GPS姿态测量系统在高精度计程仪速度标定中的应用

文章为解决高精度计程仪速度标定问题,利用Trimble MS860 DGPS姿态测量系统提供的航向、位置和时间信息,建立了舰船高精度速度参考测量系统。试验表明,这一新方法不仅可以有效完成计程仪速度精度标定,还实现了自动化测试和数据集中采集,克服了以往方法上的不足。     

电容式油量测量系统的姿态误差分析

针对目前飞机上电容式油量传感器测量燃油时产生的姿态误差问题进行了研究,以飞机上的规则油箱为例,从理论上详细地分析了电容式油量测量系统的姿态误差,并绘制出其误差曲线,给出了减小姿态误差的方法,最后提出了在姿态误差最小的准则下确定传感器的最佳安装位置;文中提出的减小姿态误差的方法,不仅有利于提高燃油测量系统的可靠性和安全性,而且可以改善燃油测量系统的维修性,使燃油量测量技术跃上了一个新的台阶。     

三维视觉测量系统标定技术

在机器人视觉测量系统中,手眼标定问题一直是一个很重要也很难解决的问题.结合一个具体的实际系统,提出了一种将摄像机外参数矩阵和手眼矩阵合在一起标定的新方法,免去了传统的摄像机外参数标定和手眼标定的麻烦,并因此减小了误差,提高了测量精度.     

仿生鳍条姿态测量及其误差分析

仿生鳍条是仿生机器鱼的核心运动机构,为提高其运动控制精度,针对其轻巧、微小的结构特点,设计了以质量轻、体积小、精度高的MEMS陀螺仪ADXRS290和ADXRS453为核心的仿生鳍条姿态测量系统,可实现仿生鳍条偏航角、俯仰角和滚转角的实时测量;针对仿生鳍条姿态测量中随机误差较大的特点,给出了一种以Allan方差为主的姿态测量误差算法,然后通过实验采集测量数据,定量分析了各运动姿态误差项;实验结果表明,角速率随机游走和零偏不稳定性是姿态测量的主要误差项,在后续误差处理中做针对性处理能提高姿态测量精度,对提高仿生鳍条运动效率有很大的意义。     

机器人立体视觉系统标定误差预测补偿技术

针对立体视觉系统在定位应用中存在标定步骤繁琐、耗时长及误差较大等问题,对机器人手眼单目激光立体视觉系统标定误差补偿进行研究。首先,对现有的摄像机标定、手眼标定和激光平面标定模型进行分析,在方便提取整体标定误差的前提下,组合出一种以“棋盘格&激光条纹”混合图像为基础的整体视觉系统快速标定方案。然后,对该视觉系统标定结果产生的误差进行分析与提取,提出一种从像素坐标和重建定位坐标到整体标定误差坐标的BP神经网络预测模型,利用该模型对标定方案产生的误差进行预测和补偿,提高整体标定精度。最终,焊缝位置测量实验表明,该方法可较大程度提高标定精度,在低精度设备的条件下实现同等精度的立体视觉系统标定。     

机载雷达天线挂装姿态标定技术

针对机载小雷达天线挂装姿态要求高的特点,给出了一套完整的雷达姿态测量、处理及精度检测方法.针对测量平面点存在异常值扰动拟合结果不稳定的问题,给出了一种鲁棒的平面拟合方法,通过解算获得可靠的平面参数估计值,从而提高姿态解算精度.该套标定方法已在小雷达天线挂装标定中获得成功应用,取得了很好的效果,可推广应用在其他武器系统安装标定任务中.     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。     

基于神经网络的惯性测量单元误差标定

针对惯性测鼍单元非线性误差的标定问题,为保证导航精度,设计了多层前向神经网络的补偿模型.神经网络算法具有良好逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.采用BP神经网络为主要逼近手段,对惯性测量单元的非线性误差函数进行精确逼近,弥补了常规建模方法的不足.将算法应用到某型MEMS惯性测量单元的非线性误差建模中,进行了仿真验证.结果表明,BP神经网络对原始信号的逼近误差在工程应用允许范围内,较传统的的最小二乘法建模方法有了显著的提高,保证有效地解决某型MEMS惯性测量单元误差大的问题.     

一种新型微惯性姿态测量系统的 系统误差补偿及标定方法

微惯性姿态测量系统机械精度不高、系统误差和随机误差干扰多样和传统标定计算复杂。针对这些问题,提出一种新型微惯性姿态测量系统误差标定的方法。通过对姿态测量系统的不同微惯性器件进行分析,有针对性的建立系统误差补偿模型。再设置实验转台给定系统不同速率及角度,最后利用最小二乘法、六位置标定法分别进行系统误差参数求解,经解算标定出零位漂移、刻度因子误差和安装误差角。最后通过标定前后对比测试实验,证明了该方法原理简单、易于实现,能较好地补偿微惯性姿态测量系统的系统误差,提高姿态测量精度。     

陀螺误差现场系统标定方法研究

为了补偿在实际使用环境中陀螺误差对捷联惯导系统带来的影响,提出了陀螺误差的现场系统标定方法.该方法采用四元数微分方程作为系统方程,利用加计估计出的两个水平姿态角和磁罗盘或GPS辅助给出的方位角作为观测,建立广义卡尔曼滤波方程对陀螺误差进行滤波估计.同时设计了1种简单的静基座转动的标定路径用于陀螺误差系数的分离.仿真结果表明该方法可行有效,估计结果能够很好地弥补捷联惯导系统中陀螺各误差因素的影响.     

