基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量误差分析

分别分析计算了皮卫星姿态角测量的两大误差源:太阳矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的太阳矢量误差。首先针对皮卫星体积小、重量轻、功耗低的特点,采用设计的微型太阳敏感器测量太阳矢量,与轨道演化计算获得太阳矢量相比,该方法更适合获取皮卫星姿态角度信息。通过分析获得太阳入射角——光电流非理想的余弦特性、光电流的噪声起伏、处理电路非线性、A/D采样非线性、温度测量不确定性等因素导致的太阳矢量实际测量误差为5.74°。由于皮卫星自身的特点不允许采用复杂的轨道演化模型,基于Kepler轨道模型计算获得的太阳矢量误差为0.1°。因此,基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量总误差为5.84°。     

SIWR-Ⅱ型水下机械手的误差分析与综合

机器人的误差，由于涉及的因素众多、测量困难、计算麻烦，而成为机器人领域研究的一个难题．为此采用了微分法，具体地对SIWR—Ⅱ型水下机械手进行了误差分析．推导出终端误差的表达式，求出各关节误差与终端误差之间的关系，通过仿真结果验证了分析计算的正确合理性．最后给出了几点可供相关人员参考的有益结论，即各关节的转动分量和移动分量对终端各分量的影响程度，通过误差公式中关节对终端的影响程度加以人为的调整可以提高运动精度、减小误差．     

2-DOF模拟台姿态误差动力学仿真分析

针对并联运动模拟台普遍存在的铰链间隙误差、结构误差和装配误差等问题,提出了一种误差模型建模简便且姿态误差仿真结果真实度高的方法。首先采用闭环矢量法建立模拟台的误差运动学模型,应用仿真软件Adams建立模拟台的误差动力学模型;然后对以上两种建模方法得到的误差模型进行仿真分析。通过对比,误差动力学仿真曲线优于传统运动学仿真结果。最后,采用方差指标进行评价分析。结果表明,误差动力学仿真分析能够更加真实反映模拟台的姿态变化,并且模拟台方位轴对间隙误差更为敏感。     

低成本全姿态角测量的设计

姿态的测量广泛的应用于汽车,手机,无人机等领域。本系统设计了一个基于低成本的MEMS器件和Arduino的三维姿态测量系统,并针对由于陀螺仪的随机偏移,姿态角误差随时间累积的问题,运用了加速度计和电子罗盘测量的数据利用互补滤波进行数据的融合,准确的得到了全姿态角信息。     

捷联姿态算法非互易误差的分析与修正

在捷联惯性导性导航系统中,陀螺仪的输出是迭代时间内载体的角增量的量化值;由其解算出的载体姿态存不可交换性误差,该误差的大小与捷联姿态算法密切相关,研究的目的在于选择适当的捷联算汉,减小姿态算法中的不可交换误差,提高捷联算法的精度,以鱼雷捷联惯性姿态基准为例,对四元数法的捷联姿态算法误差和基于等效旋转矢量的优化的三子样捷联姿态算法误差进行了分析比较,数字仿真结果表明,三子样法比四元数法的捷联姿态算精度高7至8个数量级,而前者的采样周期却低一个数量级,显著地提高了捷联姿态算法的制度。     

正弦规应用及误差分析

正弦规是利用正弦函数原理对精密角度进行间接测量或加工的一种常用的精密量具或工具，常用于测量内，外锥体的锥角及外锥体的大小端直径，也用于测量角度块的角度、孔中心线与平面之间的夹角。正弦规实际上是通过测量长度来计算角度，结构简单，造价低廉，使用方便，文章通过误差分析得出：利用正弦规测量小角度能获得很高的精度。     

一种压缩型全姿态角四元数的表示方法

由于四元数对姿态角的描述具有二重覆盖性,这种非一一映射关系会引起姿态散开问题。针对该问题,提出一种压缩型全姿态角四元数的表示方法。首先引入压缩型姿态角空间和压缩型四元数空间两个概念;然后基于东-北-天坐标系推导了两个空间的一一映射关系;最后通过数值仿真实验验证了所提出方法的有效性。仿真结果表明,所提出的方法既继承了四元数描述姿态角的非奇异性优点,又避免因四元数二重覆盖性引起的姿态散开问题。     

