单镜头无人机飞行参数优化方案

摘　要: 针对无人机倾斜摄影测量的特点, 提出最优飞行参数, 满足单镜头无人机影像采集和三维模型重建的要求。利用单镜头无人机, 分别采用3 种航高(60、 110 和150 m)和3 种云台俯仰角(-60°、 -45°和-30°)进行无人机影像数据采集, 另外, 航高为110 m 的影像数据采用了5 种像控点密度分别进行建模; 将RTK 和地面激光雷达分别测量地面点位坐标和建筑物墙立面线段长度作为真实值, 验证各飞行参数下地面点空间位置和建筑物墙立面线段长度的精度。通过综合分析, 得到航高110 m、 云台俯仰角-45°和像控点密度32 个/ km2为最优飞行参数, 可满足国土资源调查的要求。     

一种工业机器人柔性在线坐标测量系统

结合白车身焊装过程尺寸监控的实际需要,设计了一种基于机器人和视觉测量的在线坐标测量系统,提出利用机器人运动学模型计算坐标后进行坐标平移修正的方法,有效消除运动学模型与参数误差,充分利用机器人较高的重复定位能力,提高了测量系统精度,并且测量系统具有较高柔性,可以测量空间任意点,快速计算修正值,保证被测点的坐标精度,全面满足柔性生产线的测量需要。与三坐标测量机的比对实验证明,本系统99%测量点的测量误差小于0.4mm。     

点到空间回转轴线距离的一种测量方法

介绍了一种点到空间回转轴线距离的测量原理及方法,并结合具体零件,给出了详细的调整方法和测量步骤。通过测量误差分析验证了其可行性。该方法可以利用坐标镗床的双坐标工作台作了测量工作台,测量方法简单、实用、可靠,在一定条件下代替三坐标测量机进行类似几何量的检测。     

自行走地下掘进机器人导向系统的测量方法

针对目前自行走掘进机器人姿态测量设备只能依靠人工操作,无法连续、实时动态测量的缺点,基于三点法姿态测量,提出了一种多目标点的自动测量方法.该方法采用激光发射模块与接收模块,利用前方交会原理,通过测量多点坐标完成机器人的姿态测量;介绍了测量装置的总体架构和硬件设计方案,并对测量误差进行了分析;同时采用卡尔曼滤波算法对测量坐标进行预测补偿,提高了测量精度.仿真结果表明:这种测量装置可以提高系统的实时性,且数据处理方法对系统噪声和量测噪声有抑制作用.     

装于活动靶车的立靶测试系统光幕结构与误差分析

针对车载环境,提出了一种将六幕天幕立靶测试系统装于运动轨道车上的车载立靶光幕结构。文中分析了在活动靶车上有限的空间内测试系统的光幕结构,对测试系统的射击精度,其中包括:方位角、俯仰角误差以及位置误差,进行了误差分析并在M atlab上进行了仿真,分别比较了各个参数对于测量结果的影响。结果表明提出的光幕结构是适合于活动靶车的最佳光幕结构。     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

火炮零部件变形量测量系统的设计与实现

针对火炮零部件变形量的测量问题,结合柔性三坐标机的测量原理,设计了基于柔性三坐标机的火炮零部件变形量测量系统。文中论述了系统的组成、总体结构、工作原理和变形量的测量方法,给出了坐标测量和蛙跳式坐标转换公式,对系统测量误差进行了分析,通过实验对测量系统的精度进行了验证,结果表明测量系统精度满足火炮零部件变形量的测量要求,测量方法切实可行。     

大尺寸空间测量中转站误差分析与估计

为了评价飞机装配过程中大尺寸测量系统的现场测量精度,介绍了激光跟踪仪转站测量的基本原理.通过分析激光跟踪仪转站过程中的测量误差传递过程,提出对转站参数误差和转站误差的理论估计模型.该模型描述了公共观测点的配置和激光跟踪仪对公共观测点的测量误差对转站精度的影响.基于该模型,实现了对转站参数误差和转站误差的不确定度评定.利用蒙特卡洛方法对激光跟踪仪转站过程进行模拟,验证了提出的转站参数误差不确定度评定方法和转站误差估计方法的正确性.     

基于压缩感知理论的二维DOA估计

二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计在雷达探测、电子对抗、医学成像等领域有着广泛的应用.针对现有算法估计精度不足、计算量巨大的问题,在基于压缩感知理论的背景下提出一种二维均匀L型阵列信号的DOA估计算法.该算法首先对阵列信号的俯仰角和方位角构建空间合成角,并对空间合成角构建过完备冗余字典;再利用正交化高斯随机矩阵构造观测矩阵;最后通过改进RM-FOCUSS算法和求解三角函数的方法还原出方位角和俯仰角.理论研究表明,该方法在高信噪比、多快拍条件下比传统算法具有更高的估计精度和分辨力,且通过压缩采样降低了运算量.仿真实验验证了上述结论.     

基于GPS的星地激光通信捕获对准研究

提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。     

倾斜面阵下的米波雷达测高方法

以往的测高算法假设雷达是垂直线性阵列模型,而实际的米波雷达采用倾斜面阵的布阵方式,此种布阵方式会带来方位和俯仰的耦合效应．为了减少实际布阵下同时存在多径传播与耦合的影响,基于新时空级联最大似然算法,将原先的一维结果推广以适用于倾斜面阵下的二维测角,既避免了多径信号的影响,又通过二维搜索克服了耦合效应,测高均方根误差小于距离的1％．计算机仿真表明了该算法的有效性．     

在混合坐标系下的机动目标跟踪滤波器

本文介绍了在球面－直角坐标系下跟踪机动目标的卡尔曼滤波算法．为克服观测噪声非白，本文引入了扩充向量，并应用旋转增益算法，对卡尔曼滤波的协方差阵及增益阵实现了解耦．通过仿真计算，对本文提出的算法与国外两种类似的算法在相同的机动和量测噪声特性情况下进行了比较，其结果显示了本算法的优越性．     

SINS/GPS组合导航系统初始对准的可观测度分析

针对SINS/GPS组合导航系统的误差传递模型进行了可观测度分析,确定了卡尔曼滤波器对系统各个状态的估计效果.在飞行器处于不同飞行姿态下,通过对相应的状态估计误差协方差阵的特征值及特征向量的比较,发现在动基座对准时,对飞行器引入线加速度可显著提高方位角的估计精度,并且在相同的条件下,拐弯运动的方位角估计速度更快、精度更高.此外,拐弯运动能够估计出加速度计零位偏置.此方法可以为飞行器在初始对准时选择最佳机动方案提供依据.     

A Combined Alignment Method for Strapdown Inertial Navigation System on Stationary Base

一种捷联式惯性导航系统静基座组合对准方法

陈帅¹, Xinzhi Liu², 孙骞³,张亚⁴

（1. 辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院,辽宁 抚顺 131001;

2. 滑铁卢大学 应用数学系,滑铁卢N2L3G1,加拿大;

3. 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院,哈尔滨 150001;

4. 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院,哈尔滨 150001）

摘要：

由于方位角失准角的可观测性弱,对准时间和对准精度一直是捷联惯导系统初始对准过程中相互矛盾的问题,因此需要对二者进行折衷处理。本文提出一种组合对准机制,建立了一个可观测可控的系统模型,可以有效地在固定时间段内实现较高的方位对准精度。首先,降阶卡尔曼滤波对准算法与经典的陀螺罗经对准算法同时计算出失准角。在此基础上,利用陀螺罗经对准方法计算出的失准角建立了零速模型的增广量测模型。最后,当陀螺罗经对准方法的方位失准角接近稳定状态时,降阶卡尔曼滤波对准方法的零速度模型切换为增广量测模型。通过可观测性和数学推导,对组合对准法进行合理的分析。数值仿真与实验数据测试的对比结果表明,该方法在对准结果的估计精度和一致性方面具有良好性能。

关键词：惯性导航,仪器和测量,陀螺仪,加速度计,卡尔曼滤波器,量测误差

     

基于磁强计的皮卫星姿态角测量误差

采用三轴磁强计测量地磁场矢量,与轨道演化和国际地磁场参考模型(IGRF)计算获得的地磁场矢量进行比较,获得姿态角度信息的方法适合体积小、重量轻、功耗低的皮卫星应用环境。地磁场矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的地磁场矢量误差是皮卫星姿态角测量的两大误差源。通过分析获得磁强计A/D采样、磁传感器误差、温度漂移、铁磁材料等因素导致地磁场矢量实际测量误差为1.74°。皮卫星自身的特点不允许采用复杂的SPG4轨道演化模型,基于Kepler轨道模型和IGRF地磁场模型计算获得的地磁场矢量误差为0.5°。因此,基于三轴磁强计的皮卫星姿态角测量误差为2.24°。     

光电经纬仪多站交会测量布站方法及仿真

针对多台光电经纬仪交会测量时的布站问题．根据误差传递公式得到基本布站方式；采用最小二乘法对观测方程进行处理，并获得其空间坐标误差的计算公式，再进行误差仿真，从而确定最优的布站方案．结果表明，当目标位于观测站正前方范围内时，合理布站可显著提高光电经纬仪对空间飞行器坐标的测量精度，对机动大目标的坐标测量误差小于0．20m．     

大功率半导体激光器的远场分布特性

对于以TM模工作的大功率半导体激光器,利用矢量瑞利衍射积分公式,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,并与标量非傍轴理论进行了比较．结论表明, 大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布和远场发散角都有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结平面方向坐标的增大,误差也增大; 发散角误差与波导结构参数有关．     

靶载光电脱靶量测量系统设计

针对靶场试验需求,在靶船上设计了脱靶量测量系统。基于双站交会测量方法,采用4台高速摄像系统,将其分别布置在靶船的艏艉,实现方位360°周视成像;不同作用距离下对成像大小进行了计算,得出在50m作用距离下,最小交汇角达10°时,交会测量误差不大于3m;计算了靶船摇摆带来的系统误差。该系统实现了对试验中目标着靶末段落点偏差测量。     

三站匀扫波束时差定位及测量误差

该文针对仅由时差测量所得到的波束扫描角,并利用平面三角函数关系,即能直接在极坐标系中导出非直线不等间距三站阵列对匀速扫描雷达站的定位公式。应用误差估计理论所做的分析显示,基于匀速波束扫描时差测量的三站无源定位系统具有较高的测向精度,且在基线方向不存有测向盲区。采用非直线、不等距布阵亦能进一步有效降低测向误差。如V形布阵,则在阵列夹角的中心线上具有最小误差值。同时,误差分析亦表明,目前所给出的距离公式的测量误差还是较大的。     

长波天波传播几何参量的分析

深入分析了在长波天波传播几何参量的确定和计算中，大气折射效应对其产生的影响，澄清了以往有关工作中在定义天波传播路径距离方面存在的含糊不清的问题；首次在选取不同大气折射率分布模型的前提下，得到无线电视距、天波传播路径、出射角、入射角等长波天波传播几何参量的计算结果及其对天波传播时延和场强的影响。研究结果表明，在确定天波传播几何参量和预测天波传播时延及场强时，不能忽视因选取大气折射率分布模型的不同而引入的误差。