FBG电流互感器非线性校正系统研究

为了提高电流互感器的测量精度,减小相位误差 ,研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的光纤光栅(FBG)电流互感器非线性校正系统,分析 了超磁致伸缩材料GMM,giant magnetostrictive material)的 磁滞特性,采用参数可变曲线拟合法实现数据的非线性校正处理。通过FP GA完成数据采集、 滤波、缓存、分频、校正处理和数据转换等单元的设计,实现了对电流互感器输出信号的实 时非线性校正,减小了GMM的磁滞特性对FBG电流互感器的影响,使电流互感器的 相位误差由7°降为1°,幅度误差小于1%,提高了电流测试系统的测量精度。     

一种图像校正的偏振光罗盘系统的研究

导航传感器在探险、应急、精确制导武器、船舶、航空器导航和定位系统中起着关键作用。针对偏振光罗盘在倾斜状态下误差较大的问题,提出了一种利用加速度计和陀螺仪对偏振光罗盘进行图像校正的方法,设计了一种基于陀螺仪校正的偏振光罗盘系统。首先利用加速度计和陀螺仪计算得到载体姿态角,对偏振光图像数据进行图像校正,采用Stokes矢量法解算大气偏振模式分布,进而提取导航特征点,最后对特征点进行拟合解算出航向角信息。并且进行了静态和动态测试实验,实验结果表明,该算法能够有效的对偏振光罗盘姿态变化引起的误差进行补偿,可以将偏振光罗盘的航向角测量误差控制在1.86°之内,平均误差为0.09°。     

基于L BFGS的自适应模糊互补滤波

针对惯性测量单元噪声大及常规姿态解算算法精度不高的问题,提出了一种基于拟牛顿法（L-BFGS）的自适应模糊互补滤波（AFCF）算法。该方法利用L-BFGS对加速度计、磁力计进行寻优估计,并通过监测系统的运动等级、加速度计、磁力计的误差,运用模糊逻辑理论调控加权因子及增益权重,动态地调整互补滤波参数,实现姿态误差的动态补偿,优化姿态解算结果。经实验验证,系统静态误差在0.4°内;动态误差在1.3°内,且该系统能减少噪声的干扰及陀螺仪的漂移。     

基于肖特基二极管的反射式可调预失真电路

为解决传统反射式预失真电路可调性不高、对功率放大器的邻信道泄漏比(ACLR)改善量小的问题,文 中提出了一种基于肖特基二极管的反射式可调模拟预失真电路。该电路由90°电桥、肖特基二极管以及偏置电路组 成。每条支路采用两个并联肖特基二极管产生非线性信号,以抵消功放的非线性失真。每一个肖特基二极管都有独立 的偏置电路,从而可以增加电路调节的自由度。通过改变每个肖特基二极管的偏压,可实现更大动态范围的幅度和相 位的补偿。基于此原理加工的S 波段模拟预失真电路对中心频率为3. 5 GHz 的Doherty 功率放大器进行线性化测试, 实验结果证明:加上提出的模拟预失真电路后,在输出功率为-28 dBm 时被测功放的ACLR 改善了14. 6 dBc 以上。     

基于MEMS微惯性器件的姿态测量 单元设计与测试

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域,为提高MEMS姿态解算精度,采用 Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件,Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计－磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度,介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试,无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°,横滚角精度 0.5°,航向角精度1.1°。     

Ka波段高精度模拟预失真线性化器

模拟预失真技术是改善行波管放大器非线性失真的一种有效方法,但补偿精度较低的缺点是制约其进一步发展的关键因素。增益相位独立调节技术和补偿曲线形状调节技术是提升模拟预失真补偿精度的重要技术。提出了一种适用于Ka波段行波管放大器的高精度模拟预失真器,该预失真器采用双路矢量合成式结构,在29~31 GHz 范围内,通过调节二极管偏置电压可以同时实现补偿曲线形状调节和增益相位扩张量独立调节,有效提升了补偿精度。与行波管放大器的联合测试结果表明,在30 GHz 时,该预失真器可以将行波管放大器的增益压缩从5.3 dB 减小到1.2 dB,相位偏移从62°减小到6.5°。线性化后的行波管放大器的非线性失真明显降低,在输出功率回退5 dB 时,三阶互调系数提高了9.3 dB。     

