机载LiDAR中工作参数的控制误差和测量误差对点云产品精度的影响机理及其比较

机载Li DAR中的一些工作参数既有控制误差,又有测量误差,如机载平台的飞行轨迹、姿态角和激光扫描仪的扫描角等,两种误差均会造成点云产品质量降低。为分析两种误差对点云产品精度的影响机理,从理论上分析了两种误差对点云和数字表面模型(DSM)精度的影响,通过数值仿真,模拟了机载Li DAR的测量过程,以机载平台姿态角参数为例,定量评价及比较了姿态角的控制误差和测量误差对点云分布及DSM精度的影响大小。结果表明,机载Li DAR的测量精度取决于这两种误差的影响,其中控制误差主要造成点云分布区域及密度改变,继而导致DSM失真增大,而测量误差造成点云定位精度和重建DSM精度降低。因此,需采取措施分别对两种误差进行抑制补偿。     

姿态误差对机载激光多普勒三维速度测量精度的影响

激光多普勒测速系统可实现空中运动平台的速度测量,平台的姿态测量误差是影响其测速精度的重要因素。为实现运动平台三维速度的测量,以相干探测原理为基础,设计并搭建了全光纤三光束激光多普勒测速系统,建立了运动平台三维速度测量的数学物理模型,对系统测速相对误差进行了数值模拟研究。研究结果表明,姿态测量误差对测速精度的影响不可忽略;随着俯仰角度的不同,俯仰误差与旋转误差对测速精度的影响程度会发生变化;测速精度与旋转误差呈线性关系,而与俯仰误差存在着非线性关系。研究结果可为激光多普勒测速系统的设计以及速度修正提供理论依据。     

平台运动测量误差对阵列天线合成孔径雷达三维成像影响分析

阵列天线合成孔径雷达(SAR)可实现3维成像。为了提高成像质量,使用测量设备获取平台的运动信息以进行运动补偿,而测量误差会影响补偿及成像质量,需对其进行分析。该文首先建立了阵列天线SAR 3维成像模型和测量误差分析模型,接着分别从位置和姿态角两个方面分析了测量误差对相位误差的影响,并比较不同方向误差影响的大小,然后通过仿真分析了误差对成像指标的影响,并引入姿态误差基线比来量化姿态角误差的影响。最后得出高程向和横滚角测量误差影响最大的结论,给出了限定要求下测量误差的容忍值。该文的结论为测量设备的选取和设计以及成像和补偿方法的选择和分析提供了理论指导和参考。     

基于MLE算法的海上角度交会测量方法及其精度分析

针对我国现有测量船单站REA测量体制精度相对较低的问题,提出了基于光电经纬仪的海上角度交会测量方法。介绍了角度交会测量原理和设备布站原则,构建了AE-AE异面交会测量系统,设计了基于MLE(Maximum Likelihood Estimation)算法的海上角度交会测量算法和船摇修正方法,仿真分析了船体姿态测量误差、设备测角误差以及站址定位误差等的影响。仿真结果表明,站址测量误差是海上角度交会测量的最主要误差源,船体姿态测量误差和设备测角误差对海上角度交会测量精度有一定的影响,当船体水平姿态测量误差优于20″、航向测量误差优于30″、设备测角误差优于20″、站址测量误差优于1 m时,海上角度交会测量精度可达1 m。该法解决了动态条件下的飞行目标高精度测量技术难题,为后续工程设计奠定了基础。     

基于遗传算法的柱面光栅测角技术研究

高精度角度测量装置是保证旋转设备精度和性能的关键, 广泛应用于测量跟踪仪器中, 特别是对于大尺寸坐标测量仪器, 测角相比于测距是制约坐标测量精度的瓶颈。在精密一维轴系平台上, 采用高精度柱面光栅及四个读数头构建测角装置, 对传感器本身、安装及轴系跳动等误差因素对测角精度的影响进行了详细分析。基于角度测量标准器具校准角度测量误差, 对误差数据进行谐波分析。基于遗传算法提出了一种参数优化方法, 建立误差补偿模型, 对测角误差进行了补偿。实验结果显示, 补偿后柱面光栅测角误差减少为0.7, 证明了误差补偿算法的有效性, 显著地提高了角度测量精度。     

岸船卫星双向时间比对及其误差分析

详细介绍了岸船卫星双向时间比对原理,从原理得出,影响卫星双向时间比对精度的因素主要有2项:TA和TB的测量精度和双向比对链当中的不一致性。分析各误差源对岸船时间比对精度的影响,表明主要误差源为两站设备时延,它是由岸船通信系统时钟和时统时钟不同源引起的采样误差,误差最大达到0.104 ms;而测量误差和由于卫星和地面站运动引起的误差较小,一般不超过ns级。     

