一种振梁式加速度计非线性度参数的自动测量装置设计与实现

目前,振梁式加速度计非线性度参数测量方法主要是将加速度计固定在离心机转台上,人为手动控制离心机转台转速,稳定后记录加速度输出;待所有加速度值测试完成后,通过数据处理软件计算出非线性度参数;但该方式效率较低,且一般都是单套产品进行测试,不适合大批量产品产生需求;鉴于解决上述测量效率问题,满足产品的批量生产需求,本设计提出一种测量方法,即同时测试多套振梁式加速度计非线性度参数的自动测量装置;试验结果表明：文章设计的测量装置,不仅实现了自动化进行多套加速度计同时测量,提高了测量效率,而且提出了一种便捷计算加速度计到离心机中心距离半径的方法,从而计算出实际作用于加速度计的g值,提高了测量精度。     

大视场双目立体视觉的摄像机标定

针对大视场视觉测量应用,在分析摄像机成像模型的基础上,设计制作了可自由转动的十字靶标,实现了大视场双目视觉摄像机的精确标定。将十字靶标在测量空间内多次均匀摆放,两摄像机同步拍摄多幅靶标图像。由本质矩阵得到摄像机参数的初始值,采用自检校光束法平差得到摄像机参数的最优解。该方法不要求特征点共面,仅需要知道特征点之间的物理距离,降低了靶标制作难度。采用TN3DOMS．S进行了实测,在1500mm×1500mm的测量范围内测试标准标杆,误差均方值为0．06mm。     

一种矿井风量检测仪的设计

针对目前采用机械式或电子式风速计以及米尺或皮尺测量井巷风量方法存在效率低、精度低、准确性差等问题,提出了一种可实现多参数自动测量的矿井风量检测仪的设计方案,介绍了该检测仪的组成、测量原理及软件设计。该仪器采用超声波探头及超声波时差法测量井巷风速,采用激光脉冲法测量测点与巷壁的距离,经计算得出巷道断面积,将校正后的风速与巷道断面积相乘即得到风量值。试验结果表明,该检测仪测量快速,精度较高。下一步将在井下测试该检测仪的准确性。     

线结构光传感器参数现场标定方法

为了精确、快速、高效地标定线结构光传感器参数,提出了一种线结构光传感器参数现场标定方法。根据摄像机标定方法,并结合L-M非线性优化算法对摄像机内外参数及镜头畸变系数进行标定。拍摄不同姿态下的平面靶标图像,利用靶标图像计算摄像机外参计算靶标上的圆点在摄像机坐标系下的三维坐标,并构建靶标平面方程。将激光线投射到不同姿态的靶标平面上,通过靶标平面方程计算出激光线上点在摄像机坐标系下的3D坐标,由不同位置重构出激光点在摄像机坐标系下的3D坐标来完成光平面参数标定。通过对摄像机参数、畸变系数和光平面参数的标定,重构目标物体进行测试。测量结果表明:该算法能够快速、准确地获取小车车体的三维坐标,并构造出车体的三维模型。该方法适用于大视场的工业现场标定。     

基于CPLD的激光测距板自动化测试系统

为提高激光测距板的功能验证和质量检测的效率,降低诊断和维修成本,设计了一种新型激光距离模拟源,该模拟源可以模拟激光的飞行时间和激光电脉冲的幅值。在此基础上,研发了一套激光测距板的测试系统。主要贡献和创新是,采用CPLD定时控制单元来控制高速模拟开关的通断来模拟出精确的激光飞行时间。采用D/A模块来控制激光回波电脉冲的幅值,通过将高速模拟开关的输出和分压电路的基准电压的叠加得到具有可调幅值的高精度时差的激光回波电脉冲。测试和试验表明激光模拟源可以模拟不同距离的目标,系统可以很好地验证激光测距板的功能和测距性能,特别适合于大规模、批量生产的激光测距板的测试。     

光学镜头调制传递函数的测试

为了定量、客观、全面地评价光学镜头的像质,介绍了光学镜头调制传递函数的测试。先简要叙述了测试的原理,并给出计算公式;然后介绍了测试步骤,其中包括固定、穿轴、测试中心视场和测试轴外视场;最后介绍了测试时的注意事项,包括对测试工装的要求、对测试平面的要求和正、负轴外视场测试值相差较大时的处理办法。     

基于视觉技术的轿车外形轮廓尺寸检测与标定方法

主要研究轿车外形轮廓尺寸检测和标定方法,目的是为了在基于视觉技术的自动检测系统中能够从轿车表面图像信息中快速得到轿车的外形轮廓(长、宽、高、轴距)尺寸。其中关键一步是大视场的视觉系统标定问题。提出一种利用一维靶标对视觉系统进行标定的方法,将一维靶标沿着一个固定点旋转一周,形成一个平面,利用一维靶标上的特定标志点在平面内的不同位置形成一系列标志点,再利用各个标志点的世界坐标和图像坐标之间的数学模型,求解出摄像机的参数矩阵。实验结果表明,实际的轿车外形轮廓尺寸测量值与真值的相对误差均值为0.11%。研究表明,基于一维靶标的标定方法能够准确的检测出轿车外形轮廓尺寸。该方法可实现性好,在智能交通系统中有很大的应用价值。     

