基于轨道电路的铁路道口列车测速系统设计

为了实现铁路道口列车接近定时报警,提出了一种基于轨道电路的列车测速系统设计方法。在铁路道口的远端设置两段相邻的25 m轨道电路,列车接近时,两段轨道电路依次动作。采用单片机电路测出两段轨道电路动作的时间间隔,即可计算出列车的行驶速度。将列车的速度信息发送给道口控制中心,确定道口合理的关闭时机。实验结果表明,测速精度可达到0.1 m/s,能够满足系统的要求。     

高速磁悬浮交通系统光纤定位测速研究

在高速磁浮系统中,定位测速是一个重要的部分,系统必须能快速实时并安全可靠的检测出磁浮列车所处的地理位置,并传输到上层列车控制系统对列车的行进位置进行标明,以便能可靠地对列车的行驶进行控制牵引.其性能直接影响到高速磁浮列车的启动、加速、稳速、减速、精确停靠;影响到能量消耗,运行安全等.本文提出了 一种高速磁浮交通系统光纤...     

旋转二维激光雷达测量系统及其标定方法

为了实现利用单个二维激光雷达获得被扫描物体 的三维信息,提出了一种旋转二维激光雷达三维 扫描测量系统及其标定方法。确定了系统的组成和扫描测量原理,建立了系统的数学模型。 针对现有激光 雷达扫描测量系统参数标定方法不能线性求解的不足,提出了一种基于特定结构标定件的系 统参数线性标 定方法,分析了该标定方法的原理及步骤,并通过上述原理建立线性方程组实现了系统外参 数的求解。组 建了实验系统,制作了标定件和被测量件,利用标定后的激光雷达测量系统对被测量件进行 扫描。实验结 果表明,旋转二维激光雷达测量系统测量值和三坐标测量机对应测量值之间的最大差值为6.84mm,在二维 激光雷达测量误差±30mm之内,完全满足实际测量精度要求。     

空间交会激光雷达信息测量技术

为了测量目标飞行器的位置及速度等信息,提出采用模拟插入脉冲计数法测距,最小二乘曲线拟合微分法测速,四象限(QD)光斑定位法测角。并在MATLAB/SIMULINK环境下,对采用该方法的脉冲激光雷达信息测量系统进行了计算机仿真。结果表明,距离测量精度高,误差小于0.01m,速度精度也高,误差小于0.02m/s。采用该测量技术的脉冲激光雷达是可靠的。     

应用于测风激光雷达的多普勒校准仪

测风激光雷达作为一种测速工具,系统的多普勒校准是验证测量准确性的关键步骤之一。针对车载、机载测风激光雷达的校准要求,设计了便携式多普勒校准仪。其基本原理是:利用已知目标的运动速度,与激光雷达系统测得的目标运动速度比较,得到系统的速度校准曲线。研制的多普勒校准仪自身系统相对误差为1%,小于激光雷达测量误差;其多普勒散射信号频谱展宽小于0.7 MHz,可以等效为气溶胶的后向散射谱。径向速度的连续调节范围可达±50 m/s。实验结果显示:当探测光子数接近2000时,激光雷达测速的精度为0.6 m/s。     

二级轻气炮弹速激光测量系统

介绍了激光测速法在二级轻气炮弹丸速度研究中的应用。为了满足对二级轻气炮毫米级弹丸速度高精度测量的需求,采用激光光束遮断法,研制了毫米级弹丸片状激光测量系统,系统主要包括发射端和接收端两个部分。整个系统可安装于二级轻气炮的炮管延长段,结构紧凑、抗干扰、有效测量范围大,可作为高速弹丸速度测量手段。应用该系统进行了模拟测速实验和二级轻气炮弹丸现场测速实验,并给出了典型测速实验结果。     

室内激光雷达导航系统设计

小型无人机和移动机器人技术迅速发展,对室内导航技术的要求越来越高,针对当前室内导航精度不高、导航设备比较复杂的问题,提出一种采用激光雷达定位和地磁传感器检测相结合的室内主动导航方法。该方法首先使用激光雷达扫描室内环境,用采集到的数据拟合出室内地图,根据目的地信息和室内的环境信息来规划行进的路线;然后在行进中使用激光雷达连续地扫描得到数据与地图数据进行比较,来确定所处的位置,同时使用地磁传感器取得行驶的方向,二者相结合判断是否在规划的路线上行驶,及时地对出现的偏差进行纠正;最后通过搜索RFID地标确定是否已经到达指定位置。仿真和实验的结果表明:所设计的室内激光雷达导航系统结构简单、可靠性高,能够较好地满足室内导航的要求。     