一体化跟踪型测角系统的误差分析

为满足系统对位置检测的要求，有利于电机系统的小型化设计，提出了采用感应同步器与单片集成轴角变换器(AD2S80A)构成的跟踪型测角系统同时作为磁极位置检测环节和角度测量系统的一体化方案．分析了感应同步器及跟踪型测角系统误差，推导了由非有效电势产生的零位奇偶跳动导致的一次正弦变化测角误差等误差模型。实验结果证明了分析方法的正确性．     

姿态稳定度误差对星载聚束SAR成像质量的影响分析

针对当前工程设计中星地一体化指标分解不充分导致工程实现难度增大的突出问题,研究了姿态稳定度误差对星载聚束SAR成像质量的影响;在构建距离向与方位向姿态稳定度误差模型的基础上,分析了成像过程中姿态稳定度误差与成像质量指标之间的定量传递关系.理论分析和仿真结果表明,姿态稳定度误差会引入成对回波,姿态稳定度误差频率越高成对回...     

基于模糊神经网络的自主车导向控制器

为了实现自主车跟踪固定路径的精确控制,建立了自主车路径偏差控制系统的数学模型。设计了基于神经网络的自主车导向控制器,建立了模糊神经网络控制器的结构,并由实验数据产生训练样本。该控制器通过精确控制两个驱动轮的差动转速实现路径跟踪。实验结果表明采用模糊神经网络的导向控制器能够稳定地实现跟踪导向路径的控制功能。     

光学测绘卫星星地相机夹角在轨实时定标方法

由于光学测绘卫星无地面控制点定位精度受星地相机夹角在轨变化的直接影响,因此针对现有星地相机姿态稳定度不高、星地相机夹角定标时间周期长的实际应用问题,提出了一种基于光学自准直原理的星地相机夹角星上实时定标方法。首先在相机载荷系统内部加装准直光源、光斑成像面阵等器件;然后通过光斑影像位置的变化求解出单个相机的主光轴变化;最后求解星地相机间夹角的变化。仿真实验表明,俯仰和横滚方向可获得0.1角秒量级的星地相机夹角定标精度。该方法无须地面定标场,不受外界因素影响,可以实现星地相机夹角的星上实时自主定标,具有良好的可行性和实用价值。     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

基于磁强计的皮卫星姿态角测量误差

采用三轴磁强计测量地磁场矢量,与轨道演化和国际地磁场参考模型(IGRF)计算获得的地磁场矢量进行比较,获得姿态角度信息的方法适合体积小、重量轻、功耗低的皮卫星应用环境。地磁场矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的地磁场矢量误差是皮卫星姿态角测量的两大误差源。通过分析获得磁强计A/D采样、磁传感器误差、温度漂移、铁磁材料等因素导致地磁场矢量实际测量误差为1.74°。皮卫星自身的特点不允许采用复杂的SPG4轨道演化模型,基于Kepler轨道模型和IGRF地磁场模型计算获得的地磁场矢量误差为0.5°。因此,基于三轴磁强计的皮卫星姿态角测量误差为2.24°。     

基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

滚装船内受非完整约束的自主车自动泊车

针对大型汽车滚装船装载时,船上部分环境未知情况下的非完整自主车自动泊车问题,基于人工协调场和弹道成型制导律,提出了运动规划与控制同时执行的自动泊车方法.考虑车辆的几何形状,应用力的平移原理,提出一种斥力、协调力的计算方法.由于受到的非完整约束,在设计底层控制方式时将合力主矢映射为当前行进方向上的速度标量,主矩映射为角速...     

非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

Delta并联机械手几何误差建模及灵敏度分析

以一类含平行四边形支链的Delta并联机械手为对象,利用空间矢量链分析方法,构造出机构末端位置和姿态误差与几何误差之间的映射关系,明确揭示出影响机构末端不可补偿误差的几何误差源,并借助灵敏度分析定量揭示几何误差对末端位姿误差的影响.研究成果对指导同类装备的设计与制造具有普遍的意义.     

旋转式捷联惯导系统误差分析

为了提高惯导系统长时间运行时的精度,采用旋转自动补偿技术来抑制系统误差的发散.分析旋转自动补偿的基本原理,得出旋转式捷联惯导系统下的误差传播方程,对光学陀螺的刻度因子误差、安装误差、常值漂移和随机漂移误差在旋转方式下的误差传播情况进行了分析研究.比较分析了单轴旋转和双轴旋转方式下对系统误差的不同影响.仿真结果表明:旋转自动补偿技术,能明显改善纯惯导系统误差随时间发散的特点,有效抑制误差的增长.研究结果可以作为旋转式光学陀螺捷联惯性导航系统进一步优化和工程设计的理论参考.