车辆IMU软测量技术精度分析

为节约半主动悬架电气架构和电子控制单元（ECU）的开发流程,提出一种新的半主动悬架传感器布置方案,并给出最佳惯性测量单元（IMU）安装位置。建立通过IMU信号解算4个簧上位置加速度的精确与完备公式,选择合适的角转动次序和参考系来保证解算方法的正确性;利用最优化理论及偏导数方法结合不同的悬架权重研究传感器安装位置对软测量精度的影响,并给出了有约束条件下的最优安装位置。实验结果表明:新提出的传感器布置方案及运动学解算方法可以很好地预测4个簧上位置处的垂向加速度,并具有较高的稳定性,但是安装在不同位置处的解算精度差异较大;通过最优化理论得出的有约束最佳安装理论位置的实验结果与理论符合(均方根误差约为0.6 m·s^-2),相比于其他安装位置,最佳安装位置处的实验结果对不同工况均具有较高的稳定性及测量精度;相比于水平安装位置,IMU的垂向位置对最终的解算结果和精度有较大的影响。采用数形结合思想给出了一个IMU安装位置误差等值椭球面,用该椭球面可以较为清楚直观地对安装位置进行分析。     

基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究

为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着,采用多学科分析平台Isight建立主镜面形校正精度模型,以慧差为例,分析了主镜面形校正的准确性。最后,采用Isight平台建立了主镜面形校正能力分析模型,以低阶像散为例,分析了在促动器最大调整力为100N时,主镜面形的校正能力。分析结果表明：主镜慧差的校正精度为4%;力促动器能校正0.467个波长的像散。主镜面形校正算法及模型基本准确,可用来进行主镜面形校正。     

汽车行驶跑偏测试系统中标定架的设计

为保证汽车行驶跑偏测试系统的测试精度,运用理论与实验相结合的方法设计标定架以校正CCD图像传感器的安装误差和统一多个传感器的物理坐标;通过研究标定算法与控制点关系,分析控制点分布对标定误差的影响,确定控制点的维数与分布;以尺寸链计算来合理分配标定架各构件公差,保证控制点位置精度,并研讨了再次标定控制点位置精度与首次标定一致性问题。试验证明,设计完成的标定架充分满足系统精度要求和使用要求。     

一种使用面阵CCD的非接触位置测量系统

某型导弹填装车为发射车自动装弹前，需要获得两车之间精确的相对位置关系参数。本文介绍了一种非接触三维位置测量系统，该系统由一组面阵CCD探测器、实时图像处理及快速数据解算系统组成，对三卤钨灯目标与测量系统之间x,y,z,a的相对位置关系进行测量，介绍了测量原理，推导出了参数计算公式，并通过三角知识和误差理论对系统进行了精度分析。     

基于四元数互补滤波算法的车载MIMU

针对MEMS惯性器件由于测量精度低、数据易漂移而导致车载惯性导航系统姿态解算数据不稳定和精度不高的问题,设计一种基于四元数互补滤波算法的高精度车载MEMS惯性测量单元(MIMU)。通过四元数算法降低MIMU在运行过程中的计算难度,解决姿态解算中的奇点问题。利用互补滤波算法对惯性传感器运行过程中的高低频误差进行动态补偿、数据融合,减小陀螺仪积分漂移累加,抑制加速度计振动误差,实现多传感器数据融合的MIMU姿态解算。将MIMU放置于高精度无磁转台上进行动态测试,通过设置转台运行动作模拟车载环境,采集并分析MIMU在动态环境中的各个轴向角实时数据与误差数据。试验结果表明,MIMU横滚角精度为0.26°,俯仰角精度为0.23°,航向角精度为0.51°。     

超导陀螺仪壳体安装误差对转子位置偏移检测的影响（88）

基于超导陀螺仪转子位置偏移的光电检测法原理,分析超导陀螺仪壳体安装误差对转子位置偏移检测的影响情况;推导出几种条件下超导陀螺仪壳体安装误差与光电传感器接受到弱信号时间的关系式.通过仿真分析,得到超导陀螺仪壳体安装误差与转子位置偏移检测时间的关系曲线.     

磁传感器阵列安装误差标定与补偿

针对实际工程应用中磁通门传感器与磁传感器阵列安装误差会影响磁场检测精度的问题,提出了一种能够实时有效标定及补偿安装误差角的方法.通过分析安装误差角的产生机理,建立了安装误差模型和误差修正模型,对比不同位置状态下磁传感器阵列输出的磁场三分量,得到基于三位置法求解和补偿安装误差角的方法.通过试验验证了该方法的正确性,结果表...     

恒星视位置的长期计算法

提出了一种不用查表就可实现恒星视位置长期计算方法,即基于球面天文学和天体力学的基本理论,通过对影响恒星视位置的各种因素的误差模型分析,并对ＦＫ４星表的历元平位置经过误差修正而得到恒星视位置,本算法可长期使用,使天文自动定位简单快捷,作者还对导航常用６１颗恒星的视位置进行了计算并与航海天文历进行了比较,结果证明完全能满足航海天文定位的精度要求。     

基于组合导航技术的管道地理坐标定位算法

针对长输管道地理坐标定位问题,提出了一种基于组合导航技术并应用管道磁标处地理信息进行分段修正的管道地理坐标定位算法.该算法基于惯导/里程仪组合导航的基本原理,应用误差模型对航迹误差进行修正.通过研究陀螺仪和里程仪的误差特性,建立了陀螺仪和里程仪的误差模型,针对低精度加速度计应用于惯性导航系统时存在速度和航迹解算误差较大的问题,提出了应用加速度信息对里程仪速度进行修正的速度解算方法.实验结果表明,算法解算所得位置误差为0.16%,可为长输管道提供三维地理坐标定位信息.     

