基于MEMS的测姿定向方法研究

针对 MEMS 惯性器件精度较低,MEMS 惯导系统无法满足平台姿态精度要求的问题,本文提出了一种基于 MEMS 器件的测姿、定向方法。当载体近匀速运动时,利用加速度计和磁力计信息,采用垂直陀螺原理得到高精度的姿态信息,通过卡尔曼滤波估计出陀螺漂移,载体非近匀速运动时采用惯性姿态递推更新算法,补偿修正力矩和陀螺漂移误差,提高了载体的测姿定向精度。实验测试结果表明,采用本文的测姿定向方法后 MEMS 系统的姿态精度达到了 0.6°, 精度明显高于传统方法的精度,能够满足大多数中高精度平台的要求。     

基于AHRS的改进自适应互补滤波算法研究

针对基于MEMS传感器的航姿参考系统精度不高、数据易漂移导致测量无人载体航姿数据不准确的问题,设计了基于四元数与自适应互补滤波相结合的改进自适应互补滤波算法。通过对MEMS加速度计与磁强计输出数据、MEMS陀螺仪的积分数据进行补偿、数据融合,减小积分漂移。仿真实验数据表明,该改进互补滤波算法可抑制外部噪声对输出数据准确性的影响,提高了姿态角输出数据准确性。     

基于低成本MEMS器件的捷联航姿系统设计

随着军事和工程领域的进步和发展,对航姿系统功能提出了更高的要求,航姿系统也逐渐向低成本和微小型的方向发展。本文在惯性测量单元的基础上进行了优化,设计基于低成本MEMS器件的航姿系统,分析了系统的硬件和软件,论述了系统算法,总结了试验结果。     

基于STM32的姿态测量系统设计

以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态。对于MEMS温漂和噪声干扰的问题,提出了一种基于四元数的互补滤波算法,对测量的姿态数据进行补偿修正。实验结果表明,该姿态测量系统简单可靠、性能稳定、精确度高,成功完成了姿态的最优控制。     

GPS—Beeline航姿测量系统的数据采集及处理方法

航向和姿态是舰船导航的重要几何参数。通常，高精度的实时姿态测量都是采用由陀螺仪和加速度计组合的惯性系统。与惯性系统相比，GPS航姿测量系统则具有结构简单、价格低廉、精度稳定(不随时间的延长而降低)等一系列优点，是GPS的另一应用领域。本文主要讨论了运用VB中的通信控件，编写了通信服务程序，实现了GPS接收机航姿数据的采集和处理、姿态信息的实时显示及保存。     

机动状态下航姿系统姿态估计算法研究

载体机动时,低精度航姿系统无法准确敏感重力矢量,由加速度计输出计算的水平姿态误差较大.为了减弱运动加速度的影响,提高机动状态下水平姿态估计精度,提出一种自适应卡尔曼滤波水平姿态估计算法.以姿态四元数和陀螺漂移为状态量,四元数姿态更新微分方程为状态方程,加速度计输出为量测量建立伪量测方程.根据加速度计量测更新残差对量测噪声方差阵进行实时估计和动态调节,较好地解决了机动状态下航姿系统水平姿态估计问题,提高了水平姿态估计精度.跑车试验验证了算法的有效性.     

双矢量定姿在煤矿掘进机姿态测量中的应用

针对现有巷道掘进机的姿态测量手段中普遍存在的高成本和误差累积等问题,文中提出了一种基于双矢量定姿原理的姿态测量算法。通过在巷道掘进环境中分别对重力矢量和光矢量进行构建与感知,利用惯性倾角测量和双目视觉测量技术,基于矢量元素分别在导航坐标系和掘进机载体坐标系中的数学表达,可实现掘进机载体坐标系相对于巷道导航坐标系的姿态解算。利用倾斜仪和双目相机组成的测量装置对指示激光和重力矢量进行测量,结合双矢量定姿算法即可完成掘进机机身的姿态解算。文中设计了静态重复性精度测量实验,结果表明该方法的姿态角重复性测量精度为0.066 2°。利用蒙特卡洛方法对可能会引入的误差源进行仿真分析,结果表明误差对方位角、俯仰角以及滚转角的影响分别为0.786 4°、0.454 8°和0.476 5°。     

MEMS陀螺漂移误差抑制方法研究

MEMS陀螺漂移误差是影响惯性测量系统精度的主要误差源,针对这一问题,引入旋转调制方法和卡尔曼滤波方法,利用旋转调制方法抑制陀螺的常值漂移,利用卡尔曼滤波方法减小随机漂移,并进行了仿真和实验,对调制和滤波前后惯性测量系统的姿态角误差进行了对比,结果表明,利用旋转调制技术和卡尔曼滤波方法分别减小陀螺的常值漂移漂移和随机漂移后,由这两种漂移误差引起的姿态角误差明显减小,惯性测量系统的测量精度显著提高。     

超级航姿中基于变阈值判据的自适应Kalman滤波

超级航姿系统因受外界干扰而使加速度计输出稳定性发生变化时,传统航姿算法易引起载体机动状态误判,且易导致滤波器振荡甚至发散,因此,该文提出了一种基于模糊推理系统的变阈值载体机动判据自适应Kalman滤波算法。该算法能根据加速度计输出稳定性的变化,自适应地调节载体机动判据及滤波器的量测噪声阵,从而降低载体机动状态的误判率,并提高滤波器对量测信息的利用程度。仿真实验表明,当加表稳定性发生变化时,该算法仍能较好地判断出载体的机动状态,并对量测噪声阵作出相应调整,使超级航姿系统的长航时姿态精度和滤波稳定性得到提高。     

