高精度激光寻北仪误差补偿技术研究

基于激光陀螺的寻北仪,具有寻北精度高及稳定性好等优点,在军事和民用领域都得到了一定的应用。为了实现激光寻北仪的高精度指标,传感器参数标定的准确性至关重要,但由于转台精度的限制,影响传感器参数的标定,造成激光寻北仪寻北精度的下降。该文对基于转台的标定进行了研究,采用系统级标定方法,通过建立标定参数误差补偿模型,利用卡尔曼滤波收敛参数,得到更准确的标定参数。最后,对激光寻北仪进行了系统级的标定,通过静态寻北实验表明了标定误差补偿法的有效性,保证了高精度激光寻北仪的寻北精度。     

一种基于导航姿态角的寻北新方法

提出了一种基于导航姿态角信息的寻北新方法, 推导了单位置和双位置寻北时的载体方位角计算公式, 并通过仿真验证了方法的有效性。方位角计算公式较为简洁, 不依赖于当地纬度和地球自转角速度。     

动力调谐陀螺寻北仪倾斜补偿算法

动力调谐陀螺寻北仪在倾斜状态下寻北误差较大,其原因是动力调谐陀螺模型中各参数没有全部标定且标定精度不够,不能保证寻北仪在工程中的正常使用.因此,提出了一种24位置动力调谐陀螺全参数标定方法,分析了动力调谐陀螺寻北仪倾斜状态下误差的来源及其物理意义,明确了倾斜状态下误差形成的内在机理.并用四元数理论建立倾斜寻北的数学模型、误差补偿模型,仿真了相应的解算算法.并进行了试验研究,结果表明,该方法能有效解决倾斜状态下的寻北精度,在工程应用中效果良好.     

上反式光电周视探测装置目标全方位解算方法

提出一种针对水面目标的两轴上反式光电周视探测装置目标大地全方位解算方法,该方法定义一个虚拟水平或铅直入射光平面,利用光电探测装置的航向、纵摇、横摇、方位及俯仰机构转角位置量和目标一维（水平或铅直）视频偏差量,解算水平或铅直入射光平面经上反镜反射后在探测器焦平面上像线的交点,令该交点的水平或铅直坐标等于目标视频水平或铅直偏差量,可实时解算目标以装置为原点的真北方位角.经试验证明,该方法能够有效解决光电周视探测装置自主化、小型化的技术瓶颈,使光电探测装置的功能得以提升.     

浅谈卫星测试过程中的一些细节

在进行卫星测试之前准备工作。我们需要做好充分的监测人员需要确认测试系统能否满足测试要求，了解周围台站的设置情况、卫星地球站的技术资料．以便于比较实测值与理论值。一般而言，我们以实测值比理论值低10dB或更多来判断该处是否可以设站。此外，我们需要知道卫星的经度（同步轨道），通过指南针找出测试天线的磁北，利用GPS测出待建站的经纬度，利用软件计算出待建站对星方位角和仰角（这时候的方位角是真北不是磁北）．还要考虑当地的磁偏角。     

一种激光测距机光轴平行性智能检校方法

针对发射光轴的双光楔校正结构,提出了一种激光测距机光轴平行性智能检测校正方法。建立了光轴平行性偏差量与双光楔结构旋转角度之间的数学模型,利用CCD图像传感器和数字图像处理技术得到激光发射光轴与瞄准光轴之间的平行性偏差,依据所建立的数学模型解算出双光楔需要调整的角度值,结合机械校正装置转动相应的角度,实现了激光测距机光轴的校正。该方法同样适合于其他具有双光楔调整结构的光学仪器。     

正切细分在捷联寻北方位角解算中的应用

在捷联寻北方位角解算时,采用查表法计算反正切函数存在占用存储空间大和代码执行效率低这两个问题。根据寻北精度对角度计算的要求,提出了一种近似计算角度的方法,该方法首先根据捷联寻北方位角解算时的数据特点将角度分成8个区间,然后在8区间细分的基础上对反正切函数进行分段线性化。给出反正切函数的分段线性方程并通过计算得出该方法的误差不超过3″,完全满足寻北精度的要求,该方法占用存储空间为22 kB,是直接查表法的1/153。采用单片机实现时代码的执行效率明显高于轮询查表法。     

