CCD相机靶面倾斜误差修正应用研究

分析了光电经纬仪CCD相机靶面倾斜所带来的测量误差,解析了靶面倾斜时目标相对于光电经纬仪视轴的真实脱靶量和CCD靶面所读出的脱靶量之间的数学关系,给出了倾斜检测的方法及误差消除的数学公式,实践证明,本方法能较好地修正对CCD相机靶面倾斜对装备测量带来的影响,提高了测量精度.     

GPS辅助的SINS系统快速动基座初始对准

为实现基于优化的动基座对准算法(OBA)对陀螺仪误差的估计,并使其能够应用于低精度SINS系统中,将自适应无迹卡尔曼滤波算法与OBA算法相结合,提出一种新的由GPS辅助的SINS系统快速动基座对准（FIMA）算法.该算法首先推导了陀螺仪常值漂移与失准角之间的关系,并以此构建非线性系统状态方程,然后用重力加速度和GPS输出速度的积分构建量测方程;由于系统存在非线性,提出使用UKF算法对失准角以及陀螺常值漂移进行估计;由于量测方程由速度和重力加速度的积分构成,量测噪声协方差难以确定,引入自适应滤波算法对量测噪声实时估计. 跑车实验结果表明:对于低精度SINS系统,该算法可在15 s左右将航向角误差收敛到3°以内,在3 min以后航向角误差可收敛到1°以内;与传统非线性动基座对准算法以及OBA算法相比,该算法可在无任何初始姿态信息的条件下快速对准,且能够对陀螺常值漂移进行在线估计和载体系失准角补偿,提高了动基座对准的精度和收敛性能.     

高定位精度转台检测系统调整误差补偿

某用于实验室激光通信实验的转台要求具有±1.5″的定位精度,为了对该高定位精度转台实施检测,搭建了由24面棱体、定心装置、0.2″二维光电自准直仪和支架组成的高精度测角系统,对该测角系统进行了准直误差理论分析。结果表明:多面棱体偏心对定位精度的测量结果影响很小,一般可以忽略,但自准直仪的调整误差对高定位精度的测量影响很大。为了消除该系统误差,在理论分析的基础上,提出了一种基于角度标定的调整误差补偿的方法并进行了实验验证。通过精细调整减小调整误差方法测得转台定位精度σ为0.936″,而采用新补偿调整误差方法测得定位精度σ″为0.922″,σ″相对σ的相对误差为-1.496%,且满足转台定位精度要求。实验结果证明了本文方法的快速性和可靠性。     

感应同步器测角系统误差建模

为了提高测角系统的精度,建立了基于离线数据辨识的误差补偿模型.根据实际测量得到的测角系统在一个机械周期内(0°~360°)的全零位误差数据和多个检测周期内的细分误差数据,提出了一种基于FFT分析结果与误差机理模型相结合的建模方法,利用测角系统的误差与感应同步器自身误差之间具有强相关性的特点,用离线数据辨识的误差模型对在线数据进行实时补偿.仿真结果表明,建立的零位误差和细分误差补偿模型将测角系统的全误差从±15″减小至±2.″与传统的误差模型比较,该模型适用性广,有较高的补偿精度.     

经纬仪对准动态靶标的方法研究

动态靶标是一种在室内检测光电跟踪测量设备的装置,经纬仪在检验各项精度指标或调试伺服跟踪系统前都需要动态靶标和经纬仪的相对位置满足动态靶标按预定轨迹旋转一周,经纬仪通过调整方位和俯仰姿态都能够捕获到靶标(简称经纬仪对准动态靶标).首先介绍了传统的经纬仪对准动态靶标的方法,指出了其四方面的局限性,进而提出一种应用角度测量指向装置的经纬仪快速对准动态靶标方法,阐述了该方法所用角度测量装置的具体结构和对准靶标的具体实现过程,接着对应用角度测量装置对准靶标的主要误差进行了分析,最后总结了这种方法的优势.具体使用结果表明,该方法可以显著提高经纬仪对准靶标的工作效率.     

一种基于图像的光学系统测角精度检测方法

测角精度是光学系统的重要技术指标。针对传统的电子经纬仪测角精度检测方法测量数据少、扫描方向单一导致测量结果不准确,提出了一种改进的检测方法。调整电子经纬仪,使电子经纬仪发射的电十字通过光学系统成像在CCD视场中,旋转电子经纬仪以点阵形式,对光学系统各个方向进行扫描,计算机实时采集电十字图像。对采集的电十字图像,通过基于小波变换的变分Retinex算法增强图像对比度,采用OTSU阈值分割背景和目标,采用投影算法及二项式曲线拟合将电十字中心定位到亚像素级。对最终获取的电十字中心点阵数据通过径向基函数进行曲面插值,解算出基于整个CCD像面的测角精度。实验结果表明：该方法的测量精度达到0.1μrad,测得的光学系统测角精度提高了0.01mrad,检测的测角精度更加准确。     

圆光栅偏心对仿真转台角位置精度的影响

为了满足仿真转台角位置精度的指标要求,减小圆光栅安装偏心引起的角位置误差,本文提出了运用最小二乘拟合对该误差进行修正的方法。首先介绍了仿真转台的工作原理并给出了角位置精度的技术指标,然后理论分析了圆光栅安装偏心引起的测角误差与转角的规律,运用最小二乘拟合对测角误差进行修正。通过对比,修正后的测角误差明显小于修正前。结果表明,最小二乘拟合方法能够有效地修正圆光栅安装偏心带来较大的测角误差,使得角位置测量精度满足±4″指标要求。     

光电经纬仪利用雷达距离数据实现单站定位方法研究

为了解决经纬仪快速定位问题,提高其使用效率,提出利用在光电经纬仪附近同站住两维雷达距离测量数据,结合光电经纬仪俯仰角测量数据,将雷达测量的相对于目标的距离数据转换到经纬仪相对于目标的距离数据,从而实现单站定位方法.经过误差分析表明,定位精度小于5m,满足对目标定位精度要求.同时经纬仪不需要与其它经纬仪交会即可对目标定位,减小了经纬仪对布站的限制.     

感应同步器测角系统误差调整与补偿

分析了引起感应同步器测角系统一次谐波和二次谐波误差的原因,提出了对一次谐波进行补偿及对二次谐波进行调整的方法,并设计了一次谐波误差的补偿电路,通过实测数据并用谐波分析的方法对两项误差进行补偿与调整,提高了感应同步器的测角精度。     

提高光电式日照计测量精度方法的研究

为了提高总辐射光电式日照计日照时数测量的准确度,通过研究光入射角度的余弦特性对日照计测量精度的影响,提出一种根据太阳高度角变化信息(即时间,地理位置得到光入射到日照计角度信息)对日照计时数采集的太阳辐照度进行误差修正的方法。实验结果表明该方法能够有效修正太阳高度角变化对日照计造成的不良影响,对采集到的日照时数进行统计,应用该方法能够使总辐射光电式日照计日照时数累计误差提高一倍,满足了气象部门日照时数优于10%的测量要求。     

一种基于恒光程的二维小角度测量系统

大多数光电自准直仪在非恒光程的精密测量中,光电接收器件所接收到的光斑形状随接收位置的变化而变化,导致信号接收误差,设计了一种新型的光路系统,以保持激光束光路的光程恒定,使接收光斑形状的稳定.采用这种系统实现二维小角度的测量,可实现对阿贝误差的实时动态补偿.     

电力参数测量误差分析及改进方案的实现

分析了电力参数微机监测中的直接采样计算法与谐波分析法的误差 ,并提出了减小误差的方法。采用硬件锁相倍频技术和加窗的复序列FFT算法 ,研制了电力参数网络化测量装置 ,给出了装置软硬件设计方法 ,采用了高速A/D转换器ADS7864实现对 6路信号同时采样 ,避免了由于不同时采样而造成的相位差 ,提高了测量的精度     

利用PSD进行炮口角测量的方法研究

在常规兵器试验中，炮口角测量是火炮试验中的重要项目，为提高试验效率和检测精度，采用先进的传感技术是一种行之有效的技术途径。给出了基于激光准直技术、位置传感器(position sensing detector，PSD)技术实现火炮炮口角自动化高精度测量的方法、原理及测试系统结构；针对该系统中的机械装置、电子系统及光学系统引入的许多系统误差，重点分析了这些误差产生的原因；提出了减小这些误差影响的方法，并采用误差理论分析了系统的测量精度。     

近场测量中电缆摆动引起的相位误差的分析和补偿

对近场测量系统中由于电缆摆动引起的相位测量误差进行了实验分析,利用定向耦合器对相位的误差信号进行了提取,并进行了相应的计算机处理.结果表明,利用定向耦合器可以实现对该相位误差的修正.由于结构简单,架设方便,该方法在近场天线测量中有较为广阔的应用前景.     

北斗卫星监测大跨桥梁基础变位算法

为实现北斗卫星定位系统(BDS)对大跨桥梁基础变位的连续监测和最终沉降量预测,需要消除卫星信号采集过程中的各种误差影响.本文提出通过平稳小波变换消除卫星信号中的多径误差;并将随机噪声简化成高斯白噪声模型,结合自相关函数噪声判定准测和经验模态分解降噪方法,降低信号中的随机噪声成分.为满足大跨桥塔沉降观测精度需求,采用双曲线模型定义北斗卫星监测数据和精密水准方法测量的桥塔沉降数据;以施工过程数据和模型化沉降数据作为输入层,通过BP神经网络建立不同数据间的非线性映射关系,实现北斗卫星实时测量数据的纠偏处理.最后,以某在建超千米公铁两用斜拉桥基础承台建立的北斗卫星沉降测点采集数据为例,根据3倍中位差原则去除北斗卫星采集数据的坏点,采用线性插值补偿丢失数据,通过本文方法降噪和纠偏后得到大跨桥梁基础承台沉降实时数据.与精密水准测量结果比较,本文方法具有亚毫米精度,满足大型桥塔结构沉降的连续观测和最终沉降量预测要求.     

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.     

基于等精度测量原理频率计的设计与实现

以单片机为核心控制器件,采用等精度同步测量技术,设计了具有量程自动切换功能的频率计。在阐述系统工作原理和构成的基础上,对系统的测量误差进行了分析。实际测量结果表明：该频率计可以实现对频率范围0.1Hz~30 MHz的信号进行频率测量,测量精度在0.01%以内,且不随被测信号频率的变化而变化。     

一种高精度超声波测距仪测量精度的研究

在超声波测距技术中,通常受温度的影响和传播声时(TOF)的检测误差,使得超声波测距的精度不高.为了提高超声波测距仪的测量精度,针对传统超声测距仪在结构上进行了改进,安装了具有温度补偿功能的标准校正器具;同时,根据回波信号的传输特征,利用小波分析法对回波信号进行运算处理,提出了基于小波包络原理的峰值检测方法.试验结果表明:这些技术显著提高了超声测距的精度并增强了超声检测的可靠性.     

基于FPGA的变压器介质损耗的在线监测系统

设计了一种新型高精度的数字变压器套管末屏介质损耗在线监测系统.通过利用FPGA(现场可编程门阵列)作为主控芯片,同时实现系统测频、相位差校定等功能,可以有效消除由于硬件电路元件参数不一致及元件零点漂移等原因引起的相位测量误差,同时考虑到电源频率波动、电网谐波影响等原因引起的频谱泄漏和栅栏效应带来的误差,采用加窗FFT算法对介质损耗角进行软件计算.通过软硬件方法结合可以大大提高系统的测量精度,同时可以充分利用FPGA的并行处理能力实现多任务及内部IP核来极大的简化系统硬件结构设计.经过实验室和现场测试结果表明,该系统具有较高的测量精度.