基于鱼群算法的机载光电平台误差分配方法

由于传统误差分配方法效率低,依赖经验反复试凑,难以满足高精度分配的需要。根据机载光电平台目标测量的特点,构建了由大地地理坐标系到光电平台成像系统坐标系的目标测量数学模型,讨论了转换过程中影响精度的主要因素,确定了待分配的目标测量主要误差源,建立了基于蒙特卡罗统计方法的目标测量误差模型。通过将考虑方向性的目标测量误差分配问题转化为无约束的优化问题,运用鱼群算法对满足测量误差总要求的误差源分配方案进行寻优。计算结果表明,本文提出的误差分配方法有效可行,对机载光电平台误差分配具有一定的参考价值。     

影响机载激光扫描点云精度的测量误差因素分析及其影响大小排序

影响机载激光扫描点云精度的测量误差因素有很多,它们共同存在且交叉影响,因此确定各测量误差因素、分析它们各自对点云精度的影响大小并排序,对消除重要误差因素的影响、有效提高点云精度有重要意义。通过分析圆锥旋转式机载激光扫描工作原理,明确了影响点云精度的各种误差因素,建立了各误差因素和点云精度之间的映射关系。采用多元线性回归方法,建立了各误差因素与点云三维坐标误差之间的多元线性回归方程,获得了标准化回归系数,定量评价了各误差因素对激光点云三维坐标精度的影响显著性,并进行了排序。为机载激光扫描系统的误差分配和重要误差因素的抑制补偿以及有效提高激光点云的精度,提供了重要的理论依据。     

基于多台北斗接收机的测姿精度对目标定位精度影响分析

飞机姿态测量是无人机系统目标定位的重要环节。该文拟采用多台北斗天线测姿,分析了北斗接收天线测姿精度对机载光电平台目标定位精度的影响。为此,本文建立机载光电平台目标定位系统模型,用蒙特卡洛法分析目标定位误差,并对飞机姿态测量误差在0.05°~1°范围内以及飞行高度在1 000~8 000 m时的垂直下视和斜视目标定位误差进行比较。实验结果表明,在姿态测量误差及飞行高度范围内,垂直下视目标定位高程误差在20 m左右,平面定位误差为23~65 m;斜视定位（-60°斜视,俯仰轴以水平向前为0°）大地高误差为20~30 m,平面定位误差为24~71 m。同时分析了天线摆放及基线长度对测姿精度的影响。目标定位误差主要与飞机姿态角测量误差、北斗系统误差、光电平台方位角和高低角测量误差有关,还与目标与飞机之间的斜距有关。飞行高度越大,光电平台高低角越小,斜距越大,则目标定位误差越大。基线越长,测姿精度越高,当基线垂直时,横滚角误差最小。     

单脉冲雷达系统误差特性与分离方法研究

新体制下靶场配备的单脉冲测量雷达系统误差难以满足精度指标要求.文中通过对大量实验数据的分析和研究,提出了系统误差特性分析与回归分析相结合的脉冲雷达误差分离方法.首先,利用误差影响函数,定性分析测量误差模型中各种误差成分;然后,通过模型辨识理论和回归分析方法分离系统误差.用该方法对实测数据进行误差分离,结果表明,该方法能较好地分离出残留误差成分,为设备查找问题提供充分依据,同时有效提高了数据处理结果的精度.     

基于比对分析技术的船载设备故障分析

在某任务数据处理过程中,发现测量船外测设备的测量数据系统差严重超标,基于数据比对分析技术,利用某研究所研制的GPS/GLONASS处理机输出的遥测信道中的GPS信息,发现了船载某测控设备改造后遗留的严重影响测量数据精度的隐患。根据测量船数据处理模型,分析了船载设备误差分量对轨道计算精度的影响,并探讨了如何有效利用观测资料分析船载测控设备测量数据质量,了解设备工作状态,完成问题的分析和故障定位工作。     

天线近场测量系统的控制设计综述

近年来 ,近场测量已成为高性能天线研制中非常重要的技术手段 ,其中高精度是天线近场系统中的关键指标 ,这使得近场控制技术显得尤为重要。早期的近场控制借助于成熟的经典控制技术 ,保证系统的可靠运行。而近期的近场系统多采用具有精确、简捷、快速的新型步进控制技术 ,对提高控制性能、简化控制设计、降低系统成本 ,起到了显著作用。综述了天线近场测量控制系统的设计 ,给出了控制方式、误差补偿及系统设备配置方面的设计建议 ,对从事近场系统控制人员具有一定的指导和参考意义。     

五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可以实现大口径平面镜低阶像差的高精度检测,是指导大口径平面镜光学加工过程的一种有效途径。为使大口径平面镜检测系统中的五棱镜扫描技术更加完善,通过理论分析和计算模拟,对五棱镜检测系统中的主要误差源,包括五棱镜制造误差、温度梯度的影响、元件位置误差、光束定位误差、自准直仪测量误差等进行研究,形成了比较完善的误差分析的数理结果。计算结果表明,在当前实验室技术条件下,五棱镜扫描检测系统在单个测量点处的测量不确定度达到230 nrad,其中影响五棱镜检测系统测量精度的主要因素为自准直仪的测量精度与温度的影响。研究结果给出了工程实际中提高五棱镜扫描系统检测精度与减小测量误差的注意事项,并可用于指导系统设计时的误差分析及精度分配。     

