基于卡尔曼滤波的旋转弹药弹体磁场校正方法

针对弹体磁场严重影响旋转弹捷联地磁传感器的测量精度这一问题,提出一种基于卡尔曼滤波算法(Kalman filter, KF)的弹体磁场校正方法。利用固定磁场和感应磁场模型,将弹体磁场误差系数转换到椭球参数方程上,从而得到卡尔曼滤波的观测方程。为提高算法的鲁棒性,采用事先标定法建立初始条件。根据卡尔曼滤波原理,给出辨识参数在线更新的实现步骤,推导弹体磁场的校正过程。仿真试验中,通过事先标定法选取初值提高待估参数2倍的收敛速度。转台试验中,弹体磁场校正后的磁测误差接近磁传感器的测量噪声,滚转角解算精度优于1°。试验验证该算法可在线更新弹体磁场误差系数,实现弹体磁场的高精度补偿。     

地磁姿态检测系统弹体摆动误差 分析与补偿方法

针对地磁/GPS组合姿态检测系统测量精度受弹体摆动影响较大的问题,在分析地磁/GPS组合姿态检测系统的弹体摆动误差的基础上,提出了基于地磁陀螺组合的姿态检测方法,建立了地磁陀螺组合姿态检测模型,利用两轴MEMS陀螺测量的角速率实时积分求解弹体偏航角,结合地磁模块输出的三维地磁分量,组合求解弹体姿态信息.结果表明,与地磁/GPS组合方案相比,增加陀螺模块可消除滚转角和俯仰角随弹体摆动而产生的误差波动,测姿能够适应各种运动环境变化,并保持良好的稳定性.     

弹道修正弹固定鸭舵测姿方法研究

在弹道修正弹中,弹体的各种姿态多用地磁传感器、陀螺仪和加速度测量,由于结构限制,无法在修正鸭舵上直接安装各种测姿传感器.为此,阐述磁阻传感器姿态测量原理,提出一种以地磁传感器为主要测量元件,霍尔传感器辅助测量鸭舵滚转角的测量方法.通过制作试验样机对该方法进行实验验证,通过实验数据的误差分析确定了该测姿方法的可行性.     

任意姿态变化下的磁通门传感器误差校正

三轴磁通门传感器随着姿态变化存在空间转向差,主要原因为轴间非正交性、各轴刻度因子误差和零偏误差,需要研究校正方法,提高测量准确度.选择稳定的磁场环境,对德国的一款DM系列高精度三轴磁通门传感器进行标定.研究了传感器姿态在空间中任意变化;提出采用最小二乘法对磁通门传感器校正参数进行准确估计并校正该点转向差;传感器在验证点...     

基于EKF的地磁/陀螺信息融合姿态测量算法研究

针对智能弹药机动飞行中仅利用地磁信息制导时无法实现全姿态角解算的问题,提出一种采用三轴陀螺仪角速率信息辅助三轴磁传感器信息进行弹体姿态角解算的EKF融合算法。算法利用磁传感器测量模型和四元数微分方程建立观测方程和状态方程,并分别对非线性的系统进行线性化得到卡尔曼滤波方程。通过在高速飞行仿真转台上进行半物理仿真试验,最终全姿态角的解算实现对地磁/陀螺信息的融合。经过对仿真信号的处理,在弹体俯仰角±30°变化的情况下,该EKF融合算法解算滚转角和俯仰角比传统单纯依靠地磁信息进行滚转角和俯仰角解算的精度提高近一个数量级,并且解算偏航角误差在1°以内。     

基于MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统

提出了一种基于低成本MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统,包括MEMS速率陀螺、MEMS磁强计、单轴MEMS加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波（EKF）的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加速度传感器和三轴磁强计来补偿陀螺漂移和姿态角误差,利用扩展卡尔曼滤波方程消除瞬时干扰,实现高动态姿态测量.系统的仿真和高动态实验表明,姿态测量动态精度低于5°,静态精度低于0.7°.     

