预置旋转正交坐标系测量精度分布解析

预置旋转正交坐标系在姿态测量时可增强原始信号幅度,较大地提高了姿态测量的总体精度.通过解算传感器三轴相对误差公式的方法,对预置旋转正交坐标系测量精度分布进行深入分析,研究了预置旋转正交坐标系姿态测量各区域的精度分布特征.图例表明,三轴相对误差在大角度井斜均存在极值点,并且三轴传感器输出相对误差随井斜和工具面角变化而变化.在小角度姿态测量时利用预置旋转的正交坐标系是比较理想的.     

运动平台双IMU与视觉组合姿态测量算法

快速、准确地获取被测物体的姿态信息,对于航空航天、工业生产等领域都具有重要意义。相较于单IMU测量物体相对于惯性坐标系的姿态,在未知平台的运动状态的情况下,采用双IMU实现物体相对于运动平台坐标系的姿态测量。将IMU测量速度快、短期精度高的特点与视觉测量误差不随时间发散的特点相结合,研究运动平台上双IMU与视觉组合姿态测量算法。提出了一种多速率自适应拓展卡尔曼滤波（MAEKF）算法来融合IMU与视觉的测量结果。采用正交双矢量标定法与q-method实现惯性测量中的坐标系标定。实验证明,该组合姿态测量算法能快速、准确地测量被测物体相对于运动平台的姿态。     

与轨道校正相协调的航天器重新定向的优化控制

本文研究航天器运动控制的姿态定向模式与轨道校正模式的优化协调问题,既研究了解决该问题的一般方法,又具体提出了航天器的旋转及轨道运动的协调控制问题,文中给出了空间站适用的与轨道校正相协调进行的航天器姿态重新定向控制的具体算法,表明了航天器姿态定向与轨道高度保持协调控制有高效率,列举了两种发动机安装模式的数学仿真实例,给出了效率指数的评估值以及旋转次数确定时算出的校正速度值。     

非接触式人体测量中的图像畸变校正方法

分析了光学成像系统产生几何畸变的原因,并根据光学成像原理提出了图像校正的数学模型和方法.通过实验对摄取的数字图像进行透视和几何畸变校正,确定对应元进行三维重建,获得了人体特征线的有效信息.     

非正交三维天线用于电磁敏感系统的误差校正

就电磁敏感系统的随机误差校正提出了一种新的处理方法,该方法将原有的三维正交环形天线旋转变换为非正交三维环形天线,并进行了算法的相应改进,数值模拟结果表明:在同等条件下;当θ处于大角度区域时,该算法能将系统的误差降低到5°以下,当θ处于其他区域时,误差可降低到0°左右。     

基于单片机的磁通门传感器非正交性校正研究

为提高对磁通门传感器误差校正的能力,该文提出基于单片机的磁通门传感器非正交性误差校正方法。构建磁通门传感器非正交性约束参数模型,结合PI调节器对磁通门传感器的节点进行部署设计;在输出振荡模式约束下设计磁通门传感器的组网结构,结合ZigBee组网协议实现传感器路由探测;在自适应反馈调节方法的约束下,结合最短路径寻优控制过程实现磁通门传感器非正交性误差补偿抑制,通过自适应扩频处理方法对传感器的信道输出进行补偿,并提取传输信道的关联特征量,结合信道均衡控制方法进行磁通门传感器网络的输出误差补偿;采用单片机对磁通门传感器校正过程进行集成控制,提高磁通门传感器输出过程的自适应信息处理能力。仿真结果表明,采用该方法进行磁通门传感器非正交性误差校正过程的稳定性较好、传输损耗较少,输出结果误码率较低,有效提高了传感器的信息输出的准确性。     

车载姿态测量系统的开发

开发了一种基于FPGA的捷联式车载姿态测量系统.自主设计了微惯性测量单元(MIMU)和基于USB2.0接口的数据采集卡,并应用Visual Basic 2005开发了数据采集与处理软件,最后通过实车道路试验对本测量系统的可行性进行了验证.     

非接触目标相对姿态测量方法研究

针对空间中非接触目标相对位置、姿态角测量问题,采用双目摄像机、电控角位移台和电控旋转台建立物体相对姿态测量系统。提出了一种利用双目视觉结合物体刚体运动学原理,利用Harris算子提取物体特征角点进行相对姿态角解算。将卫星模型作为实验对象,运动过程中进行了非接触目标相对姿态测量方法的验证试验,实验结果表明姿态角测量误差小于±0.56°,证明了算法的有效性。     

航空摄影测量中位置姿态测量系统的现状分析

位置姿态测量系统的出现,有力推进了航空摄影测量技术的发展.位置姿态测量系统辅助数字相机航空摄影测量技术的成熟,使位置姿态测量系统成为当前研究的一个热点.本文在对当前应用于摄影测量的国内外各种位置姿态测量系统产品比较的基础上,总结当前国产位置姿态测量系统与国外产品存在的差距并进行展望.     