一种惯性寻北仪静态误差分析方法

惯性寻北仪测量精度与内部陀螺有关,其测量值受到载体水平度、安装精度等诸多因素的影响,文章提出了一种使用空间解析几何法推导惯性寻北仪陀螺测量值误差与载体姿态角误差及陀螺安装误差这两类静态误差之间关系的方法,为寻北仪工作精度分析提供了新的思路,以便于误差补偿。     

一种微型飞行器时空调制OFDM通信与跟踪系统

为了解决微型飞行器在特殊环境下的通信跟踪和多模导航定位问题,该文提出了一种新型的微型飞行器通信跟踪与辅助导航定位综合方案,其核心思想是在发射端发射一种载有空间方位信息的OFDM时空调制信号,以解决通信与二维测向跟踪问题。系统发射端采用八天线阵列,两天线一组发射OFDM信号,每个OFDM信号子载波中包含数字通信信息和空间方位信息,微型飞行器通过简单的单天线接收信号和多值分辨算法,解算出二维空间信息,实现高精度测向定位。文中给出了天线阵的结构,时空调制OFDM信号的设计,仰角方位角粗测和精测算法。并仿真了高斯信道下的二维空间信息的测向性能。     

机载SAR方位空变补偿算法

当载机的理想航迹与实际航迹存在偏差时,方位上分布不同的目标对应的运动误差历程具有方位空变性。结合传统子孔径频域补偿的思想,提出了一种新的方位空变误差精确补偿方法。该方法采用时域卷积替代频域点乘,在回波方位的慢时间域逐点对不同时刻、不同方位角目标的运动误差进行精确补偿。经仿真和实测数据验证表明,本文所提方法可在精确补偿方位空变误差的同时,能有效克服传统补偿方法存在的方位栅瓣问题,并具有运算复杂度低、利于工程实现的优点。     

基于角加速率的MEMS陀螺仪快速标定方法

微机电系统(MEMS)陀螺仪的非线性误差是影响陀螺仪测量精度的主要因素之一。针对角速率标定法难以获得陀螺仪连续输出的问题。该文提出了一种角加速率标定实验方案,介绍了用二次标定方法解算出陀螺仪的零位误差系数、刻度因子、交叉耦合系数及非线性误差项的具体步骤。与常规补偿模型算法比较表明,此方法可快速标定陀螺仪的误差参数,补偿后的MEMS陀螺仪绝对误差小于0.084(°)/s,线性度提高了1~2个数量级。     

大方位失准角条件下的GPS/INS动基座初始对准

针对大失准角条件下初始对准难的问题,提出了一种新的大方位失准角下的GPS/INS组合导航初始对准方法。充分利用GPS提供的外部信息,以失准角的正余弦函数误差为状态变量,分析了GPS杆臂对初始对准的影响。并以上述工作为基础,提出了改进的滤波补偿算法。所提方法不仅可补偿大方位失准角,且可在方位角计算精度较低情况下直接进行导航解算,不需等待对准过程结束。在车载试验中,将该方法与传统小失准角前提下的对准方法进行了对比,并对对比结果作了分析。结果表明,在大失准角情况下,该方法可在100 s左右完成对准,失准角可收敛到1°内,导航位置误差可控制在2 m内。     

光纤陀螺寻北仪四位置参数补偿算法

传统四位置寻北方案中,认为对称位置上陀螺的零位、标度因数是固定值且无交叉耦合影响,这点严重制约倾斜下的寻北精度。该文首先推导了倾斜下,四位置寻北的数值计算方法,然后分别建立对称位置的误差模型,采用水平12位置法标定误差模型中的的残余零位、标度因数和交叉耦合系数,利用补偿参数后得到两个水平分量来参与寻北计算。实验数据表明,在倾斜10°范围以内,传统寻北精度随倾斜角度的增加而变差,达到0.2°,而采用该文提出的参数补偿法,依旧保持在0.1°以内。     

基于波束数字补偿方法提高导航雷达性能

针对船体摇摆使导航雷达波束偏移,影响雷达探测问题,提出了基于波束数字补偿技术,弥补雷达波束随舰船摇摆而导致方位指向偏移,消除纵横摇对方位角精度等雷达性能的影响。首先建立船体纵横摇数学模型,对目标回波特性分析,采用矢量变换、平面旋转变换结合立体几何关系得到水平波束方位角真值;同时分析了海面波束增益变化、海面指向波束宽度变化及低空目标方位补偿剩余;最后通过仿真验证了高海情及低海情下对波束的影响。该方法可以为雷达工程实现提供理论支撑。     

