技术
Special TechnologyDIGITCW专题
62DIGITCW2019.09随着多传感器技术的不断发展，可利用的与导航定位相关的
位置传感器越来越多，标识着同一个物理信息的数据源也呈多样
化。在导航与定位技术领域，位置标识数据源可以包括全球导航
卫星数据、视觉传感数据、惯性传感器数据等，仅仅凭借独立传
感器检测到的信息已不能实现定位的要求。为不断提升导航定位
精度，为用户提供多维度的导航定位结果，是决定着导航与定位
性能的关键环节，具有较大的研究价值和应用潜力。
本论文基于导航定位仿真平台，通过采集用户的GNSS接收
机、视觉、惯性导航等传感器的位置数据，将这些信息输入卡尔
曼滤波器进行信息的预处理，剔除掉错误和粗差信息，再根据最
优加权融合估计算法对这些数据进行有效融合，为用户提供多维
度的导航定位结果。
1 导航定位仿真平台的结构
本仿真系统框图如图1所示，包含以下模块：传感器用户位
置数据采集模块、卡尔曼滤波与数据预处理模块、数据融合算法
模块，结果图形化显示及性能分析模块。其中传感器用户位置数
据仿真模块包含GNSS接收机、视觉传感器以及惯性导航三类位
置传感器，首先通过设置样本数量、数据范围及精度，随机传感
器仿真数据，然后采用卡尔曼滤波模型对仿真数据进行预处理，
然后进行三路传感器仿真数据滤波后的融合，最后输出数据融合结果、仿真结果图形化显示以及对各传感器定位性能进行评估。
图1 导航定位系统仿真平台结构
2 数据预处理流程
传感器数据与预处理流程如图2所示，首先通过GNSS接收
机、视觉传感器以及惯性导航对用户位置信息进行仿真，通过设
定数据误差范围及精度，给定高斯白噪声，随机生成三组仿真数
据，然后通过卡尔曼滤波模型进行数据预处理，引入相对误差和
均方根误差对预处理数据置信度和精确度进行检验，剔除错误和
粗差数据，生成更为精确可信的传感器仿真数据。
3 卡尔曼滤波数学模型
采用卡尔曼滤波器进行估计可以实现线性系统下的方案最
1.(2010年高考重庆卷)某电容式话筒的原理示意图如图5－3所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中( )
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
解析：选D.当P、Q间距增大时，据平行板电容器公式C＝εS4πkd知d增大则C减小，选项A错．稳定后电容器两极板间的电压不变，则据Q＝CU知C减小U不变，则Q减小，选项B错．电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从M→N，因此M点的电势比N点的电势高，选项C错、选项D正确．
2．(2010年高考福建卷)如图5－4甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则(
)
图5－4
A．t1时刻小球动能最大
B．t2时刻小球动能最大
C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 图5－3
解析：选C.0～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中， 小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．
3．(2008年高考江苏卷)2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
南京工程学院
课程设计任务书
课 程 名 称
检测技术与自动化仪表
院（系、部、中心） 自动化学院
专 业 自动化
班 级
起 止 日 期 第16周
指 导 教 师 乐建华 王东霞
1．课程设计应达到的目的
课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
2．课程设计题目及要求
一、题目
智能测速仪
二、设计要求
1．性能要求：
测量范围：5～1000rpm；精度：0.1%
2．功能要求：
采用MCS51系列单片机完成测量，并将测量值按精度要求显示于数码管上。
3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
根据任务书要求，在教师的指导下，完成以下设计任务：
1．系统整体方案设计，包括课题分析、传感器选择、单片机选择等。
2．系统硬件设计，包括：
1）智能仪表的前向通道设计
（1）测量电路设计；
（2）信号处理；
2）微机系统设计
接口电路设计。
3．智能仪表的软件模块设计；
（1）管理软件:只要求编写程序框图；
（2）功能模块:只要求编写程序框图。
完成设计任务后，由指导教师进行验收。验收过程中，由指导教师通过答辩方式对设计情况进行考查。
认真、规范地撰写课程设计报告，报告应包括：
封面
目录
内容部分包含：
一、设计任务（要求）
二、总体方案
三、硬件原理图
四、软件框图
五、设计总结
六、参考文献
4．主要参考文献
1．张靖等．检测技术与系统．设计中国电力出版社，2001年。
2．陈润泰．检测技术与智能仪表．中南工业大学出版社，1990年。
６８ 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ２０１３年第３２卷第ｌｌ期
？＼ ≯ ） ｛）设计与制造（１ ＼
一种新型闭环式双铁芯霍尔电流传感器的建模与实现
程兴国 ，但强 ，孙珍军 ，叶 波 ，邓 超 ，刘 胜 （１．华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室 微系统研究中心，湖北武汉４３００７４；２．湖北文理学院物电学院，湖北襄阳４４１０５３）
摘要：提出一种新型的闭环式双铁芯霍尔电流传感器模型。选用的双铁芯，一个是带有放置霍尔器件 的缝隙的、用于直流电流传感器的铁芯，另一个则是用于交流电流传感器的无缝隙铁芯。这２种铁芯的结 构和材料借助于理论分析和仿真计算来确定。实验结果表明：这种新型的双铁芯电流传感器不仅能消除 闭环霍尔电流传感器的频率特性中的台阶现象，并且还能保持较好的精度和线性度。 关键词：闭环式电流传感器；双铁芯；频率特性；三维空间磁场仿真 中图分类号：ＴＰ２１２．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－９７８７（２０１３）１１－００６８－－０３
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ０ｆ ａ ｎｏｖｅｌ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ Ｈａｎ ． ● ＇ ’ ● 球 ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ ｕＳｌｎ２ ｄＵａｌ ｌｒ０ｎ－Ｃ０ｒｅ ＣＨＥＮＧ Ｘｉｎｇ－ｇｕｏ ，ＤＡＮ Ｑｉａｎｇ ，ＳＵＮ Ｚｈｅｎ—ｊｕｎ ，ＹＥ Ｂｏ ，ＤＥＮＧ Ｃｈａｏ ，ＬＩＵ Ｓｈｅｎｇ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ＤＩ西ｔａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ ４４１０５３，Ｃｈｉｎａ）