相干连续波激光雷达的参数设计与实现

近年来,光学器件和数字化处理技术的高速发展为全光纤相干连续波激光雷达探测系统的小型化提供了基础。该雷达具有测速精度高、距离分辨率高、体积小、重量轻、易于装载等特点。本文首先介绍全光纤相干连续波激光雷达的测距测速原理,其次针对全光纤相干连续波激光雷达的性能指标设计了一套波形参数,并对该模型进行仿真实验,最后进行外场实际测量。仿真数据和实验数据均表明,利用该参数可以达到高的距离分辨力(1 m),大的速度可测范围(-100 ~100 m/s),高的速度准确率(0.5%),完成了设计指标。Abstract：关键词：Key words：     

双纵模He-Ne激光器的多普勒测速系统

为了进行高速及超高速测量,提出了一种基于双纵模He-Ne激光器的多普勒测速结构。阐述了双纵模激光多普勒测速的基本原理,设计了系统的光路结构,并运用数字滤波、数字自相关技术对多普勒信号进行处理。理论分析与实验结果表明:双纵模激光多普勒测速系统利用相邻两个纵模的拍频作为基频大大减小了比例因子,解决了系统进行高速及超高速测量的难题;数字滤波去除直流基底和部分噪声;自相关技术进一步抑制噪声,提高了信噪比,便于精确提取多普勒频率。测量了高速转盘上待测点切向运动的速度,测量结果的重复性精度优于0.8%。     

扫描器运动控制特性测试系统

介绍了扫描器运动特性参数动态非接触光学测试系统的工作原理。利用大量程线阵光电位置传感器(PSD)实现扫描范围、工作频率、扫描速度均匀性和时间利用率的测试;利用小量程PSD结合长光路,实现静态零位重复性、动态零位重复性的测试;利用柱面透镜汇聚水平方向的光线,用PSD测试竖直方向的运动信号,根据物理模型实现了反射镜面与旋转主轴的平行度的测量;系统利用磁栅尺和圆弧机械结构实现了系统角度测量的自校准功能。     

高速三维测量系统及其在水晶内雕中的应用

提出了一种采用DMD的高速三维测量系统,实现三维实物的高速、高分辨率扫描,降低了对被测对象的运动状态要求。然后利用Ball-pivoting算法实现三维表面重构,最后将利用激光内雕机实现水晶内雕三维输出。实验中高速三维测量系统的测量速度达到90fps,成功实现了人脸三维数据的采集及水晶内雕成品制作。高速三维扫描系统为动态真实物体个性化水晶内雕的推广普及提供了有效的技术手段。     

高速弹丸位置坐标自动测量系统设计

为了精确测量高速弹丸穿越光幕靶瞬间的位置坐标,设计一种基于FPGA加DSP的实时图像处理板卡,采用处理板卡与嵌入式软件算法相结合的方式组成高速弹丸位置坐标自动测量系统。该系统可以设置相机面阵和线阵工作,使测量前端自动互瞄、自动组成光幕靶,提高系统自动化程度。设计基于FPGA的SATA硬盘阵列控制方法,保证高速图像的实时记录和回放。利用FPGA实现的PCIe接口保证上位机与板卡数据交换和通信的实时性。实验结果表明,本系统能够自动完成测量前的准备工作,高速弹丸的捕获概率超过99%,以中心点为原点的200mm直径范围内的测量精度优于1mm。本系统能够满足高速弹丸位置坐标的测量需求,具有捕获率高、精度高、实时性好等特点,有很高的实用价值。     

激光雷达坐标测量系统的测角误差分析

为了精确地设计激光雷达坐标测量系统仪器,在研究激光雷达坐标测量系统测量原理和结构的基础上,建立了引入两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差这3项主要系统误差的测角误差模型。由理论分析可知,在距离10m处,这3项系统误差各自引入的单点坐标测量误差最大值分别为124.1m,447.9m和242.4m。结果表明,在激光雷达坐标测量系统设计中,为保证在大空间测量中仍有很高测量精度,必须严格控制两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差,并根据建立的误差模型进行参量标定和误差补偿。     