基于GPS的雷达研制基地方位基准场建立

精确确定点位坐标以及直线方位,可用于测定陀螺仪常数、雷达标校目标的位置及标定有关设备的真北方向等。利用GPS载波相位观测技术获取基线的方位角,重点探讨短基线整周模糊度的可靠性检验及大地方位角的计算方法;根据某雷达研制基地需要,建立了方位基准场。精度分析和实际应用表明该方位基准场达到了设计要求。     

基于稀疏先验的SAR图像目标方位角稳健估计方法

稳健的高精度目标方位角估计能有效提高SAR ATR的计算效率和识别性能.SAR图像中目标的近雷达主导边界包含较为精确的目标方位角信息,可用于目标方位角估计.由于目标电磁散射特性以及SAR图像斑点噪声的影响,提取的目标近雷达主导边界很不规则,存在"野值"点.本文根据"野值"点稀疏分布的特性,利用最大后验原理提出了一种稳健的方位角估计方法.该方法能够有效检测和剔除主导边界中的"野值",从而提高目标方位角估计的精度和稳健性.针对仅利用距离主导边界估计带来的目标垂直与水平方位的模糊性,基于分割图像中目标区域长宽比特征提出了一种解模糊的新方法.MSTAR实测数据的实验结果表明提出的算法具有较高的精度与稳健性.     

视场网状分区域建模的星敏感器标定方法

星敏感器标定是基于更高精度的测量基准对光学系统内方位元素进行建模与最优化解算的过程。针对大视场星敏感器光学系统误差分布非理想轴对称的实际情况,提出了一种采用视场网状分区域建模的内方位元素最优化解算方法。首先,在补偿了星敏感器与标定系统初始对准误差后,基于针孔模型计算主点和焦距;然后,在视场分区域建模思想的指导下,采用多项式拟合结合双线性插值的方法修正畸变;最后,提出了基于测角误差的标定精度评价准则。经实验室标定与外场观星验证,x轴与y轴标定残差较全局建模法分别降低了35%和20%,证明了该方法的有效性。     

基于旋转调制技术的高精度陀螺寻北仪

陀螺动态寻北算法目前普遍采用动态测试结合数据拟合的方法,针对此方法处理动态测试数据存在去噪效果不强、数据存储运算量大的缺点,提出一种基于互相关函数消噪的快速动态寻北方案,推导了寻北原理公式.该方法先利用连续恒速的机械旋转将激光陀螺和加速度计的输出信号调制成一定频率的三角调幅波;然后,根据互相关函数同频相关,不同频不相关的性质,取两路相同频率的基准信号分别计算与陀螺和加速度计输出信号的互相关函数,以消除惯性器件漂移和噪声对寻北精度的影响.仿真结果表明,新算法可实现全姿态下的高精度陀螺寻北,30 s的方位角和姿态角误差小于0.01.寻北实验结果表明,该算法对惯性器件测量过程中的各类噪声有很好的抑制作用,5 min寻北标准差达到32.7,基本满足高精度寻北的需求.     

旋转双棱镜指向系统转角补偿偏差修正方法

针对旋转双棱镜系统解算困难、误差源众多和指向精度较低的问题,提出了一种补偿旋转双棱镜指向系统转角的修正方法,采用求偏导和建立全微分方程的方法建立光束指向误差与棱镜转角误差关系,解算出补偿角。经实验验证:在99.57%的指向区域中,指向偏差最大值由1.8742°降低为1.4753°,均方根由0.1401°降低为0.0893°,补偿棱镜转角修正方法可有效提高指向精度。     

一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

提出一种利用共线的标定特征点确定线阵相机内参的方法。所有标定特征点均在线阵相机的视平面内。首先,标定过程中对标定特征点逐一成像,直接得到标定特征点和其对应像点,解决了空间标定点与像点的对应问题;其次,通过数学建模得到线阵相机的成像模型,联立多个位置处的成像模型解算出相机内参;最后,对影响线阵相机标定的因素进行分析及实验验证。理论分析和实验结果表明,文中的线阵相机标定方法简单灵活,无需制作精密的靶标,可获得大量标定点,提高了线阵相机标定的准确性和稳定性,实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.37 pixel。