红外目标模拟器CIG系统延时误差分析及补偿

研究红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器延时误差对制导控制系统仿真的结果置信度影响问题,针对目标红外特性模拟要求,分析了目标模拟器的误差影响因素,提出了误差补偿算法。首先基于红外目标模拟原理,分析了影响仿真精度的主要误差源;然后根据红外CIG延时误差产生机理,分析了延时误差对几何分辨率、角度分辨率、动目标横向位置、动目标径向位置的影响;最后推导了红外CIG系统延时误差补偿算法。仿真结果和测试结果表明,本文方法有效补偿了红外CIG系统延时误差,提高了仿真结果精度,为红外成像制导武器系统优化设计提供了依据。     

卫星姿态控制误差及飞行速度对星载激光测高仪测量精度的影响

建立了数学物理模型,理论分析了单光束垂直入射和多光束"品"字形入射时,卫星姿态控制误差及飞行速度对星载激光测高仪测量精度的影响,推导了测距误差的数学表达式,并进行数值模拟研究。文中以光束往返时间1/300 s为例,研究了为达到1 m测距精度,卫星姿态控制误差需满足的误差区间,并定性讨论了卫星飞行速度对测量精度的影响。研究结果说明:卫星姿态控制误差直接影响星载激光测高仪的测量精度,但随着斜入射光束方位的不同,俯仰误差与滚转误差对测距精度的影响程度会发生变化;若测距光束传播方向与卫星飞行速度有相同方向分量,则卫星飞行速度的影响必须加以考虑。     

CCD立靶操作误差的改善方法研究

CCD立靶在应用中,光幕对准与靶距测量等都是现场布靶时人工操作完成,传统的设备和方法精度较差,影响了系统的测量精度。通过研究操作不慎对测量精度的影响,将操作误差转化为CCD对弹丸成像位置的偏差,推导了带有偏差的成像位置计算公式,针对光幕对准与靶距测量问题提出了激光测距仪双向对准靠平测距法,试验结果表明,采用该方法后系统...     

基于CKF的系统误差与目标状态联合估计算法

针对量测信息中系统误差对目标状态估计精度造成 的不利影响,提出了一种基于容积卡尔曼滤波(CKF)的系统 误差与状态联合估计(JE-CKF)算法。在算法实现中,首先采用状态向量维数扩展方法建立 非线性滤波框架下的系统误差配 准模型,其次根据系统误差配准模型对量测信息中的系统误差进行估计,进而通过对CKF实 现中量测预测值 的修正,改善量测残差中系统误差对滤波精度的影响。理论分析和仿真结果验证了算法的可 行性和有效性。     

光电经纬仪轴系误差仿真计算的新方法

轴系是决定光电经纬仪测量精度的关键组件,过去常将球面三角学方法做某些简化后来推导轴系误差引起的光电经纬仪测量误差,存在适用局限性。根据光电经纬仪的测量坐标系,采用坐标变换方法,将轴系误差出现的过程看作坐标系的旋转过程,并用旋转矩阵来表示各个轴系误差,最终建立了轴系误差引起测量误差的数学模型。采用MATLAB与VB混合编程的方法对该误差模型进行了仿真分析,通过比较仿真结果与单项误差法计算的结果,验证了该轴系误差模型的正确性,为光电经纬仪的精度分析和误差修正提供了参考。     

模拟内插法及其测量误差分析

时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用,如何提高其测量精度是-个迫切需要解决的问题.本文在分析电子计数法测量原理与误差的基础上,重点介绍了模拟内插方法,并且对其测量误差进行了分析,提出了相应解决办法.     

微型四旋翼无人机磁测系统误差的两步校准法研究

用于地磁测量的MEMS三轴磁阻传感器越来越普遍的应用到无人机上进行姿态测量,为提高磁测系统的测量精度需要对传感器误差进行分析和补偿。现采用了一种两步校准法,即首先利用基于最小二乘的椭球假设拟合法对三轴矢量磁传感器的零偏、灵敏度与不正交误差进行标定补偿,目的是得到准确正交的传感器坐标系;利用四位置法对标定后传感器坐标系与测量系统坐标系之间的安装误差进行校准,从而得到磁测系统坐标系下的准确测量数据。无磁转台实验表明：经两步法后测量的磁场模值误差均值由校准前的2900nT降低为900nT,校准效果明显;测量系统单轴（Z轴）的误差均值由2736nT降低为49nT,有效的验证了安装误差校准的正确性。通过实验数据比较得出此方法优于传统的摇摆法,实际操作简单,不需要高精度辅助设备,能够有效的应用于无人机姿态测量系统校准,提高姿态角解算精度。