基于地磁和超声波传感器的可靠无线车辆检测算法

针对传统基于地磁传感器检测精度容易受相邻车辆干扰,车辆检测器误判率较高、可靠性较差的问题,进行了一种结合地磁传感器和超声波传感器的新型车辆检测器研究,以提高检测的精度和可靠性。地磁传感器用于检测磁场强度,当检测到磁场强度连续变化时假定车位状态发生变化,此时唤醒超声波传感器进行融合判断,以降低单纯依赖地磁传感器的误判率。实验结果表明,基于双传感器的车辆检测算法在准确率上较传统的地磁车位检测器提高了8. 3%,且在提高准确率的同时也通过算法优化保证了检测器的低功耗。进行的研究在车辆检测器设计方案和检测算法方面做了创新工作,同时对影响检测器性能的因素进行了讨论,为低功耗、高可靠性车辆检测器的研发提供了参考依据。     

基于椭球假设的三轴加速度计无依托校准方法

针对现有航姿测量系统三轴加速度计校准方法成本高、精度低以及现场校准能力不足的问题,本文提出了一种基于椭球假设的无依托现场校准方法.首先,根据传感器的灵敏度、偏置以及非正交耦合因素对加速度计的影响,建立了误差椭球校准模型.该模型将三轴加速度计的校准过程转化为将椭球面还原成圆球面的几何变换过程,使得校准参数由15个减少到9个,同时克服了部分非正交耦合参数难以辨识的问题.其次,构造了变权值似然目标函数,根据加速度计测量值的方差调整权值大小,从而降低了测量噪声对校准结果的影响.最后,运用粒子群优化(PSO)算法求解几何变换参数的最大似然估计值,并利用椭球校准模型对三轴加速度计进行校准.实验结果表明,采用椭球假设无依托现场校准方法不依赖外部辅助姿态信息,可在现场将航姿测量系统的倾角误差降低为校准前的1/5,满足了航姿系统的使用需求.     

一种地磁传感器对电磁舵机的抗干扰方法

为了消除电磁舵机对基于地磁传感器的滚转角检测系统的干扰,根据电磁舵机工作时交替产生方向基本相反的干扰磁场的特点,以干扰较弱的方向作为地磁传感器的测量方向,并采用数字滤波器抑制电磁舵机对地磁传感器的干扰.设计了四阶IIR巴特沃斯低通滤波器,提出了预装载延时相位的补偿方法,并计算了相位装载值曲线.实验表明,IIR巴特沃斯低通滤波器能够有效地减小电磁舵机对地磁传感器的干扰,并且预装载延时相位补偿能够消除信号延时的影响,保证基于地磁传感器的滚转角检测系统工作的可靠性和准确性.     

用蚁群优化算法进行误差修正的手臂姿态跟踪的研究

为了提高人体手臂运动姿态跟踪的精度,提出了一种采用蚁群优化(ACO)算法修正误差的手臂姿态跟踪方法。该方法基于对姿态测量单元中加速度计的误差模型的分析,采用ACO算法进行误差模型参数拟合以修正加速度计的静态误差;应用卡尔曼滤波算法对MEMS加速度计、磁力计和陀螺仪数据进行数据融合,得到肢体姿态最优估计;采用了手臂肘关节的几何约束模型,对手臂姿态跟踪过程中因噪声扰动和肌肉变形产生的随机漂移误差进行补偿,得到手臂关节的正确位置估计。试验表明,该方法有效地降低了传感器噪声所引起的漂移,提高了位置测量的准确度和稳定度。     

一种测斜仪安装位置误差补偿方法

旋转导向钻井时,因测斜仪各轴与理想坐标系各轴不重合,引入位置误差,降低了测量精度.论文提出一种安装位置误差模型及补偿方法.首先,将传感器的3轴看成3个独立的空间轴,通过包含3个轴的理想正交坐标系的多次坐标变换,得到包含各自位置误差在内的旋转矩阵;然后,通过特殊位置点的测量值和理论值求得一个补偿矩阵;最后,将3轴的传感器测量结果解耦,实现对安装位置误差的校正.实验表明:该方法能较大幅度降低安装位置误差,提高测量精度.     

一种全固态航向传感器的数学模型及误差校正

介绍了一种船用无陀螺全固态航向传感器.它由3个磁传感器、3个加速度计和1个温度传感器组成.由磁传感器感知地磁场强度方向信号,产生输出信号,经滤波、放大,通过A/D转换进入CPU,再用加速度计测得的3个相互正交的重力加速度信号对地磁信号补偿,经过计算和温度补偿得到航向角和倾斜角信号,最后,通过RS232输出,大大减少了因漂移带来的误差.     

五轴数控机床的空间误差建模与解耦补偿分析

针对五轴联动数控机床的位置与姿态误差补偿过程中各运动轴的误差补偿量与刀具和工件间的误差值耦合关系较为复杂的问题,在解析五轴机床运动学方程的基础上,利用多轴机床的误差运动学原理,建立了用各运动轴坐标系变换矩阵描述的机床误差模型.基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动轴的位置与方向的...     