硅微陀螺仪闭环正交校正研究

针对硅微陀螺仪中正交误差的来源进行了分析,设计了一种基于正交校正电极的闭环控制回路。该电路通过正交校正电极产生静电耦合刚度,以此来抵消结构耦合刚度,从而抑制正交误差。给出了设计方案的原理框图,利用Simulink对整个控制回路进行仿真,仿真结果表明该方案能够较好地抑制正交误差。对加入正交校正前后的硅微陀螺仪样机进行了测试,实验结果表明加入闭环正交校正后,陀螺仪样机的正交误差信号已基本消除,零偏稳定性较校正前提高了一倍以上。     

基于捷联惯导姿态的外测跟踪部位修正方法

为在外测数据处理中获取更高精度目标部位修正结果,解决已知目标几何尺寸难以精确修正的问题,提出采用捷联惯导系统姿态修正跟踪部位的方法.根据捷联惯导系统遥测四元数信息计算姿态旋转矩阵,利用外测处理中各个参照坐标系的相互关系,修正垂线偏差的影响,实现跟踪部位位置参数保精度修正.通过测试场景仿真计算,与常用速度矢量修正法进行比较、验证,结果表明姿态修正方法精确可行、结果正确,满足数据处理的精度要求和结果评定需要.     

Optotrak系统在风洞模型变形与姿态测量中的应用研究

风洞试验中模型的变形量与空间姿态角是非常重要的参数,变形量可用于CFD修正,而模型姿态角的准确度直接影响到试验数据的质量和特性.为了准确获取这些参数,介绍了一种基于三线阵CCD交汇原理的光学测量设备——Optotrak系统,以及应用该系统开展的测量试验技术.通过在沿翼展方向的多个剖面上安装Marker点,获取模型在不同...     

浮空器惯性姿态测量系统冗余CAN总线设计

为满足浮空器惯性姿态测量系统在高空长航时环境下对CAN通信高可靠性的要求,设计了一种双CAN总线全系统冗余方案。采用两片集成度较高的LPC11C24微控制器,在DSP+FPGA架构的导航计算机上搭建冗余系统,并结合上位机对该系统进行了测试与验证。测试结果表明,该冗余系统通信功能正常。当主CAN出现故障时,从CAN投入运行,有较好的容错性,在不增加成本和空间的前题下,提高了惯性姿态测量系统的可靠性。     

基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计

由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射,并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点,设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统;该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,通过采集红外传感器的姿态信息,进行姿态解算,进而获得无人机的姿态角;同时分析了太阳干扰对实验的影响。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能有效满足一般无人机姿态测量的要求。     

提升容器横向偏移惯性测量法的误差分析与校正

针对超深矿井提升装备需要增加提升容器横向偏移测量的问题,根据其小量程、高精度、抗干扰的测量要求,提出一种基于MEMS传感器的惯性测量方法.采用惯性测距原理进行横向偏移测量,分析了倾斜角、随机误差和速度残值三种主要误差源,提出了对应的动态均值、阈值设置和速度残值校正与补偿三种校正方法,结合提升容器的运行特点消除累积误差,并在液压移动平台上进行实验.结果表明:误差校正方法可有效抑制误差,横移测量精度在5 mm以内,惯性测量方法是一种超深矿井提升容器横向偏移测量的有效方法.     

基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法

单轴红外姿态测量系统在测量小型无人机姿态角时存在盲区,通过增加一组与原轴线相垂直的红外传感器,形成双轴姿态测量系统,对盲区进行补偿。两组红外传感器一定有一组位于倾角可测区域,通过测试目标轴的输出温差的大小,判断位于可测区域的轴线,可实现对目标轴姿态角的解算。首次采用数字式输出红外热电堆传感器设计实现了180°无盲区的姿态角测量模块,经过测试,其静态误差小于2°。     

神经网络补偿算法在基于MEMS的姿态检测中的应用

针对基于微机电传感器的姿态检测领域存在的姿态测量误差问题,为进一步提高姿态检测的精度,提出了一种基于神经网络的姿态估计误差补偿方法。采用开源的微型飞行器在室内环境进行真实飞行实验采集的数据集,借助BP神经网络的非线性映射能力,建立了关于微机电传感器的输出与姿态估计误差之间的姿态误差补偿模型;根据微机电传感器的输出信息,直接预测得到横滚角、俯仰角和偏航角的误差补偿角度。实验结果表明,利用所提出的神经网络进行姿态补偿之后,姿态估计误差大大减小,表明神经网络对于提高姿态检测的精度具有一定的作用。     

一种图像测量系统的现场标定和畸变校正方法

提出了一种图像测量系统的现场标定和分区线性畸变校正方法,靶标件采用一加工有一个圆孔的工件,以圆心为特征点,标定时,CCD摄像机沿着系统的导轨移动,计算图像中圆心位置并读取导轨光栅尺数值,可以获得多组标定特征点。用中心部分特征点求出标定参数,从而计算出图像中各点的畸变值,进行分区畸变校正。     

SPI串行Data Flash在MEMS姿态测量系统中的应用

基于MEMS传感器的姿态测量系统以体积小、功耗低、实时性好、方便使用等优点而得到广泛应用,传感器信息除用于实时处理进行姿态解算以外,更需要长时间保存以达到校对、仿真、数值分析等多种用途。针对大容量存储在实际使用中疑难较多的问题,主要介绍了大容量Flash存储器AT45DB321D在姿态测量系统中的应用,描述了其基本性能及在姿态测量系统中的硬件连接和软件设计,重点讨论了利用单片机I/O接口模拟SPI操作以及操作指令的具体实现等问题。