基于单个IMU的光电升降桅杆姿态测量方法

为解决光电桅杆在升降过程中的姿态解算问题,提出了一种全新的光电桅杆工作姿态测量方法。采用1个IMU实时测量光电桅杆升降过程中顶端工作部的点姿态(俯仰角,滚转角γ和方位角ψ),利用桅杆工作部起始点姿态与升降过程中工作点部姿态间的转换矩阵,实时解算出光电桅杆的工作姿态(扭曲角θ,倾斜角α,和偏向角β)。理论上推导了姿态解算方程,构建了光电升降桅杆动态姿态解算模型。利用姿态传感器MPU6050搭建了姿态测量系统,验证了桅杆姿态解算模型。实验结果表明:在 |θ,γ,ψ| < 90°时,此方法可以准确的测量出光电桅杆的工作姿态。     

三维激光扫描系统的固有误差校正算法

分析了三维激光扫描系统固有误差的来源,结合数学模型及实验数据,提出了相应的校正算法,并在实验中得到验证。从概率统计学角度分析激光测距仪固有误差的统计特性,增大平均次数的同时,减小测距仪测距误差;使用最小二乘法从实验数据中获取电机的动态角度误差,对理论角度进行校正后,得到电机实际转动角度;针对双振镜系统的非线性扫描失真,动态改变扫描范围,减小枕形误差。使用Matlab分析误差校正算法,并搭建实验平台测试上述算法,实验结果表明,对系统的测距误差、角度误差、枕形误差校正后,三维激光扫描系统的精度有较大的提高。     

一种高性能的CMOS四象限模拟乘法器

本文介绍了一种带预处理电路的ＣＭＯＳ四象限模拟乘法器，对其预处理电路（有源衰减器及电平位移电路）和乘法器核心电路的非线性误差作了详细的讨论．设计采用３微米Ｎ阱硅栅ＣＭＯＳ工艺，并给出了电路的ＳＰＩＣＥ模拟结果．当电源电压为±５Ｖ时，功耗小于６．５ｍＷ，线性输入电压范围约为±４Ｖ；当输入电压范围限于±３Ｖ内时，总谐波失真和非线性误差均小于０．３３％，－３ｄＢ带宽为１３．０ＭＨｚ和２．２ＭＨｚ；当输入电压范围限于±２Ｖ内时，总谐波失真小于０．１８％，具有良好的性能．     

基于压阻式压力变送器的非线性补偿研究

介绍了压阻式传感器的测量电路、非线性误差分析及模拟补偿方法。并根据压阻式传感器的两种不同的非线性误差。提出了相应的补偿电路及使用该补偿电路校正前应注意的事项,较好的解决了对固态压阻传感器非线性特性进行校正的问题。     

使用自适应阈值的图像篡改检测与定位算法

为了实现对机载移动目标的快速捕获和粗跟踪瞄准,设计了粗跟踪演示系统,完成了外 场飞行实验的 初步验证。本文系统利用GPS数据完成对目标的捕获,通过对姿态数据的校正,方位误差降 到0.60°(1σ),俯 仰误差降到0.40°(1σ),有效缩小了不确定区域;系统还对跟踪算 法进行了优化改进,利用分段式函数等效 非线性调整函数,有效解决动态目标跟踪时快速调整和超调之间的矛盾。飞行实验表明, 本文的粗跟踪演示 系统的捕获时间优于10s,粗跟踪精度优于480μrad,为精跟踪子系统实现最终的目标精确跟踪瞄准提供了 有利条件,实验结果验证了该系统用于激光通信链路快速建立的可行性。     

一种低压BiCMOS四象限模拟乘法器的设计

提出了一种结构简单的采用 Bi CMOS线性区跨导和输入预处理电路的低压 Bi CMOS四象限模拟乘法器 ,详细分析了电路的结构和设计原理。设计采用典型的 1.2 μm Bi CMOS工艺 ,并给出了电路的 SPICE模拟结果。模拟结果表明 ,当电源电压为± 3V时 ,功耗小于 2 .5m W,线性输入电压范围大约± 2 V。当输入电压范围限于± 1.6 V时 ,总谐波失真和非线性误差均小于0 .8% ,- 3d B带宽大于 110 MHz。     