MEMS三维微触觉力传感器标定方法

针对一种微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)三维微触觉力传感器,采用悬臂梁弯曲变形获得了标准微小力信号,通过测量传感器敏感梁弹性导致的传感器测杆的微小位移量,对标定过程中的误差进行了补偿,实现了三维微触觉力传感器的精确标定.建立了MEMS三维微触觉力传感器标定系统,对悬臂梁的弹性系数进行了标定,对传感器测头输出的微小电压信号设计了线性化的信号调理电路.标定过程中考虑了由于传感器敏感梁弹性变形导致的传感器测杆的微小位移量对标定精度的影响.采用高精度的纳米测量机(nano-measuring machine,NMM)对传感器测杆的位移特性进行测量,利用该参数对传感器的力特性系数进行误差补偿,最后根据传感器输出的初始电压和力特性系数建立了传感器的力特性输出方程.     

基于铯光泵磁力仪的地磁噪声补偿技术

针对高灵敏度磁传感器的计量与标定,开展了基于铯光泵磁力仪的地磁噪声补偿研究.在原子谱灯铯光泵磁力仪基础上,用激光替换原子谱灯作为铯光泵磁力仪的光源,设计激光光泵磁力仪,应用于地磁噪声补偿系统,再通过实验对基于以上两型光泵磁力仪地磁噪声补偿系统的磁场补偿能力并进行了分析,实验研究结果表明,基于以上两型铯光泵磁力仪的地磁噪...     

基于BP神经网络的磁通门传感器温度误差补偿

三轴磁通门传感器受温度影响明显,严重影响其测量准确度,需要研究补偿方法,提高测量准确性.在不同磁场环境下,利用无磁高低温试验箱对传感器输出值温度特性进行了测试,并采用BP神经网络的方法进行温度补偿.分别阐述了设备操作过程及数据处理方式.采集传感器在不同温度下的测量数据样本;将BP神经网络应用于温度误差模型的非线性辨识,...     

基于BP神经网络的传感器非线性补偿

由于传感器本身的非线性特性以及传感器在测量过程中外界环境因素的影响,使得传感器的输入输出特性呈现出非线性.讨论了BP神经网络模型在传感器非线性补偿中的应用.给出了相应的补偿方法,即采用两个相同的传感器对同一被测量进行测量,其测量结果作为神经网络模型的输入,经过补偿后的传感器具有线性的输入输出关系.采用递推预报误差算法训练神经网络,具有收敛速度快、收敛精度高的特点.试验结果表明,应用神经网络对传感器的非线性进行动态补偿是一种行之有效的方法.     

全光路像差校正自适应光学系统中共模波前传感器标定方法研究

根据光波在介质中的传播规律,首先详细分析了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,然后对常规方法标定共模波前传感器后的系统校正残余误差作了分析,并从校正残余误差和操作的简易程度两个方面分析了常规方法标定共模波前传感器存在的缺点,最后针对全光路像差校正自适应光学系统的特点,提出了两种新的共模波前传感器标定方法,详细推导了两种方法标定共模波前传感器后全系统的校正残余误差.结果显示,两种方法标定共模波前传感器后,其校正残余误差只与常规方法标定共模波前传感器后系统的校正残余误差中的一种误差有关.     

基于NSGA-Ⅱ&BP的应变片式压力传感器温度补偿研究

应变片式压力传感器容易受到温度的影响,需要对该传感器进行温度补偿,针对该问题提出一种带精英策略的快速非排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与BP神经网络相结合的软件补偿模型。该模型将BP神经网络中2个输出值与期望值误差作为NSGA-Ⅱ同时寻求最小的2个目标,对BP神经网络初始权值和阈值进行优化,克服单一BP神经易陷入局部极小值的缺陷。通过该算法模型对不同温度下压力传感器的输出值进行数据融合,研究结果表明,补偿后的传感器零位温度系数(α_0)和灵敏度温度系数(α_s)均提高两个数量级,从而证明NSGA-ⅡBP算法的温度补偿模型可以有效提高该传感器的温度稳定性。     

16项自动磁补偿系统

根据飞机小幅度机动下的磁干扰场方程,用测地磁补干扰的方法,设计出以16位微机为中心、以三轴矢量磁力仪为航向姿态敏感元件的自动磁补偿系统。它解算一组数字补偿量,自动修正,摒弃了磁补偿附加线圈。使用本补偿系统6分钟即可完成16项系数的计算。