车载光测设备静态测角误差修正技术的研究

车载平台的变形对光测设备测角精度将产生一定的影响,使车载光测设备难以达到高精度测量的目的.为了提高车载光测设备静态测角精度,分析了车载光测设备由于平台变形而影响静态测角精度的基本原理,提出了利用倾角传感器对车载平台变形实时测量以进行修正的技术.首先,利用安放在光测设备垂直轴上的倾角传感器采集车载平台特定位置的变形值.然后,推导出车载光测设备的静态测角误差修正模型,建立倾角传感器输出值与静态测角误差的关系公式.最后,将修正后的测量值代入静态测角精度结算公式.实验数据分析结果表明:该方法能有效修正因车载平台变形而带来的静态测角误差,使方位测角精度提高46″,高低测角精度提高20″.为实现车载光测设备高精度测量提供了理论依据和技术支持.     

车载经纬仪测倾装置的选择与安装

车载平台的变形对车载经纬仪测角精度将产生一定的影响,使车载经纬仪难以达到高精度测量的目的。为了测量车载平台的变形,分析了车载平台的变形原因和变形范围,提出了利用双轴倾角传感器对车载平台变形进行测量的技术。首先,介绍了倾角传感器的工作原理和技术指标。然后,采用有限元方法对光电经纬仪垂直轴变形进行了分析,建立了光电经纬仪的三维有限元模型。最后,通过分析建立的模型可知,垂直轴上部节点位移变形值为0．8686μm,下部节点位移变形值为0．2895μm。数据分析结果表明：车载经纬仪工作时,垂直轴整体变形差异很小。据此将倾角传感器安装在垂直轴下部,为实现车载经纬仪高精度测量提供了理论依据和技术支持。     

三点支撑平台的快速调平研究

为了保证光电跟踪设备载车平台的稳定精度,选用三点支撑方式和机械式支腿来支撑载车平台,设计了机械支腿的传动系统,选择逐高法作为调平方法,根据支腿所受负载的大小和步进电机矩频特性曲线,将调平过程分为3个阶段,然后选取合理的电机运行频率,确定支腿的伸缩速度,减少调平时间。调平精度实验测得此调平系统α、β角度方向上能实现的最小角度变化量分别为3.425×10~-3″、13.538×10~-3″,重复定位实验测定俯仰角的最大变化值为0.2″,方位角的最大变化值为0.4″,整个载车平台的调平时间为120 s左右。     

基于改进三平台测向原理的变压器局放超声定位研究

由局放定位原理分析得出方位角和俯仰角误差会导致定位误差随着局放源与测向平台之间距离的增加而被放大,而局放源与测向平台之间的距离可根据实验室模拟变压器局放实验求得的超声信号峰值的平均值随局放源与测向平台之间距离的变化曲线求得,在此基础上提出一种基于改进三平台测向原理的变压器局放超声定位方法。利用3条测向线可以确定3个辅助定位点(即由误差放大原理在两两测向线公垂线上求得,其到测向线的距离与局放源到测向平台之间的距离成正比),根据统计学中取平均值可以在最大程度上减小随机误差对测量结果影响的原理,取3个辅助定位点确定的平面圆的圆心为局放源的位置。实验结果证实了文中所提方法可以提高局放源的定位成功率和精度,具有较大的实际应用价值。     

基于特高频天线阵列的局部放电信号定位方法及影响因素分析

基于移动式特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电巡检与定位系统获得应用,但天线间距一般较小,使放电源距离定位准确度较低。文中提出了基于时差法的放电源波达方向估计方法,利用两对相交天线UHF信号入射角与方位角、俯仰角的几何关系,推导得到方位角与俯仰角的计算公式;为了分析时差误差对方位角及俯仰角估计误差的影响,建立了基于蒙特卡罗法的波达方向估计误差仿真模型,进而对放电源位置、阵列尺寸及天线阵列布置对方位角与俯仰角估计准确度的影响进行分析;实验测试了方位角与俯仰角的估计准确度,最后将其应用于现场220 kV变电站的局放检测。分析结果表明,随放电源俯仰角增大,方位角估计准确度降低,俯仰角估计准确度升高;阵列尺寸大于1 m×1 m时,可以获得较高的估计准确度;矩形阵列是波达方向估计的最优阵列型式。实验结果表明,对于尺寸为4 m×2 m的矩形与菱形天线阵,方位角估计误差均4°,对于尺寸为0.7 m×0.7 m方阵,俯仰角大于20°时其估计误差10°。     

