基于椭球拟合的MIMU系统自标定方法

针对微惯性测量单元(MIMU)测量精度的提高,提出一种自适应的MIMU系统自标定方法。通过MIMU系统陀螺仪和加速度计误差模型分析,将陀螺仪和加速度计的误差模型转化为一个线性回归方程,使用椭球拟合的最小二乘方法对MIMU系统进行拟合,最后运用多次拟合模式进行总体标定。采用实验室三轴转台进行实验验证,得到标定的姿态测量系统的精度提高了3个数量级,证实了此标定方案的可行性。     

拍星残差数据相关性分析的大气折光差修正

靶场通常采用夜间静态拍星的方式检测光电经纬仪的静态测角总误差。受大气折射率变化的影响,俯仰方向测角数据通常采用大气折光差经验公式进行修正。不同地区和时间的大气环境差异使得该经验公式存在较大误差,导致拍星解算得到的俯仰方向测角误差偏大,且影响俯仰方向测角误差因素的进一步分离。为此,提出了一种基于多台光电经纬仪同步拍星数据相关性分析的大气折光差修正方法。基于经纬仪拍星方位角和俯仰角测量残差模型推导得到了大气折光差修正误差模型。根据该误差模型,利用分布在同一区域不同点位的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据,采用最小二乘法拟合得到大气折光差的修正系数并修正俯仰角测量残差数据。实测数据表明：采用该方法对俯仰角测量残差进行大气折光差修正后,光电经纬仪俯仰角测角总误差显著降低,且由垂直轴倾斜误差修正错误引起的方位角和俯仰角残差特性得以显现。文中提出的方法无需使用探空气球等获取大气参数,即可对同一地域分布的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据进行修正,修正后的数据可用于进一步分离其他误差因素,具有较强的工程应用价值。     

基于加权最小二乘的红外热像仪的标定

目前,人们在对红外热像仪进行辐射标定时,普遍采用精度不太理想的最小二乘法.为减少热像仪的系统随机误差、环境波动和黑体温度不稳定等因素对标定结果的影响,提高标定模型的精度,建立了基于加权最小二乘的红外热像仪标定模型,并分别基于加权最小二乘法与最小二乘法进行了标定实验和辐射测量实验.实验结果表明,基于加权最小二乘的标定模型的拟合精度更高,其在辐射测量实验中的平均测量精度比基于最小二乘的平均测量精度提高了2.3％.基于加权最小二乘的红外热像仪的标定具有较强的实用价值和一定的借鉴意义.     

基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法

针对动态条件下船载雷达误差修正参数标定困难的问题,提出了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法,该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器测角数据为比对基准。总结了船载雷达标定方法的现状,介绍了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算原理,推导了船载雷达误差计算公式和误差修正参数解算模型。通过计算雷达相对星敏感器的角度残差,采用最小二乘算法实现了误差修正参数的解算。最后,通过静态与动态试验对该方法进行了验证。试验结果表明,静态条件下,该方法与传统坞内标定结果相比一致性优于15″,动态条件下的一致性优于25″,说明该方法技术上是可行的。     

基于迭代最小二乘的水下三维高鲁棒性定位算法

为解决基于空间角信息水下3维定位中，闭式解算法中定位性能无法达到克拉默-拉奥界(CRLB)和牛顿迭代算法初始值选取问题，该文利用一种基于迭代最小二乘的高鲁棒性算法修正闭式解的残差项与选取迭代算法的初始值。利用伪线性加权最小二乘算法得到闭式解作为正则化修正迭代法的初始值，将迭代结果修正闭式解算法的残差项，通过迭代最小二乘法的交替运算，得到稳定精确的解。通过仿真验证了基于迭代最小二乘算法的高鲁棒性，消除伪线性加权最小二乘算法中残差项选取的不利影响，解决了迭代法初始值选取问题，得到与收敛情况下迭代法相近的定位性能。     

双极型晶体管交流模型参数的优化提取

双极型晶体管交流模型参数的优化提取包括势垒电容模型参数和正向渡越时间模型参数的优化提取.采用非线性函数最小二乘法拟合实验曲线对上述参数的提取是非常有效的.电容模型公式是由耗尽层近似理论推得的.用该电容模型公式拟合实验曲线,得到了最优的电容模型参数,计算曲线与实验曲线的误差约为1％.为了精确模拟正向渡越时间,根据实验结果对 SPICE 2G程序中的模型公式进行了修正,用修正后的模型公式拟合实验曲线,得到了最优的描述正向渡越时间的模型参数,计算曲线与实验曲线的误差为1.02％.     

星敏感器安装误差的三位置法地面标定方法

针对目前星敏感器安装误差标定过程中存在的标定模型复杂标定测试流程繁琐等问题,提出了一种星敏感器安装误差的三位置法地面标定方法。该方法根据坐标系的欧拉变换,构建了星敏感器安装误差的数学模型;根据误差模型,提出了基于三轴精密转台的安装误差三位置法地面标定策略。采用最小二乘法和三位置法进行仿真对比实验,结果表明,安装误差的三位置法标定结果比最小二乘法标定结果的稳定性提高了近10倍。三位置法还具有标定测试流程简单等优点,对提高星敏感器的使用精度具有重要参考价值。     

一种手持式MEMS磁力计的罗差校正方法

针对手持式MEMS磁力计使用过程中航向精度低的问题,在分析磁力计误差的基础上,建立了罗差校正模型,推导了罗差系数的计算公式,采用椭圆假设、约束最小二乘法、解卷绕和滑动窗口滤波等方法降低磁力计航向误差。该校正过程简单方便,只需手持MEMS传感器组旋转一周。实验结果表明,该校正方法具有良好的抗噪声性能,校正后的磁力计航向精度优于1°。     

顾及线性化残差的最小二乘配置法地形迭代线性化

本文引入相关平差领域中的最小二乘配置法,提出并发展了一种顾及线性化残差相关性的最小二乘配置法地形迭代线性化技术,这一方法以严密的数理统计理论为依据,利用协方差函数来描述拟合误差的相关性,通过迭代的方法在拟合过程中对拟合误差和地形量测误差进行有机处理,以提高地形线性化的质量,有效克服拟合误差的相关性。     

基于荧光微球的显微镜点扩散函数修正模型

为了修正显微镜点扩散函数荧光微球传统测量方法中微球直径对测量结果的影响、提高显微镜点扩散函数的测量精度,采用理论仿真、最小二乘拟合的方法,建立荧光微球等效2维浓度分布,模拟仿真了荧光微球显微成像过程;利用最小二乘拟合以及残差拟合的方法,得到荧光微球直径、荧光微球强度分布半峰全宽与系统实际点扩散函数半峰全宽之间的关系模型,由此模型得到较为准确的系统点扩散函数半峰全宽。结果表明,使用100nm荧光微球对系统点扩散函数进行测量时,相对误差在1%左右。此研究结果说明通过该修正模型可以得到较为准确的系统点扩散函数。     

微型四旋翼无人机磁测系统误差的两步校准法研究

用于地磁测量的MEMS三轴磁阻传感器越来越普遍的应用到无人机上进行姿态测量,为提高磁测系统的测量精度需要对传感器误差进行分析和补偿。现采用了一种两步校准法,即首先利用基于最小二乘的椭球假设拟合法对三轴矢量磁传感器的零偏、灵敏度与不正交误差进行标定补偿,目的是得到准确正交的传感器坐标系;利用四位置法对标定后传感器坐标系与测量系统坐标系之间的安装误差进行校准,从而得到磁测系统坐标系下的准确测量数据。无磁转台实验表明：经两步法后测量的磁场模值误差均值由校准前的2900nT降低为900nT,校准效果明显;测量系统单轴（Z轴）的误差均值由2736nT降低为49nT,有效的验证了安装误差校准的正确性。通过实验数据比较得出此方法优于传统的摇摆法,实际操作简单,不需要高精度辅助设备,能够有效的应用于无人机姿态测量系统校准,提高姿态角解算精度。     

基于神经网络的传感器非线性误差校正方法

为对传感器进行非线性校正以进一步提高其测量精度,提出了基于神经网络的校正办法。理论分析了传感器非线性误差的复杂性,并以位移传感器标定为例,详细介绍了传感器非线性校正的过程和方法。采用了最小二乘拟合、BP神经网络以及RBF网络三种方法进行校正,设计并实现了RBF网络的校正模型。实验结果证明,RBF网络的校正方法比BP网络校正方法精度提高了约44%,其补偿效果更优,且其在传感器种类变化或环境影响较大的情况下比最小二乘拟合更具非线性补偿优势。     

非球面拼接测量中偏置误差修正模型

为解决非球面拼接测量时两子孔径重叠区精确拟合问题,根据波像差理论推导了子孔径干涉测量二次曲面偏置误差与运动自由度之间的函数关系,通过分析得出了偏置误差的作用表现形式与Seidle像差相一致的结论,据此建立了定位机构偏置误差修正模型,提出了一种精确拼接测量二次曲面的像差修正方法,该方法利用最小二乘拟合获得拼接系数,可得到孔径间偏置误差估计值,并可在模型中修正高阶系统像差,提高孔径间重叠区拟合精确度.实验表明,该方法拼接精度高于传统校准三方向调整误差拼接法.     

深度约束的零件尺寸测量系统标定方法

针对大尺寸平面零件尺寸测量系统标定精度不高的问题,提出了一种基于深度信息的系统标定方法。首先利用圆形平面靶标,提出一种提取靶标图像特征点的新方法,采用自适应阈值的边缘检测和多项式拟合算法提取特征点亚像素轮廓,利用椭圆拟合得到中心坐标;然后根据带有畸变的非线性成像几何模型,采用最小二乘法计算摄像机参数的最优解,获得靶标的位姿;最后提出被测物表面与靶标平面之间的深度信息作为摄像机模型修正项,校正测量平面位姿,利用成像原理和直线与零件表面交点确定零件尺寸。设计了单目视觉尺寸测量系统并进行实验,结果表明:标定反投影误差小于0.02 pixel,在10.75 m2的视场内,系统测量精度达到了0.05 mm。     

