻击下很容易出现功能异常,甚至硬件损伤。深入研究车辆发动机系统电磁脉冲... 详细信息

专门用于车辆的高功率微波等电磁脉冲装置的研究和应用,使车辆机动性和安全性受到了严重威胁。发动机系统作为车辆的核心单元,使用了大量电子设备,在强电磁脉冲攻击下很容易出现功能异常,甚至硬件损伤。深入研究车辆发动机系统电磁脉冲效应,明确系统效应类型、失效原因和失效概率,对指导车辆电磁防护设计具有重要工程价值。掌握发动机系统所处电磁环境是效应研究的基础,发动机舱内设备众多、结构复杂,电磁仿真精细建模困难且计算量大,不利于工程应用。试验是研究发动机电磁脉冲效应最直接有效的手段,电磁脉冲辐射环境下发动机信号难以采集,致使系统失效原因分析困难。系统电磁脉冲辐射试验中存在诸多不确定性,导致有限试验样本下敏感度评估不准确。针对以上问题,本文以某民用轿车发动机系统为研究对象,采用仿真和试验相结合的方法,从发动机舱内电磁环境仿真分析、发动机系统敏感度试验及失效分析、电磁敏感度评估三个方面展开发动机系统电磁脉冲效应研究。论文主要内容和贡献如下:(1)利用CST电磁软件仿真分析发动机舱内电场分布规律,为发动机效应评估和电磁防护设计积累了环境数据。兼顾计算机硬件资源和车辆真实结构,在发动机舱壳体和底盘车架的基础上考虑发动机、变速箱、散热器和电控单元等主要金属设备,建立发动机舱电磁仿真计算模型。分别计算了高空核电磁脉冲、窄带和超宽带高功率微波下发动机舱内关键位置电场强度。通过在模型内密布观测点,得到超宽带辐射下发动机舱内场强分布情况。统计分析超宽带入射波不同入射角、方位角、极化角下发动机舱内某点场强变化规律。结果表明:超宽带辐射下发动机周围电场强度峰值在100kV/m以上,舱内不同位置峰值场强分布符合瑞利分布,不同入射波参数下关键位置峰值场强变化符合正态分布。(2)设计并搭建了用于实时监测的在线测试系统,实现了强电磁脉冲辐射环境下发动机信号的采集。进行发动机系统和关键电子零部件电磁效应试验,获得发动机系统效应类型和敏感度数据。在零部件测试方面,搭建电磁脉冲注入试验平台,获得转速传感器、电子节气门电磁敏感度阈值和故障信号波形,并研究了脉冲重频、脉冲串长度等参数与敏感度阈值的关系;在系统测试方面,搭建了高功率微波辐射试验平台,获得发动机整机效应类型和敏感度阈值。结合发动机工作原理,分析了发动机系统失效的原因。(3)探索了发动机辐射试验中诸多不确定因素导致有限样本下敏感度评估不准确问题的解决方法。提出基于贝叶斯网络的发动机分系统电磁敏感度评估方法,从概率角度考虑了入射波参数、耦合途径、故障类型等不确定参量来提高评估准确性。首先,根据发动机分系统结构建立故障树模型,采用电磁拓扑分析电磁耦合途径。然后,建立融合故障树和电磁拓扑的电磁敏感度贝叶斯网络评估模型,并给出模型各节点概率计算方法。最后,以高空核电磁脉冲下电子节气门系统敏感度评估为例,详细说明了评估模型输入数据获取方法和模型计算过程,验证了模型的有效性。

关键词：电磁脉冲发动机系统电磁效应敏感度阈值敏感度评估贝叶斯网络

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笔式触觉反馈的音频信号驱动渲染方法

笔式触觉反馈的音频信号驱动渲染方法

作者：詹艳吉林大学

学位级别：硕士

随着智能手机和平板电脑技术的进步,集成触觉反馈的笔式终端成为技术发展的新趋势。这些设备整合视觉、听觉和触觉交互,极大增强了用户的沉浸感和体验真实性,特别是在娱乐、教育等领域。然而,尽管触觉反馈技术在笔式终端中的应用越来越... 详细信息