基于深度学习的红外目标检测方法

由于背景的复杂性和小目标的多样性,红外小目标已经成为一个挑战;为了解决这个问题,与传统方法不同的是,提出一种基于密度-距离的最新检测方法;首先,对红外图像参数计算引信上的传感器以设置目标检测方法的边界限制;其次,提出了基于密度-距离空间的候选目标检测方法;最后,自适应像素生长(APG)算法用于抑制杂波,从而检测出实际的目标;利用真实红外图像数据库进行了仿真验证,仿真和硬件在环实验实施以验证该方法的有效性;结果表明,红外图像引信上的传感器在弹丸旋转时具有稳定的视场,可以清楚地看到观察红外小目标;该方法具有较好的抗噪性,不同大小的目标检测、多目标检测和各种杂波抑制能力;实验结果表明,该方法对多种不同场景中的信噪比较低的目标具有良好的检测效果,平均检测概率达84%以上。     

路径损耗模型研究及大气折射修正算法仿真

针对海上舰船之间的通信等大区制信道建模,通过与Okumura-Hata模型的对比,指出Longley-Rice模型更适用.为提高测试精度和减少折射误差,采用Longley-Rice模型等效地球半径法修正大气折射误差,这种方法计算简单,但修正精度不高.为此对Longley-Rice信道模型大气折射误差修正方法进行改进,利用电波实际传播路径和收发天线地面水平距离之间的映射关系,改进实际距离的精度,将参数输入距离映射为电波实际传播距离.经数值仿真结果与实测数据比较证实了改进方法的有效性.     

基于机动目标模型的无人机视场跟踪仿真研究

为了跟踪地面机动目标,对无人机的视场进行了研究;分析了视场中目标位置的解算以及飞机、目标与视场的运动关系,并建立了三者的相对位置关系模型,推导出视场对目标进行跟踪的控制量;简要介绍了机动目标的"当前"统计模型及其自适应滤波算法,在该算法对目标跟踪的基础上,可以更准确地计算出视场校正控制量;对视场跟踪进行了仿真验证,利用飞行航迹和目标轨迹模拟,无人机盘旋跟踪地面运动目标,实时计算出偏差角控制量并调整视场;仿真结果表明,视场对机动目标的跟踪效果良好,算法稳定可靠.     

基于单目视觉传感器的车距测量与误差分析

为了解决结构化道路上基于单目视觉的运动车辆车距测量问题,从针孔模型下摄像机成像的基本原理出发,推导出基于图像中车道线消失点的车距计算公式.车距测量结果只与图像中的近视场点到摄像机的实际距离有关,而无需对所有的摄像机参数进行标定.分析了车距测量中的误差因素,并在前方道路上设置已知距离的横向标线,完成了摄像机不同安装高度、俯仰角及方向角情况下的标线距离测量实验.通过与实际距离比较发现,摄像机安装高度与方向角的微小变化对车距测量的影响可以忽略,而摄像机俯仰角的变化将引起较大的车距测量误差.最后,完成了不同距离处前方车辆车距测量实验,实验结果表明:采用上述方法的车距测量相对误差小于3％,具备了较高的检测精度.     

基于LabVIEW的激光引信自动化测试系统软件设计

在激光引信自动化测试系统中,测试参数繁多,测试过程复杂,基于LabVIEW传统设计模式的测试软件在功能扩展、后期维护方面显现出明显不足;针对此问题,提出LabVIEW扩展型生产者/消费者设计模式,以测试仪器为基础,将复杂测试过程分解成多个单一测试步骤,采用面向对象技术降低测试步骤间的耦合度,利用队列状态机控制多仪器协同工作与多线程并行执行,实现测试步骤的有效组合,最终完成复杂的测试过程;通过在激光引信自动化测试系统中的运用表明,基于LabVIEW扩展型生产者/消费者模式的测试软件可扩展性强、维护方便,具有较高的实际运用价值;该设计模式可推广至其他复杂测控软件的设计中。     

洗衣机能效与安全测试系统的研制

针对洗衣机能效测试存在大量人工测试并计算污染布反射率,以及洗衣机安全与能效测试在不同实验室间搬运的问题,运用计算机控制的原理,根据洗衣机能效标准与安全标准规定的测试方法,设计了一套由恒温恒湿试验房、恒温恒压水系统、污染布反射率自动测试系统、电气安全试验系统和数据采集系统组成的洗衣机测试系统.该系统能够自动采集和计算污染布反射率测试结果,并且自动形成测试报表,实现了洗衣机能效测试过程中污染布反射率测试及结果计算的自动化.该系统还可以进行洗衣机的发热试验.     