随钻井下姿态测量系统

在随钻石油钻探时需要准确地了解钻具的姿态信息,通过对姿态信息的测量可以准确地掌握井眼的方位参数。随着近年来石油工业的发展,要求石油钻井技术采用精确的轨迹控制技术,适应定向井、水平井和大位移井等应用的需要。设计一种井下姿态测量系统,可以工作在随钻条件下,通过测量三轴陀螺仪、加速度计和磁阻传感器的信号并进行相应的算法处理,得到钻具在井下的姿态信息。     

基于MEMS的姿态测量系统

载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础.姿态测量有多种方式,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点,自古至今一直得到应用.本课题在此基础上,利用微机电系统(MEMS)技术,设计了由微机电传感器组合而成的微型方位水平仪,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成.利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角.该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移,可进行全姿态动态连续测量,测角精度为±0.5°(俯仰和滚转)、±0.7°(航向).     

低成本无人机姿态测量系统研究

由于低成本的MEMS惯性器件本身的限制,单独使用时精度低、稳定性差,在短时间内会产生较大的误差,无法完成长时间中等精度的导航,解决这个问题常用的方法是采用现代信息融合技术来提高姿态测量系统的精度。利用地磁场、重力场这2个姿态参考向量,采用扩展Kalman滤波(EKF)对不同来源姿态数据进行数据融合,实现了低精度MIMU与磁传感器组合航姿系统。仿真和实验证明:3个姿态角的静态误差小于0.5°,航向角的动态误差小于3°,该系统能够保证无人机姿态测量的精度。     

车载姿态测量系统的开发

开发了一种基于FPGA的捷联式车载姿态测量系统.自主设计了微惯性测量单元(MIMU)和基于USB2.0接口的数据采集卡,并应用Visual Basic 2005开发了数据采集与处理软件,最后通过实车道路试验对本测量系统的可行性进行了验证.     

液压支架姿态角度测量系统

针对采用单一角度传感器实现综采工作面液压支架姿态角度监测时测量结果不准确的问题,提出了一种基于倾角传感器和陀螺仪的液压支架姿态角度测量系统。该系统采用SVT626T型倾角传感器和ML7100型三轴陀螺仪测量倾角和轴向偏转角度,并以俯仰角为例,用卡尔曼滤波对2种传感器测量的角度进行数据融合。Matlab仿真及实验结果表明,该系统有效解决了倾角传感器因顶梁变加速运动导致的测量误差和陀螺仪因长时间测量导致的漂移和误差累积问题,提高了顶梁姿态角度测量精度。     

多惯组冗余系统安装误差的空中标定技术

以多组平行安装的捷联惯导构成的冗余系统为研究对象,提出了一种GPS辅助条件下惯导间安装误差的空中标定算法。该算法以其中一套惯导系统为安装基准,与GPS伪距、伪距率信息深组合后的导航结果为真实参考信息,标定前利用飞机机动提高基准惯导的姿态精度,标定开始时刻将基准惯导的导航信息装订给待标定惯导作为导航初值并进行姿态更新,利用待标定惯导的导航误差模型建立卡尔曼滤波器,量测量取为组合姿态与待标定惯导姿态的姿态误差,通过姿态匹配的方式对两套惯组之间安装误差进行标定。仿真结果显示,该方法不需要飞机做精确的角机动,只利用简单的摇翼和盘旋机动就可以对安装误差进行精确标定,且标定精度可达到角秒级水平。     

捷联系统姿态算法的漂移误差研究

本文对姿态计算四元数方法进行了研究，通过对计算矩阵的Ｕ－Ｓ分解，清楚地表达了不同算法的标准误差，歪斜误差和漂移误。     

三维脚型测量中的标定及轮廓图像处理技术

本文主要描述了一个基于激光扫描的3CCD三维脚型测量系统,介绍了系统的测量原理以及系统的模块校准、光带轮廓线提取技术。     

位姿测量结果对标定误差的鲁棒性分析

在三个控制点构成等腰三角形的前提下,研究P3P位姿测量结果对像机内参数标定误差的鲁棒性.采用简化条件下的理论推导结合一般条件下的仿真实验,得到了像机内参标定误差引起的位姿测量结果误差与像机焦比成反比,与主点坐标无关,随控制点间距离的增大而减小,随测量距离的增大而增大;6个位姿量中,除光轴方向平移量的误差主要受焦比误差的影响外,其它主要受主点坐标误差的影响等结论.     

液压支架关键姿态参数测量系统

针对现有液压支架姿态监测方法测量参数不全面、精度和可靠性不高、工况环境适应性差等问题,提出一种直接测量与间接测量相结合的液压支架关键姿态参数测量系统,研制了以DSP为核心、以MEMS惯导为测量元件、具备LoRa无线通信功能的姿态传感器。分析得出了影响液压支架支护姿态的关键参数,其中底座、前连杆、掩护梁和顶梁与水平面夹角及推移步距采用直接测量方式,支护高度、立柱与平衡千斤顶长度采用间接测量方式。该系统包括安装于底座、前连杆、掩护梁、顶梁处的4个姿态传感器和1个安装于底座的红外激光测距传感器,采用LoRa无线通信方式组网。底座处的姿态传感器作为网关（即网关传感器）,用于测量底座与水平面的夹角,控制红外激光测距传感器测量推移步距,并解算支护高度、立柱长度和平衡千斤顶长度;其他3处的姿态传感器作为节点（即节点传感器）,用于测量前连杆、掩护梁和顶梁与水平面的夹角,并将获得的角度信息上报至网关传感器。测试结果表明,姿态角测量的最大绝对误差为0.2°,支护高度、立柱长度、平衡千斤顶长度测量的最大百分比相对误差分别为0.78%,0.72%,0.83%,推移步距测量的最大绝对误差为1.9 mm。以ZY9...