随着智能手机和平板电脑技术的进步,集成触觉反馈的笔式终端成为技术发展的新趋势。这些设备整合视觉、听觉和触觉交互,极大增强了用户的沉浸感和体验真实性,特别是在娱乐、教育等领域。然而,尽管触觉反馈技术在笔式终端中的应用越来越广泛,但传统的触觉渲染方法主要基于加速度数据,面临着数据采集难度大和时间消耗长的限制。这些问题不仅阻碍了对纹理材质特性的深入探索,还限制了触觉反馈的多样化和真实感提升。声音是与纹理表面交互时的基本感官之一。与加速度数据相比,声学数据更易获取且成本更低。使用声音模拟高保真加速度振动触觉信号可以降低数据收集成本和时间,丰富触觉数据库,增强真实性和多样性。这种声音到加速度振动触觉信号的转换属于跨模态触觉感知的研究领域,而当前跨模态触觉感知研究主要侧重于视觉和触觉模态的生成、索引和检索。然而,视觉和触觉数据的弱配对和视觉数据冗余为模型训练带来挑战,需要掌握复杂的生成函数才能产生有意义的输出。因此,简化数据预处理和设计精细的跨模态生成方法是迫切需要的。此外,听觉和触觉信号在带宽、感知带宽和时间延迟方面仍然存在差异,仅使用听觉信号作为直接触觉输出无法完全复制高保真触觉反馈。弥合模态之间的差距是本文寻求解决的问题。针对上述问题,本文基于自研的笔式装置,利用声学信号和振动触觉信号之间高度的时间和频谱相关性,设计一种音频信号驱动的触觉反馈渲染方法,并通过笔式装置进行展示,将工具与表面交互产生的声音转换为对应的加速度触觉信号。为此,还构建了一个音频到触觉的跨模态数据集,用于深度学习架构的训练。并通过客观评价指标和用户主观评价,验证了该方法生成信号的有效性,简化了数据采集过程,提高了触觉反馈的真实感和多样性。本文的主要内容如下:(1)提出了音频信号驱动的触觉反馈渲染方法,验证了在笔式装置上将声音转换为与现实非常相似的振动的可行性。通过将U-net网络架构有效地结合残差学习单元,实现了从纹理声音到纹理加速度振动触觉反馈的转换。基于残差学习单元的U-net网络以纹理声音的对数梅尔谱特征为输入,输出对应的纹理加速度触觉反馈。此方法利用音频与触觉模态之间的时频相关性,有效地将听觉信号转换为高保真的触觉信号,并在自研的笔式装置上呈现,为笔与表面纹理交互提供了新颖的触觉反馈途径。(2)设计了用于评估音频信号驱动的触觉反馈渲染方法的客观指标,以验证该方法生成信号的有效性。通过对音频信号驱动的触觉反馈渲染方法的性能进行了评估,包括定性和定量的分析方法。定性分析包括直接在视觉外观方面比较原始数据和生成数据的梅尔对数谱图以及梅尔逆变换后的时域信号和通过采用t分布随机邻域嵌入方法(t-distributed stochastic neighbor embedding,t-SNE)对高维潜在向量进行可视化,定量分析则包括计算均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和结构相似性指数(structural similarity index measure,SSIM)。数值结果表明,所提出的生成网络模型可以产生视觉上和统计上接近真实信号的振动触觉信号。其中,生成的时域数据的平均结构相似度指数(SSIM)达到0.8013。(3)利用自研笔式装置和纹理触觉渲染程序,对音频信号驱动的触觉反馈渲染方法进行主观评价,证明了其能够提升笔式虚拟纹理感知的真实感。在自研的笔式触觉反馈装置集成纹理渲染程序,开展感知纹理相似度对比实验和真实感评价实验,以验证本文所设计的音频驱动的触觉反馈渲染方法的实用性。配对学生t检验的结果显示,在感知纹理相似度上,用户无法显著区分生成的触觉信号和真实信号(p>0.05)。在满分10分的真实感评价实验上,得分范围在5.77到6.36之间,表明生成的触觉信号在真实感和纹理相似性方面具有较高的有效性。

关键词：人机交互音频信号驱动触觉反馈笔式终端跨模态信号生成

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六自由度电磁定位算法研究与装置设计

六自由度电磁定位算法研究与装置设计

作者：陈明智吉林大学

学位级别：硕士

六自由度电磁定位技术能够不受视线阻挡限制，获取被测目标的六自由度定位信息，形象地描述目标的运动状态，在虚拟现实、辅助医疗、运动状态监测分析等领域具有重要应用价值。目前国内所使用的产品都是国外品牌，尚缺乏成熟的自主研发... 详细信息