捷联惯性航姿ARINC429接口系统的设计与实现

分析了捷联惯性航姿系统接口系统设计与实现的思路，在保证系统精度和实时性要求的前提下，实现了实际接口系统中4组ARINC429板卡间的组网数字通讯。针对传统数据传输方式的不足，提出了一种环形缓冲区的数据通讯软件设计方法，在此基础上引入静态局部变量，取得了很好的效果。测试结果表明，该接口系统设计合理、实时性好、数据传输精度高，完全满足了捷联惯性航姿系统的技术性能要求。     

Fast Profilometry of 360° Spinning 3D Measurement

ＦａｓｔＰｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙｏｆ３６０°Ｓｐｉｎｎｉｎｇ３ＤＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ①ＳＯＮＧＹｕａｎｈｅ，ＺＨＡＯＨｏｎｇ，ＣＨＥＮＷｅｎｙｉ，ＴＡＮＹｕｓｈａｎ（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＬａｓｅｒ＆ＩｎｆｒａｒｅｄＡｐｐｌｉｃａ...     

弹箭定姿系统的改进卡尔曼滤波算法研究

针对陀螺存在随时间累积漂移误差的特性造成卡尔曼滤波数据发散的问题,提出以陀螺与磁强计组合为测量手段,小波变换和卡尔曼滤波相结合的方法.该方法由卡尔曼滤波器获得较为准确的测量信息,对陀螺和磁强计的信息分别在尺度3下进行分解,比较每层的细节系数和近似部分的系数获得误差信号,结合BP神经网络建立误差模型.当测量数据发散时,选...     

红外测温仪的工作原理及应用

从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理,从发射率、距离系数、环境等几个方面,探讨和分析了测温误差的原因,介绍了红外测温的应用领域以及使用过程中应注意的问题和一些使用经验.     

Effects of Measurement Errors and Noise on MEG Moving Dipole Inverse Solutions

Magnetoencephalograms (MEG's) are increasingly being used with the moving dipole method to localize electrical sources in the brain. In this method, also known as the dipole location method, a dipolar source is moved about in a model of the head while its amplitude and orientation are also adjusted to obtain a solution dipole which gives the least squares error fit between the measured MEG's and those produced by the dipolar source. The accuracy of this solution is affected by various measurement errors such as errors in the size of the measurement grid, size of the head model, etc., and by noise in the measured MEG's. This study uses computer modeling methods to investigate the effects of these factors on the localization accuracy of sources in the cortical region of the brain for several different ways of making MEG measurements using single channel and/or multichannel detectors.     

非平行光束对窄带滤光片光谱性能的影响

因为发散角和线宽效应的存在,非平行光束入射窄带滤光片时,滤光片的透射特性会发生变化。特别是在斜入射时,窄带滤光膜透射通带波形更易从矩形向三角形退化,并且伴随峰值透过率降低等负面现象。虽然已知的卷积模型可以对非平行光束入射窄带滤光片的情况进行数值模拟,但是由于制备和测量误差的阻碍,其正确性和数值模拟的准确性没有严格的实验进行验证。通过膜系优化和测量误差修正降低相应误差及其影响,并通过等离子体辅助反应磁控溅射 (PARMS) 的方法制备了工作角度为17°的1 064 nm高性能窄带滤光片。滤光片的透射光谱分别由两款分光光度计Cary 7000和Lambda 1050测量得到。在不同条件下测得的光谱与数值模拟结果吻合得很好,充分验证了卷积模型的有效性和数值模拟的准确性。     

高精度滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制

为了提高滚轮法测量大直径的精度,需要对影响测量精度的误差因素进行修正,同时提高系统构成的灵活性,降低成本.本文介绍了一种基于虚拟仪器的多传感器数据采集控制系统,用来完成滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制.实践证明,对于大型复杂测量系统虚拟仪器与传统系统构成方法相比较,具有明显的优越性.     

红外人体测温精度补偿方法研究

针对现有人体测温方案测量精度低,使用条件受限等问题,研究了基于红外热成像的无接触人体测温精度补偿方法。综合考虑测温器件,测温环境对测量精度的影响,为解决常规测量方法存在的红外相机输出值随时间发生漂移,红外相机存在周期性斩波信号,温度测量距离不断变化,温度输出值存在频域噪声等多种问题,提出了综合性的温度测量精度补偿方法,有效降低了温度测量的误差。实验表明,通过本文的精度补偿方法,在不同距离下的人体温度测量误差不超过±0.2℃,可以实现人体温度的精确测量。     

十字型天线布阵相位干涉测角系统中加工偏差对测量影响的研究

利用相位干涉法进行目标定向是一种经典而成熟的技术,具有原理简单、精度高的优点。本文针对十字型布阵中加工或安装偏差导致的测量误差进行研究,提供近似算法,进行仿真建模,对高精度定向系统确定加工指标提供一定的理论支持。     

基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析

为了研究航天偏振辐射计的偏振测量精度,从偏振参量的反演过程出发,结合偏振辐射定标的方法,得出Wollaston棱镜安装角度误差和因加工工艺等造成的光束非正交的角度误差对偏振测量有一定的影响。结果表明,在角度误差一定的前提下,偏振度测量误差随入射光偏振态的变化而变化;当Wollaston棱镜角度误差都控制在0.1°内,偏振度测量精度满足航天偏振辐射计的指标要求。     

单脉冲二次监视雷达精度的提高

测量精度是单脉冲二次监视雷达的关键指标,在空中交通日益繁忙的情况下如何提高测量精度是急需解决的问题。文中分析了单脉冲二次监视雷达测量误差的来源和构成,对影响雷达距离测量精度和方位测量精度的主要误差项进行了详细的计算。结合工程实践,给出了提高精度的具体方法。