GPS测姿系统仿真实验研究

众所周知,海上、空中、陆地上的运动物体往往需要知道其姿态,并根据其姿态进行实时控制。采用惯性系统来实现的测姿,设备复杂,价格昂贵,难以推广,而研究的以GPS接收机为基础的多天线姿态测定系统正克服了这些缺点。着重阐述了单历元GPS测姿算法,通过提取两个独立的GPS OEM传感器来接收信号进行差分计算,从原始数据消除误差后解算出载体的指向。这种由两块单频接收机和信号处理器实现的差分测姿系统有很好的应用前景。     

基于最小二乘法的GPS多天线测姿及精度分析

阐述GPS测姿基本原理和采用多天线测姿方法,针对影响GPS测姿精度因素进行分析,提出应用最小二乘法进行载体姿态参数计算和动态模糊度解算的方法.比对试验和精度分析表明,使用最小二乘法进行载体姿态确定是最优的,使用最小二乘搜索法进行动态模糊度解算是非常有效的.     

基于GPS与惯性组件的复合测姿系统设计

针对微小型载体空间有限而无法安装大型测姿系统,提出了一种低成本的微型复合测姿方案.复合测姿系统由单天线GPS和MEMS惯性组件构成.利用扩展卡尔曼滤波将单天线GPS和MEMS惯性组件信息融合,提高了姿态估计精度.室外车载实验结果表明,利用该复合测姿系统解算的滚角和俯仰角误差可控制在1°以内,航向角误差可控制在2°以内.     

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.     

GPS姿态测量技术综述

利用GPS进行载体姿态测量是GPS应用的重要分支，是目前国内外研究的热点之一．与传统的姿态测量系统相比，GPS姿态测量系统成本低廉，精度适中．与GPS定位技术相比，它是GPS应用的一个全新领域．文中综述了目前正受到广泛重视的多天线GPS姿态测量技术，并提出了该技术研究发展的方向．     

室内GPS发射器角度校准装置的研制

室内GPS利用测量的水平角和垂直角来定位,其测角误差直接影响到系统的综合测量精度,根据室内GPS的测量原理及室内GPS角度校准的技术要求,结合精密转台、同轴调整装置和竖轴激光导轨,研制了室内GPS发射器角度校准装置,并对其测角精度进行分析计算和实验验证.实验结果表明,装置的水平角测量不确定度为1.5″,俯仰角测量不确定度为0.9″,并能够同时实现室内GPS的俯仰角及水平角的校准.     

光栅传感器用于风洞模型双向角高精度实时测量的研究

本文介绍利用光栅角度传感器测量风洞模型姿态角,实现非接触、动态、实时测角的测量方法,满足了风洞模型姿态角测量的特殊技术要求。     

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.     

带有恒星自行校正的星敏感器定姿

为了提供高精度星敏感器姿态测量精度,对三轴定姿受恒星自行影响产生误差的机理进行研究,将恒星自行量分成Ⅰ-Ⅸ级存储在导航星库中,并深入分析不同恒星自行量级在20年间对三轴姿态角输出的逐年变化情况。仿真实验结果表明:利用QUEST方法在20年内对三轴姿态角进行校正后精度可提高75″以上,在星等相近时优先选取自行量级较小的恒星进行姿态解算,使新条件数达到最小,大大提高工程上星敏感器姿态测量的精度和稳定性的要求。     

电视跟踪测量系统跟踪和测角误差的检测

电视跟踪测量系统越来越多地应用在飞行目标的飞行姿态和轨迹的跟踪测量中,设备的跟踪水平和测角误差是仪器的重要性能指标.本文开头叙述了用动靶标检测电视跟踪系统的跟踪误差,接着介绍了以高速摄影结果为标准角值,用比对法检测电视测量系统的测角误差.最后,阐述了用等效正弦动态引导法,室内检测电视测量系统动态测角误差的方法和一个数据处理例子.     

GPS航向与姿态测量系统定点测试分析

为了将GPS航向与姿态测量系统有效地应用于舰船的姿态测量领域,根据GPS航向与姿态测量系统的特点,设计并开展了针对Beeline系统的定点测量实验,总结归纳了其在定点使用中的特性,指出了在自主开发GPS航向与姿态测量系统时应该注意的关键问题.测试结果表明,GPS航向与姿态测量系统测量精度高,利用GPS信号进行航向与姿态测量具有较为广阔的应用前景.     