一种用于APFC的模拟乘法器设计

在有源功率因数校正技术(APFC)中,通过对乘法器的输出与电感电流的峰值比较,控制功率开关管的开启与关断,使输入电流峰值包络跟随输入电压,功率因数理论上为单位值。而提高乘法器的线性度,减小非线性误差成为研究模拟乘法器的一个重要方向。本文提出的模拟乘法器采用有源衰减器显著的增大了输入信号电压范围,更重要的是在有源衰减电路中引入负反馈有效的减小了乘法器的非线性误差。基于CSMC 0.5um BCD工艺,采用Hspice进行仿真验证,在电源电压5V条件下,乘法器的一输入端的输入范围为0~2V,非线性误差小于0.6%,另一输入端的输入范围为1~4V,非线性误差小于0.3%。总谐波失真小于1.8%。     

基于SCKF和姿态估计的SINS/GPS在线对准方法

该文提出了基于平方根容积卡尔曼滤波和初始姿态估计的捷联惯导/全球定位系统组合在线对准法。构建平方根容积卡尔曼滤波器来对初始姿态估计的非线性量测模型进行滤波,估计代表初始姿态转换矩阵的罗德里格参数,并以此求出当前时刻的姿态转换矩阵,从而求出当前时刻准确的姿态。该文分别对制导武器系统和车载系统进行了半实物仿真。仿真结果表明,此方法可在25 s左右完成在线对准。其中短距离制导武器仿真结果航向角及俯仰角误差在0.1°内,横滚角误差在0.3°内;低成本车载导航系统仿真结果航向角误差在0.2°内,俯仰角及横滚角误差在1°内,可满足制导武器及低成本民用车辆的对准需求。     

基于激光位移传感器的3维位置测量算法研究

为了实现空间高微重力主动隔振系统反馈控制回路设计,采用6个激光位移传感器对隔振平台上3个正交的定位面的位移进行测量,实现对其3维位置和姿态的解算,并给出了推导过程,通过数值仿真,实验验证了有效性,同时对于解算过程中的误差来源与其对解算结果的影响进行了分析,给出了误差影响因素与解算误差之间的关系。结果表明,此3维位置和姿态的解算算法能够准确地解算出隔振平台的3维位置和姿态,且理论解算误差在30μm以内。此研究对基于位移测量的反馈控制回路设计有一定的实用价值和发展前景。     

一种多时间尺度融合的视觉辅助惯性定姿算法

针对基于微机电系统的惯性传感器中,陀螺仪在姿态解算过程中存在误差累积的问题,提出一种多时间尺度融合的视觉辅助惯性定姿算法。利用视觉传感器在不同时间尺度的角度变化量,不断修正并更新惯性器件的角度累积误差,对姿态角进行多次校正,进而输出较高精度的姿态角。实验结果表明,采用多时间尺度融合的视觉辅助惯性定姿算法,相对于单时间尺度的融合算法,航向角误差降低了27%,俯仰角误差降低了23%,横滚角误差降低了63%,角度误差能够保持在2°以内,满足定姿定位的需求。     

激光加工机械手系统工件位姿自动校正的方法

为了减小在数控加工系统中工件位姿无法精确定位引起的加工误差,采用通过实时检测工件上2个点分别在实际工件坐标系下偏离理想坐标系的坐标来实现机械手自动校正的方法,阐述了工件坐标校正的数学模型、算法和算法程序设计的实现。结果表明,通过6组模拟数据得到位移误差不足0.01mm,角度误差不足0.02°,验证了该方法的正确性。     

红外零位走动量测量中的相机姿态自适应补偿

为提高红外零位走动量测量精度,针对测量过程中相机姿态变化误差引起的图像定位精度不高问题,提出了一种CCD相机姿态小角度变化自适应补偿方法。通过理论分析,推导出相机姿态解算公式,建立了CCD相机姿态解算数学模型,然后基于某型红外瞄具零位走动量测量系统,分别针对三种相机姿态,对瞄具分划线在参考坐标系中的坐标进行了对比实验。结果表明,测量精度优于0.01 mil,能减小相机倾斜对红外瞄具零位走动量测量带来的误差,为提高零位走动量测量精度提供了一种相机姿态自适应补偿的新方法。     

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°。     

D类功放中全数字PWM结构的非线性误差校正方法

本文针对全数字PWM结构中存在的非线性误差,提出了一种数字校正方法.这种校正方法在delta-sigma调制器的各个积分器中加入校正系数.此方法计算量小,非常易于硬件实现实时的误差校正.在此基础上设计了一个全数字的PWM电路结构,并进行了仿真.仿真结果表明,经过校正的数字PWM具有良好的线性,完全消除了非线性误差.