六自由度电磁定位技术能够不受视线阻挡限制，获取被测目标的六自由度定位信息，形象地描述目标的运动状态，在虚拟现实、辅助医疗、运动状态监测分析等领域具有重要应用价值。目前国内所使用的产品都是国外品牌，尚缺乏成熟的自主研发的六自由度电磁定位产品。本文研究六自由度电磁定位算法及其在DSP平台上的实现方案，并集成发射、接收装置开发出原理样机，为开发六自由度电磁定位相关产品提供参考。本文的主要工作内容如下： (1)在分析六自由度电磁定位系统组成及电磁定位基本原理的基础上，给出六自由度电磁定位的空间坐标模型及磁场矢量计算模型，研究旋转矩阵、欧拉角、四元数三种经典电磁定位算法并分别进行仿真，通过对仿真结果定量、定性的分析总结了各算法运算量及特点，选择旋转矩阵算法作为六自由度电磁定位实用化算法的理论基础。 (2)设计六自由度电磁定位装置信号处理流程并仿真分析了发射信号与接收信号的特性。核心处理单元产生三路频率不同的正弦驱动信号，三路驱动信号经幅度、功率放大后同时驱动发射源工作，并且将驱动信号的分压作为参考信号传递至接收单元;接收天线通过电磁感应接收空间中的电磁信号，分时选择接收信号、发射驱动参考信号，并对信号进行滤波放大，再利用模数转换电路将信号转换为核心处理单元可以处理的数据;将数据送至核心处理单元，利用旋转矩阵算法计算位置与姿态参数，最后通过串口将求解的定位信息发送给PC机显示单元。根据此流程设计并实现了六自由度电磁定位装置核心处理单元的硬件电路。 (3)依据所提出的六自由度电磁定位算法实用化方案设计了装置软件程序。此方案首先采样接收信号，采用阈值检测方法选取采样后信号中参考信号的起点;将参考信号与接收信号相乘，依次对每轴接收信号进行同步解调;设计数字低通滤波器处理同步解调后的信号，提取所需信号并做FFT;依据发射信号的不同频率将FFT后数据拟合成接收矩阵，再采用旋转矩阵算法求解六自由度参数;最后利用开发的上位机软件在界面中显示目标的空间位置与姿态信息。 (4)集成信号发射单元、接收单元，搭建了完整的六自由度电磁定位装置。对定位装置进行测试实验，通过测试波形验证了算法实用化方案的处理效果，同时由定位结果总结了装置的性能指标：所设计的六自由度电磁定位装置可在半径1.2m的球形空间内定位，定位刷新频率为38Hz，距离平均误差为1.5cm，姿态角平均误差为7度。本文的主要贡献与创新包括： (1)提出一种基于DSP的六自由度电磁定位算法实用化方案，通过仿真验证了该方案的可行性及有效性，用C语言实现了方案中的接收信号采样、阈值检测、同步解调、低通滤波、FFT、旋转矩阵定位算法、串口通信等程序，并利用Visual Studio2010软件、基于MFC框架开发了上位机显示软件。 (2)设计一种六自由度电磁定位信号处理方案。该方案利用核心处理单元产生三路频率不同的正弦驱动信号，三路信号同时驱动三轴发射源工作。在正弦信号持续激励下发射的电磁波稳定且强度较强，可有效保证定位范围。由于此方案不需要对发射源做分时处理，三轴接收天线同时接收数据无需等待，因此简化了硬件电路，避免了传统时分制电磁定位装置电路复杂、定位速度慢的问题，保证了定位的实时性。 (3)设计并实现了六自由度电磁定位装置核心处理单元的硬件电路，包括DSP最小系统、升压电路、A/D转换电路、D/A转换电路、串口通信电路的设计，最后集成信号发射、接收单元，开发出六自由度电磁定位装置原理样机。装置测试结果表明所设计的电磁定位装置实现了六自由度电磁定位功能，为六自由度电磁定位技术中的信号处理及装置设计提供了方案，有一定的应用参考价值。

关键词：电磁定位六自由度实用化算法同步解调矩阵拟合

杂原子掺杂MgO（100）催化甲烷氧化偶联反应的理论计算研究

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杂原子掺杂MgO（100）催化甲烷氧化偶联反应的理论计算研究

作者：李馨宇沈阳师范大学

学位级别：硕士

国内外天然气和页岩气的储量非常丰富,其主要组成成分是甲烷。高效利用这些较廉价、无污染的自然资源,将甲烷转化成高附加值化学品如乙烷、乙烯等具有高效的经济效益。甲烷分子很稳定,C-H键活化困难,是目前急需解决的科学问题。需要使... 详细信息