一种旋转变压器-RDC测角系统的数字标定及补偿方法

针对旋转型直接驱动伺服电机转轴角位置精密测量，采用了由旋转变压器-RDC构成的高精度测角系统，介绍了测角系统的硬件构成和RDC及其相关参数的选择。为提高测角系统的精度与可靠性，提出了一种数字标定方法，根据对标定曲线的分析得到了RDC的突跳误差和旋转变压器的交轴误差，并提出了采用软件消除和补偿误差的措施。实验结果表明，通过数字标定和误差补偿后的测角系统精度达到3角分。     

小型飞行器姿态估计系统设计与实现

提出了一种基于最小二乘拟合和四元数拓展卡尔曼滤波器小型无人机姿态系统估计方法。首先建立三轴磁力计的物理模型,采用最小二乘拟合算法估算磁力计的干扰向量,然后采用加速度计对磁力计进行倾斜补偿,最后采用拓展卡尔曼滤波器融合加速度计、陀螺仪和磁力计的4数据,估计飞行器三维姿态。测试结果表明,姿态系统的方位角的线性误差最大为4°,倾斜40°情况下,方位角最大误差为2.6°,静止放置时,横滚角、俯仰角和方位角最大的静止偏差分别为0.215°、0.103°和0.464°。     

简易角秒级测角装置

一、引言测角微电机等角度的测量误差为角秒级时,需采用光学分度头等装置,但在有些场合并不方便。为了使角度测量有足够的精度,误差在若干角秒范围内,又不必购置较贵重的光学分度头,我们利用感应同步器精度高、使用维护简单、可靠的特点,研制了简易角秒级测角装置。本装置可供旋转变压器、自整角机(一对极或多极)、步进电机等静态任意角度的测量。     

反导定向战斗部目标方位无线电比相测角法研究

使用防空导弹拦截来袭战术弹道导弹(TBM)是目前各主要军事大国研究的热点.反导(Anti-TBM)已成为现代防空导弹的重要作战任务之一,其难点在于如何在防空导弹和来袭弹道导弹高速交会的条件下及时准确地提取出目标的来袭方向,并控制定向起爆战斗部适时起爆.本文运用无线电比相测角的基本原理,提出了用二维比相测定目标方位角和高低角的方法,推导出了目标方位角和高低角的测角公式.将该方法应用到反导定向战斗部中,解决了反导定向战斗部确定目标方向角信息的技术难题.     

精度鉴定试验中GPS测姿方法及测姿精度分析

为了分析GPS双天线的实测精度,以精度鉴定试验GPS双天线测姿为研究对象,依据测姿原理,通过坐标转换简化了姿态解算方法和误差分析算法。经高动态实测数据对GPS双天线测姿系统测量的俯仰角、航向角进行了精度分析,测试结果表明:其测姿精度优于0.2°,显著优于电子罗盘测姿系统2°的精度,很好的解决了电子罗盘测姿时标校难、精度低且易受干扰的问题,可用于高动态、高精度、直航路、匀航速、高采样率的GPS精度鉴定系统试验机载姿态测量任务。     

光电稳定平台角位移高精度测量方法研究

为了实现对光电稳定平台方位和俯仰框架运动角度的高精度测量,本研究使用了一种新型的非接触式高精度电容传感器。利用偏心原理,合理布置电容式传感器的位置,使方位框架和俯仰框架的几何中心与电容式传感器的检测面旋转中心不重合。当方位框架和俯仰框架分别绕着方位轴和俯仰轴运动时,其检测面与传感器之间的距离会产生变化,通过距离的变化可以测量出方位框架和俯仰框架角度的变化。依据偏心原理设计了一套测量装置,测量结果表明电容式传感器测量的距离值与其对应的角度值有良好的线性度,电容式传感器的测量精度优于15",完全满足光电稳定平台方位框架和俯仰框架角位移的测量要求。     

基于回转体转角高精度测量装置的标定方法

回转体转角测量精度直接决定了稳瞄系统对瞄准目标的精度,为了保证转角测量装置精度的准确性,需要对测量装置准确标定。提出了一种基于回转体转角高精度测量的标定方法,通过对现有标定方法的分析,采用光电自准直方法,由自准直平行光管、标准四棱镜、光学成像系统构成的高精度标定装置。首先介绍了转角测量装置工作原理和现有的标定方法,其次对测角系统进行光电自准直标定及数据处理,实验验证:重复性误差2″,装置测角精度为9.68″,系统能够快速、准确的对回转体转角测量装置的标定。     

