基于仿生嗅觉的味源定位系统研究

【摘要】仿生嗅觉系统也叫做“电子鼻”，在国防、军事、工业、环保、卫生、安全等诸多领域具有广泛的应用前景。传统的电子鼻是通过对气体传感器阵列的信号响应进行分析从而获取待测气体的种类、浓度、成分等信息。仅仅实现这些功能尚不能满足人们对于电子鼻的需求。因此，近年来研究人员纷纷开始研究如何利用电子鼻来判断气味的方位或者利用搭载有电子鼻的移动机器人来寻找味源的位置。这类电子鼻也就是本文所要研究的味源定位系统。常见做法是设计一个带有分布气体传感器的气味罗盘，利用传感器信号响应差异来判断气味的方向。然而该方法面临的一个重要问题是如何减小烟羽角度的测量误差。本文在现有的气体传感器技术的基础上，结合气味罗盘的定位原理，设计了一种新的类似于哺乳动物鼻子结构的味源定位系统。该系统带有两个互相垂直的气道，每个气道内部各装有一个气体传感器，能够在水平360°范围内自由转动。其与普通的气味罗盘的不同之处在于气体烟羽信息的采集方式上。普通的气味罗盘一般是停留在某一角度采集气体烟羽的信息，所采集的角度比较有限，因此误差较大；而该系统是在旋转的过程中连续采集气体烟羽的信息，模拟人或动物利用鼻子连续转动来判断气味的方向，所包含的气味信息更多，从而能够有效提高味源的定位精度。其中气体传感器采用性能稳定的金属氧化物传感器TGS822，采样系统以高性能、低功耗的MSP430F5529为核心，提高了传感器和采样系统的兼容性，从而能够很好的满足实验的要求。以气体烟羽和气道的夹角作为偏转角，每次实验对初始角度从0°到30°每隔5°共七个角度的烟羽信息进行采集。利用K-L变换和Fisher判别法相结合的特征提取方法对训练样本数据进行分类，最后利用测试样本对分类结果进行测试，验证该系统及方案的可行性。实验结果证明：实验室条件下，本系统采集的数据经过K-L变换和Fisher判别相结合的方法进行特征提取后分类效果较好，也就是说即使传感器的偏转角小到5°也是可以区分气体烟羽角度的。而一般的气味罗盘对于烟羽的区分度为30°，因此，本文设计的味源定位系统对于烟羽角度的定位更加精确，对角度精度要求较高的味源定位应用具有重要意义。
【作者】杨磊；
【导师】郑俊褒；
【作者基本信息】浙江理工大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】仿生嗅觉；气体烟羽；味源定位；K-L变换；Fisher判别法；

【参考文献】
[1]杨婧.思维导图在高中语文口语交际能力培养中的应用性研究[D].北华大学,学科教学,2014,硕士.
[2]李凤.湘江流域水污染治理机制研究[D].湖南师范大学,行政管理,2014,硕士.
[3]彭顺.具身认知思潮的理论考察及其评价[D].湖南师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[4]李小强.4YB-Ⅰ型甘蓝收获机的改进设计[D].甘肃农业大学,农业机械化工程,2013,硕士.
[5]高波.ZnIn_2S_4复合铁系物光催化性能及耦合动态膜系统研究[D].大连理工大学,2014.
[6]李昆.生物炼制中秸秆糖以及糖醇和糖酸的结晶分离[D].华东理工大学,发酵工程,2013,硕士.
[7]熊翰林.琅琊山抽水蓄能电站地下主厂房热环境特性的模型试验与研究[D].重庆大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2003,硕士.
[8]殷志良,刘万顺,杨奇逊,秦应力.一种遵循IEC61850标准的合并单元同步的实现新方法[J].电力系统自动化,2004,11:57-61.
[9]傅智敏,黄金印,屈震.消防工程教育与课程体系探讨[J].中国安全科学学报.2004(12)
[10]华洪.浅析楚国货币制度的特征及其成因[D].中南民族大学,专门史,2013,硕士.
[11]冯国楠,张力,金万煌,孙亮.一种神经元控制模型参考自适应伺服系统[J].控制与决策,1997,04:312-316.
[12]郑丰翔.转管炮旋转位移测试系统设计[D].南京理工大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[13]杨文平,郭天财,刘胜波,王晨阳,王永华,马冬云.行距配置对‘兰考矮早八’小麦后期群体冠层结构及其微环境的影响[J].植物生态学报,2008,02:485-490.
[14]童莺歌,田素明,刘敏君,项敏利,王宏伟.难治性癌痛13例的镇痛护理[J].护理与康复,2014,01:47-50.
[15]张占松,甘利灯,徐怀大.循环井震结合法划分地层层序[J].石油地球物理勘探,2000,03:372-376+402.
[16]郝一炜.初次就业地域的理性选择研究[D].山西财经大学,统计学,2013,硕士.
[17]欧阳静.一个组卷算法的设计及其应用[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[18]李布白.试析舞台尺度[J].演艺设备与科技.2004(05)
[19]周雪梅.固体碱负载PdCu纳米催化剂的制备及其催化甘油氢解[D].合肥工业大学,2014.
[20]袁小庆.电工电子技术网络课程设计与开发[D].西北工业大学,电工理论与新技术,2004,硕士.
[21]叶盈.应变自组装InAs/GaAs量子点生长方向与应变弛豫及能量学研究[D].浙江工业大学,固体力学,2012,硕士.
[22]张汝杰,周兴元,贺振华.f-k域椭圆形滤波器及其应用[J].石油地球物理勘探,1996,05:724-728+750.
[23]吴燕君.中国对欧盟直接投资的逆向技术溢出效应研究[D].广东外语外贸大学,区域经济学,2013,硕士.
[24]汪津.中小股东法律保护对股权结构影响的实证研究[D].河北经贸大学,会计学,2013,硕士.
[25]王楠,马书根,李斌,王明辉,赵明扬.震后建筑内部层次化SLAM的地图模型转换方法[J].自动化学报.
[26]林杰,万百五.线性稳态大系统优化与控制的二次等价性原理与点凸化技术(PCT)[J].自动化学报,1988,06:401-408.
[27]林闯,汪洋,李泉林.网络安全的随机模型方法与评价技术[J].计算机学报,2005,12:1943-1956.
[28]易庆华.聚合物辅助沉积法制备太阳能电池缓冲层[D].苏州大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[29]张雷.大鼠骨骼肌缺血再灌注损伤引起远隔肾组织中组织间粘附分子-1（ICAM-1）表达的影响及作用机制探讨[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[30]王全智.内蒙古农村牧区合作医疗服务供需研究[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[31]罗万俊.远隔肢体缺血时处理对心脏瓣膜置换术器官保护的研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[32]李海欧.西部山区高速公路建设管理模式与科技绩效评价研究[D].吉林大学,交通运输工程,2013,硕士.
[33]张进来,张丽云,郑针发.铁通设立本地网独立关口局的必要性[J].铁道通信信号.2003(05)
[34]申丽平.基于静态图像的数字水印研究[D].湖南大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[35]于晓娟.政府推进企业社会责任履行的合作机制研究[D].南京航空航天大学,行政管理,2013,硕士.
[36]金碧辉.试论当今油画创作对现代水墨画的借鉴[D].西南交通大学,美术学,2013,硕士.
[37]郝晶晶,朱建军.群体分类偏好下的双重语言信息融合聚类方法[J].控制与决策,2015,06:1044-1052.
[38]汪仲.基于信息融合的车辆防撞技术研究[D].扬州大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[39]戴有霞.高技术产业供应商关系管理研究[D].暨南大学,2004.
[40]李荣芝.二胡协奏曲《长城随想》解析及其演奏处理[D].首都师范大学,音乐学,2004,硕士.
[41]孙宇.商业地产项目EPCM采购管理模式及其应用研究[D].浙江工业大学,2013.
[42]李光兰.德莱塞《美国悲剧》中信仰的失落[D].西南大学,英语语言文学,2013,硕士.
[43]吴珮琳.含地西他滨的化疗方案与传统化疗方案治疗骨髓增生异常综合征的疗效和安全性比较分析[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[44]葛群辉.基于视频的车流检测技术在杭徽高速公路的应用[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[45]孙鹏.北京城市副中心建设融资模式研究[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[46]袁力哲,焦爱红.浅谈数据挖掘技术在消防系统中的应用[J].消防科学与技术,2004,06:564-566.
[47]张静.民营房地产企业员工工作满意度分析研究[D].首都经济贸易大学,劳动经济学,2014,硕士.
[48]崔小杰.完善我国著作权集体管理组织权利行使问题研究[D].内蒙古大学,民商法学,2014,硕士.
[49]陈蕊.ZrO_2/Ni梯度复合材料的制备及其抗热震性能研究[D].哈尔滨理工大学,材料学,2012,硕士.
[50]杨阳.汽车用电机驱动器逆变器关键技术[D].吉林大学,无线电物理,2013,硕士.