国内外天然气和页岩气的储量非常丰富,其主要组成成分是甲烷。高效利用这些较廉价、无污染的自然资源,将甲烷转化成高附加值化学品如乙烷、乙烯等具有高效的经济效益。甲烷分子很稳定,C-H键活化困难,是目前急需解决的科学问题。需要使用高效的催化剂催化转化甲烷。本论文使用密度泛函理论计算杂原子掺杂Mg O（100）催化甲烷氧化偶联反应（OCM）的反应活性位、反应路径和反应机理。认识C-H键活化的本质,建立构效关系。为设计OCM反应高效催化剂打下理论基础。不同杂原子调变Mg O（100）催化剂在OCM反应中的作用是不同的。杂原子Li使得Mg O（100）催化剂表面暴露出更多的缺陷位,如（110）和（111）晶面。杂原子Mo没有改变Mg O（100）表面的结构,但是Mo掺杂可以使Mg O（100）表面吸附活化气相氧分子,活化的吸附氧可以活化甲烷分子。杂原子Li和Mo掺杂在Mg O（100）催化剂中,均提高了催化剂的催化性能。使用密度泛函理论（DFT）计算Mg O（110）催化甲烷C-H键活化的反应路径和反应机理。结果表明甲烷和氧气分子共同吸附在Mg O（110）上时,表面晶格氧夺取甲烷中的H原子,甲烷分子中的C-H键均裂断裂,生成甲基自由基,活化能为0.70 e V;甲烷C-H键异裂断裂的反应活性位是催化剂表面O-Mg,需要0.45 e V的活化能,吸附甲基的脱附能为0.41 e V。两个反应的速控步均是C-H键活化,异裂断裂更有利于OCM反应的进行。使用DFT计算Mo-Mg O（100）催化甲烷C-H键活化的反应路径和反应机理。结果表明杂原子Mo掺杂可以使Mg O（100）上的Mg都能够吸附活化气相氧分子。活化的气态吸附氧作为反应位,有利于甲烷C-H键活化,然而甲烷C-H键异裂活化时,吸附在活化气相氧上的甲基脱附能大,不利于甲基自由基产生。催化剂表面晶格氧作为反应位,都不利于C-H键活化。Mo-Mg O（100）催化甲烷C-H键断裂不需要克服能垒的值,只需达到C-H键分解吸附能的值就可以活化C-H键。

关键词：杂原子掺杂 MgO(100)催化剂甲烷氧化偶联密度泛函理论

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双目标三维超声定位笔式人机交互装置

双目标三维超声定位笔式人机交互装置

作者：封家鹏吉林大学

学位级别：硕士

笔式人机交互具有优良的沉浸感和易用性，广泛应用于教育、军事、医疗等领域，是近年来人机交互研究的热点。超声定位技术是实现笔式人机交互的重要手段之一，具有精度高、成本低和结构简单等特点，交互电子白板是其典型应用。但是现有... 详细信息

笔式人机交互具有优良的沉浸感和易用性，广泛应用于教育、军事、医疗等领域，是近年来人机交互研究的热点。超声定位技术是实现笔式人机交互的重要手段之一，具有精度高、成本低和结构简单等特点，交互电子白板是其典型应用。但是现有产品主要是基于单目标的二维参数定位技术，随着数字多媒体技术的不断发展，对多目标三维参数定位笔式人机交互产品的需求是必然趋势。研究新型多目标三维超声定位关键技术及装置不但是现有超声定位笔式人机交互技术延续与发展，更有着明确的经济价值。本文重点分析了TOA、TDOA定位方法，深入研究了超声信号时延提取方法和双目标红外信号、超声信号区分方法，以及基于加速度计、陀螺仪的空中鼠标控制方法，设计双目标三维超声定位笔式人机交互装置总体方案，将三维超声定位技术应用于笔式人机交互，利用频分复用技术和TOA定位方法实现双目标超声定位，结合基于加速度计和陀螺仪联合的空中鼠标进一步扩展三维交互范围，并完成装置内目标笔、接收处理板和上位机软件的开发、集成及测试工作。本文的主要贡献及创新性工作如下：（1）提出一种双目标三维超声定位方法。此方法结合归一化阈值检测法和过零检测法提高超声信号时延提取精度;通过发射不同个数、不同频率红外脉冲信号，配合红外接收传感器实现38kHz、56kHz红外信号频分复用;利用数字滤波器实现25kHz、40kHz超声信号频分复用，通过二阶滤波器级联、化简结构、缩小滤波区间三个步骤降低数字滤波时间和误差;最后基于TOA定位方法计算目标三维位置，具有定位误差小、定位速度快、可实现双目标定位的优点。（2）提出一种基于加速度计和陀螺仪联合的动态参考值空中鼠标控制方法。此方法利用加速度计计算参考角度值，利用陀螺仪计算偏移角度值，在使用过程中动态更新陀螺仪输出参考值和角度参考值，提高空中鼠标稳定性的同时扩展了使用角度。（3）开发一套双目标三维超声定位笔式人机交互装置样机。分别以PIC12F508和STC89C52为核心设计两种目标笔，实现定位信号发射和空中鼠标功能，前者电路简单、体积小，易于集成，后者功能丰富，便于扩展;设计以TMS320VC5502为核心的接收处理板，实现3通道信号接收、高速率采样、数字滤波、TOA位置计算和通信功能;基于C++和OpenGL开发上位机软件，实现双目标运动轨迹显示和鼠标控制功能。经测试，装置样机工作稳定，性能良好，基本满足应用需求，双目标超声定位范围半径可达1.5m，定位误差小于5mm，刷新频率14Hz，定位轨迹与运动轨迹吻合，空中鼠标刷新频率31Hz，鼠标移动轨迹平滑。与二维超声定位交互电子白板相比，本文设计的装置可实现双目标运动轨迹跟踪，将笔式人机交互由二维平面扩展至三维空间，并结合空中鼠标进一步扩展交互范围，为超声定位、空中鼠标和笔式人机交互的理论研究及相关产品研发提供了参考。