4m SiC主镜的轻量化及支撑技术

为设计出结构合理的4mSiC轻量化主镜,本文借助于有限元法完成了扇形轻量化主镜的参数设计,确定了90个支撑点的排布方式,并提出了将36组轴向和侧向力促动器共同设置在主镜背面的力分散器上的支撑方案。通过建立轻量化主镜的有限元模型,计算出不同的俯仰角下主镜的重力变形和不同温度载荷下主镜的热变形情况。重力变形分析结果表明主镜光轴水平时,镜面最大变形误差RMS仅为14．7nm,满足设计指标要求;热变形分析预算出1℃的轴向温差引起的镜面面形误差RMS值为278．0nm。若要保证4mSiC轻量化主镜的镜面面形,则必须设计出合理的热控装置,保证主镜的轴向温差不大于0．1℃。     

望远镜主镜支撑中粘接连接的热应力研究

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比机械紧固方式,粘接连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。但由于粘接连接中镜子和粘接层的材料不同,在温度变化时,会引起较大的热应力,从而影响主镜的面形质量,因此对粘接链接中的热应力也需要进行研究。为此本文使用有限元方法对粘接层的热应力进行了系统研究,采用了MMT望远镜的支撑结构形式,通过计算镜子表面热应力分布情况,找到热应力最大值,并研究了几何因素、粘接层厚度和粘接层模量对热应力最大值的影响。     

Research Status and Key Technologies of Geo-Electromagnetic Magnetic Induction Sensor

TMT三镜系统方位轴系的抖动测试与研究

张敏^1,2,陈涛¹,李洪文¹,杨飞¹

（1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;

2.中国科学院大学,北京 100039）

中文摘要：

TMT三镜系统所面临的挑战是对于系统图像抖动性能的严苛要求。机械结构的设计与设备选型会影响望远镜观测过程的图像抖动。本文针对一个相似配置的望远镜进行了抖动测试实验,以支持三镜系统的设计。测试实验采用了32位绝对式编码器进行位置跟踪的方法,同时针对几种影响系统抖动的干扰源进行了讨论。实验结果表明,在低速跟踪过程中,抖动值小于10 RMS,系统设计能够满足TMT三镜系统的抖动要求,针对于抖动的进一步校正给出了NFIRAOS误差抑制传函。

关键词：TMT三镜系统;抖动;低速;位置跟踪

     

望远镜主镜支撑用液压缸设计研究

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,得到液压缸的轴向刚度关于各个设计参数的理论表达。并分析了各个设计参数对液压缸刚度的影响。发现液压缸的轴向刚度只是和滚动薄膜的各项参数有关,和滚动薄膜的弹性模量成正比,且受滚动薄膜几何参数如薄膜的厚度、高度、内外圈半径等影响。     

粘结连接在望远镜主镜支撑中应力分散作用研究

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。     

望远镜主镜支撑用液压缸研究与设计

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用，而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术，液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计，并在考虑存在残留空气的情况下，分析了液压缸轴向刚度，得到了此种情况下液压缸的轴向刚度理论表达。发现存在残留空气会显著降低液压缸的轴向刚度，而提高初始压强则会提高液压缸的轴向刚度，在实际应用中0.5MPa初始压强可以保证液压缸刚度达到10N/μm。     

望远镜主镜柔性侧支撑机构设计研究

侧支撑是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,侧支撑机构具有结构复杂、精密性高、运动量微小、无污染等特点,其性能优劣直接影响望远镜的成像质量甚至主镜自身安全。相比于传统机械式铰链机构,柔性结构具有体积小、无摩擦、无间隙以及无需润滑等优点,更加适用于大型望远镜主镜侧支撑机构。本文通过对柔性结构柔度矩阵的分析,利用等效弹性模量方法降低柔性结构设计及分析难度;针对一种基于运动学平衡原理的柔性侧支撑方式,通过等效弹性模量方法优化柔性结构尺寸,以满足大型望远镜主镜对于侧支撑机构的面形精度、定位精度、热匹配能力、固有频率的技术要求。     

微薄硅晶片高速视觉定位及矫正系统

为解决当前机械定位存在的不足,提出了一种微薄硅晶片高速视觉定位及矫正系统. 视觉定位算法采用链码跟踪以及Principal Component Analysis（PCA）获得“主元”,在此基础上采用线段聚类的直线检测算法,拟合出电池片的边缘直线;然后计算出电池片的位置和角度偏差,通过机械手进行位置和角度矫正. 实验结果验证了该系统算法的实用性. 在实际生产中,该系统能够快速、精确地对电池片进行定位和矫正,大大增加了电池片串焊的效率和精度.     

车灯配光镜组成单元光电检测方法

提出一种自动检测汽车车灯配光镜组成单元几何参数的方法。该系统以线阵CCD作为探测器件 ,利用激光束的准直性 ,通过测量激光通过配光镜棱镜后的偏转方位 ,或通过柱面镜折散开光束的宽度 ,确定出组成配光镜的棱镜顶角和柱面镜的半径。这种测量方法对于研究车灯配光性能 ,建立起配光镜设计模型和对配光镜模具进行修正具有实际意义。