激光经纬仪精确交会的实现方法研究

由于受经纬仪空间角 度分辨率的限制,随着测量空间、尺寸的增大,很难保证经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点 ,从而会带来较大测量误差。为 了减小误差,基于激光经纬仪“视准轴”可视化条件,提出了一种激光经纬仪精确交会的实 现方法。首先,引导经纬仪围 绕目标点以最小步进角为间隔进行阵列扫描,通过图像采集和图像处理得到扫描点和目标点 的坐标位置关系;然后,通 过直线拟合、坐标计算,使经纬仪“视准轴”精确瞄准目标点;最后,实验验证了方法的可 行性。实验结果表明,本文方法 能够实现激光经纬仪的精确交会,可大幅减小系统的测量误差,同时可降低经纬仪的制造成 本。     

基于Costas编码跳频雷达信号分析及成像研究

常用的跳频宽带雷达大都是基于发射顺序步进载频的脉冲信号形式,而这种信号的模糊图为斜刀刃形,存在距离-速度耦合,容易造成测距不准和多普勒效应.为了改善高分辨力雷达测距测速性能,提出了在ISAR成像中采用Costas编码脉冲序列,推导并比较了Costas编码脉冲序列和常规步进频脉冲序列的模糊图,分析了Costas编码跳频雷达信号形式,指出它可以消除距离-速度耦合,具有更好的测距和测速性能,并给出了ISAR成像的算法步骤.最后仿真验证了该算法的正确性.     

非均匀散射背景下的列车测速信号建模仿真

由于多普勒效应,高频连续波雷达在列车与地面发生相对运动时会产生相应的频移,利用此频移可以精确地求解出列车速度。由于天线具有方向性,雷达在照射到地面时不会以点目标进行反射,而是以整个反射面的回波进入雷达信号处理系统中,且不同的反射介质会使反射波存在功率方面的差异,因此需要建立相关的数学模型。提出了一种在非均匀散射背景下列车测速信号的多普勒模型,建立了完整的测速数学模型,分析了不同散射界面的散射系数,通过仿真证明了模型的合理性与有效性。     

无人机载激光线扫描浅滩三维成像研究

设计了一种基于三角法线扫描的无人机载激光雷达三维成像系统。系统以520 nm线激光为光源照射目标,利用无人机扫描获取目标的三维数据。文章设计了无人机载激光线扫描系统的硬件系统,构建了线激光水下折射三维坐标解算模型,提出了水上、水面与水下激光条纹提取的图像处理方法,并利用研制的雷达系统进行了近海浅水区域无人机扫描实验。实验结果表明,系统利用IMU及GPS能够有效提升三维图像的准确性,快速获取目标区域水上及水下目标的三维数据,平均距离分辨率达到3 cm,具有速度快、精度高、成本低的优势,在近岸浅海区域的大范围高速三维成像领域具有广阔的应用前景。     

国产螺旋式扫描激光雷达系统自检校方法研究

论文提出一种对螺旋式扫描机载激光雷达系统进行安置角自检校的新算法。首先推导了螺旋式扫描激光雷达点云定位的数学模型;然后提取了激光雷达点云数据重叠区的面特征,并构建了基于面特征的激光雷达检校模型;最后,仿真分析了安置角误差对往返航带前后向扫描数据的影响,并利用同名面特征,基于区域网平差方法同时估计了平面参数和安置角参数。实验结果表明,该方法实现了激光雷达安置角的自检校,且绝对精度满足生产数据要求。     

三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统设计

杂散光的产生会降低图像对比度与信噪比,影响扫描测量结果准确性,基于此,提出三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统。通过三维激光扫描系统原理与工作流程,分析杂散光点源透射比、双向散射分布函数与基本传输方程,建立6种杂散光传输路径模式;利用小数定标规范方法对三维激光数据做规范化处理,确定神经网络模型,将最速下降BP算法作为学习方式对神经网络训练;将神经网络引入到系统设计中,将系统结构从整体上分为格式转换子系统与预处理算法实现环境子系统,完成杂散光大数据预处理系统设计。仿真结果表明,杂散光大数据经过预处理后可以有效抑制杂散光对激光扫描的影响,成像信噪比一直保持在200左中右,测量精准度达到98%。