关键词：双目标超声定位笔式人机交互空中鼠标无线定位

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U盘记事本硬件电路的完善与系统软件的优化

U盘记事本硬件电路的完善与系统软件的优化

作者：王美娜吉林大学

学位级别：硕士

本文主要是在U盘记事本基本功能实现的基础上,根据产品化的需要,完成了整体硬件电路的完善以及系统软件的优化。主要工作包括系统的低功耗设计与实现、供电电路的设计与实现,并以新型信号笔取代旧型信号笔,设计了完整的信号捕捉程序,从... 详细信息

本文主要是在U盘记事本基本功能实现的基础上,根据产品化的需要,完成了整体硬件电路的完善以及系统软件的优化。主要工作包括系统的低功耗设计与实现、供电电路的设计与实现,并以新型信号笔取代旧型信号笔,设计了完整的信号捕捉程序,从而实现了更稳定的书写效果;同时基于现有的系统功能,进一步改进了系统软件,完善了系统功能;此外考虑系统产品化的需要,对U盘记事本进行了结构设计与实现,完成产品样机。全文主要由七部分组成。第一部分简要地阐述了现代化办公和教学的发展趋势以及U盘记事本的优点和社会价值,介绍了课题的研究现状,同时从整体上概述了全文的结构。第二部分介绍了U盘记事本的设计思想,并着重阐述了定位原理、信号笔优化以及USB通信的实现方法。第三部分介绍了U盘文件系统的数据结构与管理方法,结合实验数据分析,确定了U盘记事本在主机模式下数据存储的实现方法。第四部分分析了U盘记事本低功耗技术,主要从处理器、USB通信电路、动态电源管理以及电源供给电路四个方面进行了设计。第五部分完成了系统软件的优化,包括信号接收器捕捉程序的设计和主机方式下系统程序的优化。第六部分阐述了PCB的设计并分析了系统测试的结果。第七部分全文总结及课题的研究展望。

关键词：无线定位 USB通信 U盘记事本

手指湿度对移动终端静电力触觉再现效果影响研究

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手指湿度对移动终端静电力触觉再现效果影响研究

作者：赵越吉林大学

学位级别：硕士

随着智能手机和平板电脑的智能化水平不断提高,具有触觉再现功能的移动终端是技术发展的必然趋势。静电力式是在移动终端上产生触觉反馈的有效方式之一,通过在屏幕上施加驱动信号的方式改变手指和屏幕两端的摩擦力,使用户产生不同触感... 详细信息