横滚角对P3P位姿测量方法鲁棒性的影响分析

从工程应用的角度出发,在三个控制点构成等腰三角形且仅考虑图像坐标检测误差的条件下,研究了横滚角对P3P位姿测量方法鲁棒性的影响.首先在理论上推导出位姿参数误差与图像坐标检测误差间的关系,在此基础上通过简化条件下的理论推导结合一般条件下的统计分析得到如下结论:当横滚角为0°或±90°时,测量位姿的鲁棒性较好,而当横滚角为±45°或±135°时,测量位姿的鲁棒性最差.这一结论对位姿测量系统的设计具有一定的指导意义.     

动态角测量方法研究进展

该文对可用于测量动态角度量的测角方法进行研究并追踪其研究进展,主要介绍了激光干涉法、莫尔条纹法、基于PSD的测角法以及基于CCD图像处理和计算机视觉技术的动态角测量方法,阐述了各方法的测量原理,并分析了其优缺点和使用场合,最后针对动态大范围角度量的实时测量给出探讨性的意见.     

A new method for the combination of GPS and MEMS inertial sensors

提出了一种新的GPS/MEMS微惯性器件组合方法,并根据组合结构的需求.设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度,从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿,得到的姿态信息对GPS信号失锁不敏感,避免了传统GPS/INS组合方式在无GPS辅助时由于MEMS器件精度低而导致的姿态误差快速、无限增长的问题,而且运算量小,适合在微小型系统上实现.跑车试验表明,该新组合算法与传统GPS/INS组合相比,姿态精度略有下降,但远好于未作机动性补偿的MEMS微惯性器件的姿态测量算法.     

基于MEMS陀螺的低成本捷联惯导系统设计

介绍了一种基于MEMS陀螺和石英挠性加速度计的低成本捷联惯性导航系统的设计与实现方法。给出了惯性测量单元(IMU)的模型方程,并在全温下对IMU的输出进行补偿;采用"四元数"法进行姿态计算,通过坐标变换、积分运算确定载体的速度、位置;对惯测样机进行了60 s的静态测试,结果表明该系统短期准确度满足SINS/GPS组合导航系统需求。     

基于MEMS传感器的高精度姿态角测量研究

针对传统姿态参考系统姿态解算容易受到载体运动加速度的干扰,导致系统精度变低、稳定性变差等问题,提出一种改进的卡尔曼滤波算法。该算法建立基于四元数的惯性系统姿态解算数学模型,并根据载体运动加速度的大小,适时调整卡尔曼滤波器的量测噪声方差的大小,以此减弱卡尔曼滤波过程中运动加速度对姿态角解算精度的影响。采用MEMS三轴陀螺仪、加速度计和磁阻传感器完成载体在电梯升降过程中的测量,对实验测量数据进行姿态解算,结果表明改进后的卡尔曼滤波算法能够有效减小运动加速度对姿态解算的影响,姿态角的均方根误差相对于传统的姿态参考系统降低约40%。     

宽频带电磁式角振动校准系统研究进展

在分析激光干涉测量法基础上,阐述了Ａ类和Ｂ类激光干涉角振动测量的系统组成、测量原理、数据处理和测量范围,特别指出角振动台性能直接影响角振动校准结果。在此基础上,分析了角振动台国内外研究现状,指出各种类型的性能参数、应用范围和局限性。建立了宽频带角振动台的机电耦合方程,对其所涉及的高扭振频率运动部件设计技术、强而均匀气隙磁场磁路结构设计技术及可调电粘弹性支撑装置设计技术等关键技术进行了深入分析,并给出了相应的研究思路和建议。     

基于机动性补偿的GPS/MEMS微惯性器件组合方法

提出了一种新的GPS/MEMS微惯性器件组合方法,并根据组合结构的需求.设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度,从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿,得到的姿态信息对GPS信号失锁不敏感,避免了传统GPS/INS组合方式在无GPS辅助时由于ME...     

室内GPS发射器角度校准装置的设计与分析

室内GPS利用测量的水平角和垂直角来定位,其测角误差直接影响到系统的综合测量误差,结合室内GPS的测角误差,提出了室内GPS角度校准装置的技术要求,并分别对俯仰角校准和水平角校准所需准确度进行估计,最终利用新型同轴调整装置结合精密转台和竖轴激光导轨研制了一套室内GPS发射器角度校准装置,试验数据表明该装置的俯仰角测量误差小于0．9″,水平角测量误差小于1．6″,解决了室内GPS发射器水平角和俯仰角的校准问题。     

双目立体视觉动态角度测量方法

为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量,提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量方法。通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像,重建特征点的空间三维坐标,进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角。实验结果表明:该系统在测量摆角时示值误差为±0.02°,测量空间姿态角时示值误差为±0.12°,同时具有非接触的优点,适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪。