空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的,以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场传感器,可实现空中矢量电场的三维检测,并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析,设计出该传感器的专用标定装置。测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系,与理论分析一致,证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性。     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的，以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场传感器，可实现空中矢量电场的三维检测，并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析，设计出该传感器的专用标定装置。测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系，与理论分析一致，证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性。     

空中三维电场探测系统

目前存在的空中电场探测方法,主要实现空中矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场探测系统,系统由传感器、发射机、接收机以及地面信号处理单元组成,传感器采用新型的三维电场传感器,其探测到的三维电场信号是由发射机发射,接收机接收到信号后,送到信号处理部分进行分解,识别出的电场三维信号矢量。该系统进行了外场探空试验,成功地获得了可靠的空中三维电场探测数据,完成了从地面至15km高空之间的电场的三维探测。     

新型三维电场传感器原理及试验结果

目前电场传感器只能探测电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中及地面电场强度大小。本文介绍一种新型三维电场传感器,由轴向、径向电场测量单元、驱动单元、电路单元、保温单元组成,用于探测空中及地面环境电场强度的三维方向矢量,克服了目前电场传感器探测电场强度时局限在一维或二维方向矢量的缺陷。在高空低温环境模拟试验中,当环境温度降到-50℃以下时,该传感器的保温单元使传感器内部温度一直处于零上,符合了电路板工作温度范围。在实际电场测试试验中,该传感器的电场测量单元验证了输出信号与电场之间的线性关系,与理论分析相符,证明了三维电场传感器的合理性。     

小型三维电场传感器设计与测试

目前电场传感器只能探测大气电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中电场强度大小。该文介绍一种结构新颖的小型三维空中电场传感器,由轴向(Z)和径向(X, Y)三路电场测量单元和驱动单元以及电路单元组成,用于探测电场强度的三维方向矢量。在地面实际测试中,传感器输出信号与电场强度的理论关系得到了验证,证明了三维电场传感器结构设计和检测方法的合理性。     

基于L波段气象雷达的空中三维电场探测系统

以往采用的大气电场探测方法需搭建独立的电场探测系统,并且主要实现空中矢量电场的一个或两个分量的探测。该文介绍了一种新型空中电场探测系统,基于气象部门现有L波段气象雷达探测系统,采用新型3维电场传感器,构建了新型空中电场探测平台,实现了空中3维电场、温度、湿度、气压等气象信息的同步实时探测。系统中电场传感器采用了独特的结构设计和信号处理电路,在30 kV/m的电场测量范围内,分辨力可达20 V/m,线性度优于1%,可以连续探测地面至15000 m高空的3维电场强度,为飞行器升空提供安全保障。     

基于无人机平台的空中大气电场探测方法研究

针对空中大气电场监测需求,研究了基于多旋翼无人机平台和MEMS电场传感器的空中大气电场探测方法。介绍了无人机空中大气电场探测原理,建立了邻近雷击电场模拟装置(场模拟器)模型,仿真分析了无人机在雷暴强静电场环境下的适应性及无人机对周边区域电场的影响,确定无人机轴心正下方约90 mm处为MEMS传感器的最佳挂载位置。邻近雷击模拟环境下静电场和脉冲电场的测试结果表明:无人机空中大气电场探测系统能够在模拟静电场环境下准确探测到静电场随高度的变化,且能探测到避雷针接闪过程中的持续放电现象,证明了无人机平台空中大气电场探测方法有效,可用于空中大气电场的精确探测及雷电邻近预警。     

新型旋片式空中电场传感器及应用

该文介绍一种新型的空中电场传感器,它利用导体在电场中感应电荷的原理,通过感生电荷的 变化检测电场强度。传感器采用了新型的双定子结构以及独特的电路设计,有效地屏蔽了空中积累电荷以及 空间离子流对测量的影响。本器件用以检测100V/m-50000V/m的高空电场,误差小于5％。此传感器 已进行地面至15km空中电场探测试验,得到满意的空中电场测试数据。     

基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器研究

光纤磁场传感器具有抗干扰能力强、小型化、低成本等技术优势。为了实现对空间磁场矢量的测量，基于磁光晶体提出了一种光纤三维磁场传感器。然后，设计和构建了光纤三维磁场传感器传感探头，搭建了光纤三维磁场测量系统。分析基于磁光晶体光纤三维磁场传感器的非正交误差，通过对基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器三个传感单元两两夹角的准确测量，对系统三轴非正交误差进行标定补偿。实验测试装置利用一对通电线圈构建一维磁场对光纤三维磁场传感器系统进行三维正交标定，三轴标定精度分别为0.19°、0.26°和0.22°。实验结果表明，该基于磁光晶体光纤三维磁场传感器可实现0.2μT磁场强度分辨率和0.5°角度分辨率的磁场矢量测量。     

基于共面参照物的多立体视觉传感器标定方法

提出了基于共面标定参照物结合双电子经纬仪标定多个立体视觉传感器的方法,该方法允许共面标定参照物在测量空间内自由移动,以经纬仪坐标系为中介,利用双电子经纬仪测量不同位置共面参照物上不共线的标定特征点在经纬仪坐标系下的精确的三维坐标,建立共面参照物上所有特征点和经纬仪坐标系的转换关系,构建三维标定特征点,在现场对多个视觉传感器进行标定,保证了测量状态与标定状态完全一致.该标定方法降低了标定设备的成本,简化了标定过程,提高了立体视觉传感器的标定精度.实验结果表明,该方法切实可行.     

一种自主定向磁复合三维MEMS矢量水听器

设计了一种自主定向的磁复合三维MEMS矢量水听器。该矢量水听器采用三维MEMS加速度传感器与磁传感器结构复合设计,并采用与信号处理电路紧靠方式,可减小噪声干扰及抑制信号衰减。通过磁复合三维MEMS矢量水听器解决单个矢量水听器定向精度不高问题。该矢量水听器完成了水下驻波场测试和无磁转台测试,测试结果验证了利用磁传感器补偿矢量水听器定向方法的可行性。     

文摘

在视觉检测系统中,针对视觉传感器数量多,且每个摄像机需标定的内部参数及外部参数较多的特点,提出了一种新的简单的快速摄像机标定方法.分析了摄像机的各个关键参数,采用了全线性标定方法和矢量分析法,逐步求出CCD摄像机的参数.该方法具有标定速度快、精度高、实用和算法性能分析容易等优点,适用于一般视觉检测系统的摄像机参数的标定,尤其是大型视觉检测系统中多视觉传感器的摄像机参数的标定.实验结果表明,摄像机标定误差优于0.05mm.     

基于分段电极的电场探测系统灵敏度研究

针对分段电极结构的集成光学电场传感器,分析了电场探测系统的灵敏度,得到了影响灵敏度的各个参数,并做了优化,经过优化的这种电场探测系统的极限灵敏度可达到19.4 dBμV/m.模型分析所得该传感器的探测灵敏度为87.3 dBμV/m,与实验得到的90.0 dBμV/m基本一致.     

Hartmann-Shack波前传感器的自适应质心探测方法

在分析影响Hartmann-Shack(H-S)传感器质心探测精度因素的基础上,提出结合自平方算法、大津算法、光斑位置区域自适应标定、回归局部阈值法等方法,给出一套适合波前像差测量的质心自适应探测方法,该方法具有准确、自适应性强的特点.经验证,与传统的质心探测方法相比,该方法能准确识别并保留更多的有效光斑信息,提高质心探测的精度,扩大H-S传感器的适用范围.     

基于双线性插值算法的低分辨率传感器标定方法

针对无扫描激光三维传感器成像分辨率较低、标定精度不高的问题,提出了一种基于双线性插值的低分辨率传感器标定方法。首先运用双线性插值算法,对低分辨率传感器所成图像进行升采样以提高图像分辨率,然后利用基于OpenCV标定算法对其进行标定,最后将标定结果与传统方法标定结果进行分析比较。实验结果表明,该方法能够将低分辨率传感器参数的标定误差缩小近1/2。运用双线性插值算法提高图像分辨率,可以提高对低分辨率传感器的标定精度。     

基于双线性插值算法的低分辨率传感器标定方法北大核心CSCD

针对无扫描激光三维传感器成像分辨率较低、标定精度不高的问题,提出了一种基于双线性插值的低分辨率传感器标定方法。首先运用双线性插值算法,对低分辨率传感器所成图像进行升采样以提高图像分辨率,然后利用基于OpenCV标定算法对其进行标定,最后将标定结果与传统方法标定结果进行分析比较。实验结果表明,该方法能够将低分辨率传感器参数的标定误差缩小近1/2。运用双线性插值算法提高图像分辨率,可以提高对低分辨率传感器的标定精度。     

移动机器人结构光视觉

提出并实现了一种用于移动机器人实时自主导航系统的结构光视觉传感器.详细介绍了该视觉传感器的工作原理、数学模型、标定方法以及视觉图像的处理方法.这种主动式方法避开了立体匹配过程,实现了障碍物位置信息的快速探测.利用传感器几何约束,有效地剔除了的视觉图像中干扰的信息.该视觉传感器已成功应用于室内移动机器人避障与导航,说明该视觉方法是有效、可靠的.     

基于双星TDOA和主星DOA的空中动目标联合定位技术

现有基于星载的空中动目标定位方法工程实现复杂度与代价过大,本文提出了一种应用于空中动目标定位的新型双星定位技术,联合双星到达时差信息（TDOA）和主星来波方向信息（DOA）可以获得目标的三维定位.通过矢量求解方法,建立了空中动目标定位的数学模型.同时,在考虑多种误差因素的前提下,建立了用于Monte Carlo分析的定位误差模型.最后,以空间站及其辅星作为应用场景进行了算例仿真.结果表明该技术能够实现空中动目标的地面航迹和三维位置的精确估计,可应用于空间站与卫星联合的空中动目标联合定位系统.     

大气电场仪中相敏检波器的分析与设计

针对大气电场探测中电场极性的鉴别问题,基于传统相敏检波理论,结合大气电场仪探头的结构特点,设计了一种由光电开关、四通道模拟开关和运放构成的相敏检波器.把该检波器应用于大气电场仪中,与低通滤波器结合能有效地鉴别被测电场极性.同时,分析了相敏检波器输入信号的同相问题,给出传感器的角度调整范围.通过在电场仪中的实际应用,说明了该检波器调试方便,性能稳定,灵敏度高.     

超大尺度线结构光传感器三维测量系统外参数标定

为了满足大型自由曲面工件高精度实时三维测量的需求,设计了一种超大尺度线结构光传感器三维测量系统,并提出一种基于一维靶标的传感器外参数的现场标定方法。实验结果表明,该方法的标定精度与基于平面靶标的方法相当,且其一维靶标的高精度制作更容易,外参数的现场标定过程操作更方便,更适合超大尺度线结构光传感器的现场标定。