高精度六维激光测量系统误差补偿算法研究

根据极大规模集成电路制造对光刻物镜中敏感光学元件调节机构高精度的调整要求,研究设计了一套基于双频激光干涉仪的高精度六自由度位姿检测测量系统。但由于双频激光干涉仪是一种线性增量式的测长仪器,其固有的机械安装误差及运动平台在工作过程中引入的倾斜或旋转运动都将导致测量光程的变化而产生阿贝误差与余弦误差。为此,根据系统测量原理,采用解析法基于空间齐次变换建立了系统误差补偿数学模型,并深入分析了装调误差对测量精度的影响,实现了调节机构六自由度运动的高精度测量。     

旋转式感应同步器零位误差的自动检测方法

针对旋转式感应同步器中零位误差的检测和数据处理工作量大的问题,提出一种以高精度光学分度头作为角度基准的自动测量方法,首先对系统的前置放大器和相移电路进行误差分析,通过合理设计二级运放的增益提高输出信号的信噪比,采用移相网络的方法补偿参考信号与输出电势之间的相移,光学分度头的输出信号和感应同步器输出信号进行比较计算后得到误差信号,在感应同步器连续旋转工作时,实现对其零位误差的动态自动检测.实验结果表明,系统的误差检测精确度为峰-峰值1.1",该方法可以实现旋转式感应同步器零位误差的高精确度检测.     

一种可穿戴指间角度测量系统设计

针对人机交互的需求提出了一种可穿戴的指间角度测量系统。 首先,基于弹簧片和应变片设计了可穿戴的指间角度传 感器及其便携式测量电路,对指间角度的测量原理和传感器的测量电路进行了详细分析。 其次,基于 LabVIEW 开发了测量系 统的上位机软件,对指间角度传感器的数据进行滤波和角度解算,并采用图片分割旋转的方法实现了指间角度的可视化动态显 示。 最后,为验证系统的有效性进行了实验,结果表明,在 0 ~ 30° 测量范围内,设计的指间角度传感器的非线性误差为 2. 38%FS,迟滞误差为 1. 94%FS,重复性误差为 5. 29%FS,总精度为 6. 11%FS。     

高转速制导弹药中惯性测量组合的研究

针对现有陀螺仪的量程无法用于高转速制导弹药轴向角速度测量的缺点,提出了一种适合于高转速制导弹药的2陀螺和4加速度计的惯性测量组合配置方案,根据加速度计的输出公式,得出载体质心处的线加速度和角速度的解算公式。最后,以方位误差为基础,对该方案进行了仿真,得到了相应的误差曲线。     

太阳能板最佳安装角度测量系统设计与实现

研究设计了一种太阳能板最佳安装角的测量系统,通过现场实地测量直接得出太阳能板安装的最佳方位角与倾斜角,用微控制器控制太阳能板全方位旋转,循环采集太阳能电池板输出数据,采用最大平均功率法分析采集到的数据得到太阳能板的最佳安装角。给出了我国南昌地区某日的实测实验结果,从平均功率随角度坐标变化趋势曲线可以得出当日的太阳能板最佳角度,为各地区太阳能板最佳安装角的测量提供了技术参考。     

一种角位移测量仪的研制

介绍一种用于光学测量投影仪的角位移测量仪。它通过硬件电路对一个旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数,再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理,得到被测工件在Z旋转方向的位移值,最后对位移测量值进行误差修正,得到该仪器的测量分辨率为1’且测量精度为±3．9’。实验表明：所研制的角位移测量仪具有准确、可靠的特点。     

基于四象限探测器的线性光学电流互感器

基于径向检偏原理的线性光学电流互感器(OCT)将磁致旋光角转换为同步旋转的光斑图像,通过电荷偶联相机对光斑条纹定位实现电流测量,克服了传统光强检测模式的动态测量范围窄、非线性、光功率依赖性、线双折射干扰和温漂等缺陷。但是其图像检测方法仍然存在成本高、分辨率低、算法误差大等问题,尤其是在小电流测量时误差较大,难以达到S级要求。针对这些问题,提出了一种采用四象限探测器测量光斑图像旋转角的方法并应用于线性OCT中,具有成本低、算法简单、分辨率高、精度高等优点。经过理论分析和实验验证,在±40°磁致旋光角范围内测量分辨率提高了近100倍,测量准确度从0.5级提高到了0.2S级,图像检测单元的成本降低了95%以上。