基于Metrascan与全站扫描仪的交通事故对象测量方法

针对交通事故现场测量的实际情况,提出了一种三维激光扫描和全站扫描仪相结合的对象测量方案。由于全站仪的有效测量距离远、精度高、测量时间短,利用全站仪获取交通事故现场路面的数据信息,弥补传统测量方法的局限性;针对交通事故的对象目标,以三维激光扫描技术得到的点云数据作为基础,全站仪测距技术所测得的数据即可以作为缺失部分点云数据的补充,也可以作为对象目标表面点云数据的核实,实现对象目标表面快速测量。     

一种基于弹道曲线模型的脱靶量测试方法

针对传统的脱靶量测试设备体积庞大、不便移动且测试成本高等缺点,提出了一种基于弹道曲线模型的双目立体视觉的脱靶量测试方法。研究了摄像机的成像模型及坐标系变换,分析了摄像机标定的一般方法,构建了摄像机标定模型,并推导了标定参数的表达式。基于双目立体视觉测试技术设计了弹道曲线模型的弹丸脱靶量测量系统,其测量过程简单且标定结果稳定,可实现弹丸运动目标的快速检测,通过对运动目标的空间定位和轨迹拟合实现了脱靶量的测试。实验结果表明:弹道直线模型和曲线模型均能简便地求解飞行弹丸脱靶量,后者比前者更贴近实际弹丸飞行轨迹,可获得更高精度的脱靶量,弹道曲线模型的脱靶量平均绝对误差(MAE)比直线模型降低了大约一半。     

适用于野外环境的无线测发控系统设计与实现

针对飞行器在野外发射时,对测发控系统提出设备部署时间短、发控距离远、待命时间长和具备安控指令上行功能的需求,设计了一种适用于野外环境的无线测发控系统,通过将常规测发控系统的地面前端设备与器载设备进行一体化设计,简化了器地间电气接口,提高了地面设备的部署速度和可靠性;通过扩频无线上行链路和调频无线下行链路使测发控系统具备1km以上无线测发控距离和最长100km安控指令上行距离且上行链路与常规安控链路兼容;通过对器载数据链和飞控计算机的改进设计,使飞行器具备在发射场长时间低功耗休眠和唤醒后快速发射的能力;通过对地面数据链的改进设计,使其在满足无线指令发送和遥测数据接收需求的同时,兼具对于野外环境的适应能力;设计了多级器载火工品和发动机点火回路的安全管制机制,保证了飞行器在存储、运输和测试过程中的安全性;经过飞行试验,验证了无线测发控系统满足飞行器在野外环境的测发控需求。     

基于BP神经网络的智能轮胎标签仿真研究

为了更加快捷方便地研究RFID标签植入环境与阅读器阅读距离之间的关系,从而预测植入轮胎中的RFID标签的最大阅读距离;利用FEKO电磁仿真软件建立了不同情况下的天线,并仿真得到反射系数S_11,然后用弗林斯传输方程(Friis)计算得到仿真读取距离,再利用MATLAB强大的数据处理能力,建立BP神经网络预测模型,从而建立起标签天线长度、轮胎中标签与钢丝层的距离、轮胎介电常数和已得到的仿真读取距离之间的BP神经网络模型;最后实际测量值与训练后得到的预测仿真值在误差允许的范围内可以认定为实际测量距离;此方法可以通过建立BP神经网络模型,快速方便地在一定精度范围内预测阅读器的阅读距离。     

相控阵天线方向图的近场功率测量法研究

为解决相控阵天线测量场地受限、技术复杂、难以用于实际工作中的问题,提出了一种近场基于功率测量的方法,使用固定探头接收,利用被测天线自身扫描时接收到的功率值获得不同角度方向图数据,而无需测量相位。以线阵为例,阐述了测量基本原理和配相控制的流程,给出了插值计算公式,定性分析了误差来源和影响,仿真实验结果表明,该方法可有效逼近真实方向图。     

基于静态图像的CCD激光测距方法的研究

随着测量技术的迅猛发展，现令对三维深度的测量常用激光测距法。然而，固定摄像机电荷耦舍型CCD器件是一种集成电路，通过CCD可以实现光电转换信号储存、转移（传输）、输出、处理以及电子快门等一系列功能，CCD数据率可调。因此，CCD可适用于动态、静态等各种条件下的尺寸测量。鉴于此，本文从物理光电学及数学角度，采用CCD激光测距法，推导了基于静态图像的CCD激光测距的通用公式。该算法的最大优点是无需进行复杂的迭代计算。大大降低了计算量，且有效的提高了测量精度。分析表明：该方法计算简单、易于实现、实用价值高。     

高精度热电偶测温电路设计与分析

在工业现场影响热电偶测温精度的因素是多方面的,除热电偶本身误差外,主要是输入通道误差、冷端补偿误差和分度表非线性校正误差;围绕以上3个主要因素,设计了一种可应用于复杂工业环境的高精度热电偶温度测量电路,结合设计方案针对于前两种因素在深入分析误差内在机理基础上给出误差计算公式;针对非线性校正误差提出一种等精度最小二乘拟合校正算法,使用该算法可根据校正精度要求,将测温范围自动划分等精度区间与传统插值法相比,在不增加计算量的前提下大大提高了校正精度;提出的误差计算公式和非线性校正方法,对于高精度热电偶测温电路的设计具有适用性和重要的指导性,经实际应用验证设计方法满足了复杂工业环境下高精度的测温要求。