非共轴激光雷达消光反演中参考高度的标定

非共轴激光雷达的几何重叠因子对系统性能具有重要的影响,其直接决定激光雷达探测中消光系数反演的精度。文中提出了系统装配完成后标定激光雷达几何重叠因子的方法。首先,利用最小二乘法以及二次曲线拟合,得到一种确定Klett反演算法中参考高度的方法;其次,通过拟合还原近场回波信号,并利用雷达原始回波信号与拟合信号之比,得到系统的几何重叠因子;然后,再利用所得几何重叠因子对近场回波进行修正并作全程范围信号的拟合,确定消光系数边界值,以此作为Klett算法的参考高度;最后,利用2012年初春激光雷达资料对大气消光系数进行反演计算,证明该标定方法简单可行,能对激光雷达进行室内标定、降低对系统参数的要求,理论计算误差小。     

一种基于LS-WTLS的稳健平面拟合方法

为了解决平面数据点位精度差异性及平面模型常数项解算精度较低的问题,提出了一种基于最小二乘-加权总体最小二乘(LS-WTLS)的稳健平面拟合方法。该方法采用加权最小二乘模型与稳健估计IGGⅢ方案相结合的方式对平面模型误差项参量进行解算,然后通过设置阈值剔除粗差数据,利用最小二乘法对平面模型常数项进行解算,以此进一步提高了平面模型各参量的解算精度。结果表明, 新方法相对于最小二乘(LS)法、总体最小二乘(TLS)法、LS-TLS法、IGGⅢ-LS-TLS法,其单位权中误差分别提高了53.6%, 195.0%, 47.5%和5.1%,平面拟合精度分别提高了49.4%, 179.3%, 48.7%和46.99%,表现出了良好的抗粗差干扰能力。该研究验证了新方法在平面拟合领域的优越性和可靠性。     

离子选择性电极的最小二乘标定法

标定是保证传感器测量精度的重要手段。这里针对离子浓度传感器（ISE）的两点标定法、多点分段标定法以及最终提出的最小二乘标定法进行了数学建模和标定误差分析。提出以标定误差最小的原则,作为标定方法的选择依据;以标定曲线的斜率来判断ISE的老化程度、且进行脸谱表情显示。经理论分析和实验证明,最小二乘标定法在这里提及方法中能到达标定误差最小。并且,该方法已经在具体的硬件平台实现。     

空间相机次镜调整机构的改进布谷鸟标定方法

为了提高空间相机次镜Stewart型调整机构的定位精度,需要完成机构的精密标定。针对6-PSS Stewart机构,首先依据最小二乘原则,利用驱动残差构建了参数标定模型。其次为提高标定优化问题的全局求解精度,采用自适应路径（Variable Step Adaptive,VSA）及限界处理对单纯形布谷鸟算法进行改进,并应用于标定优化问题求解。数值仿真表明其求解能力并优于单纯型布谷鸟算法。最后,为保证标定的全行程有效性,规划了包含位姿六元素的试验数据采样方法。实验结果表明,经过该方法标定后,位姿采样点处最大位移误差由19.97 m降为9.68 m,最大转角误差由123.84降为最大8.86,在非采样点处最大误差与采样点处在同一量级水平。基于上述模型、算法和采样位姿规划的标定方法可有效提高定位精度,且标定结果在全行程区域内有效。     

线扫描齿轮测量机转台基准轴标定方法

为提高齿轮尺寸和形状误差的测量精度,以线扫描齿轮测量机为研究对象,针对其转台基准轴标定难题,建立基准轴偏心、倾斜误差对齿轮测量及精度评定影响模型。数值仿真结果表明,基准轴误差对齿轮测量及精度评定具有显著影响。在此基础上,提出一种基于单目视觉的改进型基准轴标定方法。将棋盘格平行固定在转台上,利用相机采集特征点数据,采用最小二乘法拟合特征点的空间平面和圆心,完成基准轴标定。实验结果表明,与改进前标定结果相比,改进后标定的基准轴与标准基准轴间倾斜角减少了65.227 1%,偏心量减少了47.875 2%。改进后的标定结果误差明显减少,标定结果更加精确。与其他标定方法相比,该标定方法操作简单。     

基于最小二乘法的混合推荐模型研究

针对单一推荐模型在电影推荐过程中无法同时利用推荐系统中的隐式信息和显式信息所导致的推荐不准确以及冷启动等问题,提出了一种基于最小二乘法的混合推荐模型。该模型首先通过基于内容的推荐算法和协同过滤推荐算法分别进行单一模型的推荐,然后对单一推荐模型所产生的推荐结果动态地调整权重进行数据拟合,再将所产生的拟合数据进行最小二乘运算,减小整体预测误差,从而得到最终的推荐结果。最后使用MovieLens 100k和MovieLens 1M这两种公开的电影数据集对该模型进行验证并与其他几种模型进行比较。实验结果表明,所提出的基于最小二乘法的混合推荐模型在精确率、召回率和F值等评价指标上都优于目前几种传统的推荐模型,所造成的预测误差相较于目前几种传统推荐模型也更小。