随着智能手机和平板电脑的智能化水平不断提高,具有触觉再现功能的移动终端是技术发展的必然趋势。静电力式是在移动终端上产生触觉反馈的有效方式之一,通过在屏幕上施加驱动信号的方式改变手指和屏幕两端的摩擦力,使用户产生不同触感。静电力触觉再现设备具有快速、低功耗以及实时性强的特点,是目前最具潜力的移动终端触觉再现解决方案。推进移动终端静电力触觉再现技术的产业化应用必须解决人类手指适应性的问题,目前的静电力触觉再现装置在手指湿度高时易出现失灵现象,为了解决这个问题,我们必须深入研究手指湿度对静电力触觉再现效果的影响机理。现有的静电力触觉再现机理主要针对自然状态手指和屏幕接触过程,从静电场和等效电路两个方面展开研究,并在此基础上衍生了很多渲染方法和评测方法,取得了一定的进展。但是,针对手指湿度对静电力触觉再现效果影响问题的相关研究还有待深入,手指湿度对触觉再现的影响问题缺少系统的结论和数据。针对上述问题,本文分析了湿润状态手指和屏幕接触的静电粘附机制,研究了手指和屏幕接触间隙物质的相对介电常数和电场强度的定量关系,以及驱动信号参数和屏幕参数对静电粘附效果的影响,在此基础上,尝试将手指湿度参量引入现有渲染方法并检验其效果,为进一步解决手指湿度对静电力触觉再现效果影响问题提供参考。本文的主要贡献如下:(1)分析了手指和屏幕接触间隙物质相对介电常数和电场强度的定量关系,使静电力触觉再现的静电粘附模型分析更加完备。从手指和屏幕之间的电荷分布、电荷产生电场强度大小以及静电吸引力产生机理等方面深入分析静电粘附触觉再现原理,在Persson静电粘附基本原理的基础上,引入手指和屏幕接触间隙物质相对介电常数这一物理量,研究了间隙物质相对介电常数和电场强度之间的定量关系,完善了手指和屏幕之间静电粘附效应的分析过程。在此基础上,系统分析皮肤参数、屏幕参数以及驱动信号参数对静电粘附效果的影响。(2)分析了手指湿度对手指和屏幕之间阻抗、手指受力的影响,获得了手指湿度对静电力触觉再现效果影响的实测数据。制定了不同湿度时测量间隙层阻抗的实验方案,在手指和静电力触觉再现设备交互时,在人体和接地端之间串联定值电阻,通过测量手指在屏幕上滑动时驱动电路输出电压和定值电阻两端电压,计算手指和屏幕之间的电压和电流,以画李萨如图的形式分析手指和屏幕之间阻抗性质,根据欧姆定律计算手指和屏幕之间的阻抗幅值。另外,还测量了不同湿度时手指和屏幕之间切向力、摩擦力和静电力。得出结论:手指湿度增高时,手指和屏幕两端阻抗以及受力均减小这是设备失灵的主要原因。(3)将体现手指湿度的接触间隙物质相对介电常数这一参量引入现有渲染方法,证明在一定的湿度范围内可以通过渲染方法提高静电力触觉再现设备的湿度适应性。该方法提取图像灰度特征,建立手指湿度和接触间隙相对介电常数的映射关系、相对介电常数和驱动信号幅度参量的映射关系,实现了由手指湿度和受力联合确定驱动信号幅度的渲染方法,为进一步解决手指湿度对静电力触觉再现效果影响问题提供参考。触觉感知强度实验结果表明:手指湿度在一定范围内时,通过修正渲染方法可以改善静电力触觉再现对手指湿度的适应性。

关键词：触觉再现人机交互静电粘附手指湿度渲染方法

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基于稀疏分解的时频近场复杂源定位方法研究

基于稀疏分解的时频近场复杂源定位方法研究

作者：刘娟娟吉林大学

学位级别：硕士

近场源定位是阵列信号处理的一个重要研究方向，广泛应用于无线通信、雷达、声纳、震源勘测等领域，主要研究利用阵列接收的数据如何确定信源方向，即确定估计信源的到达角及距离。近年来，针对近场源定位研究，已经取得了优秀的成果，... 详细信息

近场源定位是阵列信号处理的一个重要研究方向，广泛应用于无线通信、雷达、声纳、震源勘测等领域，主要研究利用阵列接收的数据如何确定信源方向，即确定估计信源的到达角及距离。近年来，针对近场源定位研究，已经取得了优秀的成果，但是对来波信号本身的时频信息利用并不充分，且在相干源处理能力、计算量等方面通常存在局限。将定位技术转化为稀疏重构问题为这些问题的解决带来了新的解决途径。本文以稀疏分解理论为主要数学工具，结合时频分析，对近场复杂源定位问题进行了深入研究。针对传统的近场源定位方法不能直接用于处理相干源，本文将稀疏分解引入近场源定位中提出稀疏定位方法，为了避免算法的高计算量，选择了贪婪算法作为重构方法。计算机仿真实验表明，稀疏定位方法不仅具有较低的计算量，对噪声具有鲁棒性，并能有效处理相干源。为了提高基于贪婪算法的稀疏定位方法的估计精度，本文重点研究了基于旋转阵列的稀疏定位方法。联合利用不同指向的阵列相当于增加了接收传感器及采样点数，从而提供了高的估计精度。为了减少构造的稀疏基原子之间相干性对稀疏定位算法分辨率的影响，提出了研究了相干抑制IHT算法的近场源定位方法，使选择出的原子满足最小的相干性要求，从而提供了准确的估计。当信源空间位置很近时，利用信源等能量的性质提出了修正算法，使定位算法具有较高的分辨率。仿真实验结果表明，这两种改进的稀疏定位算法提供了高的估计精度、分辨率，同时能有效处理相干源。针对非平稳信源定位问题，结合信号时频域的稀疏性及信源空间位置稀疏性综合研究了非平稳信源的稀疏定位方法。利用非平稳信号在时频域有规律的特点，建立了时频稀疏定位模型，并利用贪婪算法求解稀疏问题得到信源位置。当信源为未知非平稳信源时，需要估计信号的调频参数，为此研究了利用信号在时频域的稀疏性来重构并估计其调频参数估计算法。时频稀疏定位算法的具有超高的估计精度、分辨率，并且估计的信源数不受阵元数的限制。针对未知非平稳信号，首先研究结合MP算法及Hough变换的信号检测方法，仿真表明该方法提供了在信噪比很低的情况下仍然提供了较高的估计准确度率，但是Gabor原子库中巨大的原子数及需要求WVD导致算法计算量偏大。因此进一步研究改进的调频参数估计方法，该方法固定了时频点以减少原子库中原子数，避免求WVD，而只记录原子所在的位置，并利用Hough变换来检测LFM信号估计调频参数。通过计算机仿真分析了两种调频参数估计方法的优缺点，并将其用于时频稀疏定位算法中证明了本文主要创新工作如下：（1）建立了基于空间稀疏的近场源定位模型，提出了基于贪婪算法的近场源定位算法，仿真表明稀疏定位算法提供了适中的计算量、较高的估计精度、分辨率，并可以处理相干源等优点。（2）提出了基于传感器阵列的非平稳信号调频参数估计方法，该方法利用非平稳信号在时频域的稀疏性，结合贪婪算法及Hough变换检测信号，仿真表明算法提供了较高的准确率，能被有效用于信源定位中，显著提高了定位算法性能，为定位性能的提高做出一定的贡献。（3）推导了稀疏时频定位模型，基于模型提出了稀疏时频定位方法，由于可以分别估计信源位置，因此该方法提供了较高的估计精度及分辨率，同时突破了信源数必须少于阵元数的限制。本文提出的近场源定位算法可以应用于任意非相干或相干情形，具有广泛的实用前景。同时本文提出的基于传感器阵列的非平稳信源检测算法具有良好的性能，对信源检测研究具有一定的参考价值。

关键词：近场源定位稀疏分解时频分析 DOA估计距离估计

MIMO认知无线电信号多维参量估计算法研究

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MIMO认知无线电信号多维参量估计算法研究

作者：白雪吉林大学

学位级别：硕士

MIMO认知无线电具有系统容量大、处理多维信息的能力，它不仅能检测主用户信号的频谱状态，还能估计出根据主用户信号的码字、角度等参数，使认知用户不但能应用空白频谱，还能尽可能应用非空白频谱，为解决频谱资源紧张问题提供了新的... 详细信息

MIMO认知无线电具有系统容量大、处理多维信息的能力，它不仅能检测主用户信号的频谱状态，还能估计出根据主用户信号的码字、角度等参数，使认知用户不但能应用空白频谱，还能尽可能应用非空白频谱，为解决频谱资源紧张问题提供了新的手段。本文在MIMO认知无线电频谱感知算法的基础上，应用平行因子、MME(maximum-minmum eigenvalue)检测算法等数学工具研究MIMO认知无线电信号频谱检测算法以及主用户波达方向、码字参数估计问题，为认知用户有效地进行频谱共享提供依据。针对空域资源没有充分利用的问题，通过MME检测算法在判决主用户存在的基础下，研究了基于MUSIC主用户波达方向的估计算法，验证了认知用户利用角度这维参数增加接入机会的可行性，仿真分析了估计波达方向的均方误差。针对MIMO认知无线电的码域资源利用问题，在高斯白噪声背景下，对DS/CDMA信号的协方差矩阵应用矩阵奇异值分解得到最大奇异值序列和次大奇异值序列并重构原始PN码序列，仿真得到了估计PN码序列。考虑存在多径干扰，在高斯白噪声的背景下，研究了含有DS/CDMA信号频域、码域、空域信息数据的多维参量估计算法，建立了平行因子模型，利用ALS(Alternating Least Squares)算法实现主用户波达方向和PN码信息的估计，该方法不需要扩频码、传输参数等先验信息，仿真分析了ALS算法的收敛性以及信噪比对估计性能的影响。主要贡献如下： (1)在统一的信号模型下，利用MME算法检测主用户频谱，并应用MUSIC估计方法、奇异值分解理论获得了DS/CDMA信号的波达方向以及码域信息，通过仿真分析了MME算法检测性能以及主用户波达方向的均方误差。 (2)考虑多径传输环境下的主用户接收信号模型，将接收信号模型扩展为含有频域、码域、空域的信息数据，建立高阶张量，运用ALS算法降解多维张量实现对DS/CDMA信号的PN码、波达方向参数估计，该方法不需要扩频码、传输参数等先验信息，仿真结果验证了信噪比对估计性能的影响，以及该算法的可行性和有效性。上述工作为MIMO认知无线电多维感知算法提供了可借鉴方案，对MIMO认知无线电资源优化分配策略有一定的参考价值。

关键词： MIMO认知无线电参量估计 ALS算法 MME检测算法

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多目标视觉定位系统的设计与实现

多目标视觉定位系统的设计与实现

作者：周春雨吉林大学

学位级别：硕士

屏幕定位技术广泛应用于电子白板、平板电脑等设备上，用以实现触控、书写等操作，用户通过手指即可与设备交互，这使得产品的设计更加简洁，操作更加方便。但传统的屏幕定位技术大多只能实现单点触控，产品设计缺乏交互的智能性和自然... 详细信息

屏幕定位技术广泛应用于电子白板、平板电脑等设备上，用以实现触控、书写等操作，用户通过手指即可与设备交互，这使得产品的设计更加简洁，操作更加方便。但传统的屏幕定位技术大多只能实现单点触控，产品设计缺乏交互的智能性和自然性。屏幕多点定位技术的出现打破了这一局限，它使多点触控和多人操作设备成为可能。作为一种高效的交互方式，多点触控可以提供更多的操作和创新体验，目前正受到越来越多的关注，其在未来必将有巨大的发展潜力和应用前景。本文主要研究基于视觉的屏幕多点定位技术，并设计和实现了多目标视觉定位系统。系统将摄像头分组进行图像采集，主机接收并处理采集的图像，并使用一种多目标检测算法获取目标成像位置，再采用一种多目标定位模型计算位置坐标，最后基于全局最小距离法实现目标的跟踪。本文的主要工作如下： (1)设计系统的总体方案，搭建系统硬件开发平台。以红外成像模组为主要组件，构建了红外成像环境，并配置了图像传感器。以CY7C68013A为主控芯片设计了数据的控制传输模块，开发用于控制传输模块与其它模块通信的固件程序。配置USB驱动程序的引导文件，驱动硬件平台工作;(2)设计图像处理流程，包括减背景、均值滤波、阈值分割操作。在图像处理基础上，采用一种多目标检测方法，对目标图像进行矩形化处理并使用数组标记，根据标记结果计算目标成像位置，实现多个目标的快速检测;(3)研究多目标定位和跟踪算法。以交汇测量为基础，采用摄像头分组协同拍摄定位多个目标，并使用全局最小距离法实现多个目标的跟踪。为减小广角镜头畸变对定位精度的影响，还对镜头进行了畸变校正;(4)开发系统上位机程序，实现了设备识别、图像采集与传输、图像处理、目标检测、目标位置计算、目标跟踪、绘图等功能，使用绘图程序测试定位跟踪功能并分析系统的性能。本文的主要贡献及创新工作如下： (1)提出一种多目标图像检测方法。此方法对目标图像进行矩形化操作，以得到清晰图像边缘，并使用数组标记左右边界，再根据标记结果结合恰当的阈值，计算多个目标成像位置。此方法具有运算负荷小，响应时间短、对系统硬件要求低等特点，能够实现对多个目标的快速检测，适用于实时性要求较高系统;(2)提出一种多目标位置计算方法。该方法将多个摄像头中相邻的摄像头分组进行交汇测量，各组摄像头从多个角度协同拍摄，通过综合处理各组数据确定真实目标。此方法可有效解决目标遮挡问题，并能够剔除交汇测量产生的“假点”，实现了多个目标的准确定位。系统测试结果表明，本文所设计的系统可以实现多目标定位，且具有结构简单、成本低、定位精度较高、不受屏幕尺寸限制等优点，可为触摸屏多点定位提供一个优良的解决方案，具有一定的应用和参考价值。

关键词：定位技术多点触控图像处理交汇测量目标检测