基于MSP430F6638的数字象限仪设计

为实现火炮射角的数字化测量,设计了一种数字象限仪.以MSP430F6638单片机为处理器,与圆弧式光栅传感器组成倾角测量系统,给出了系统硬件电路设计方案,在分析光栅信号四倍细分原理的基础上,结合MSP430单片机的超低功耗特性,给出了系统软件程序设计方案.采用软件解码的方法完成光栅倾角信号的辨向、细分与计数运算,具有测量范围大、精度高、功耗低等特点.经试验验证,设计实现了0.25密位测量分辨力,能长期待机工作,适合野外作战环境下使用.     

炮用象限仪角度测量不确定度的评定方法

竞争择优任务要求炮用象限仪角度测量结果给出不确定度,以便于不同行业领域的理解、交流和比对。在评定测量不确定度的过程中,鉴于实际工程测量样本量小而难以实施A类评定的问题,提出用实验室校准过程近似实际测量过程,利用历史校准数据和线性回归方法,建立了基于统计过程控制技术的A类评定方法,以某型炮用象限仪的历史校准数据并结合MATLAB工具验证该方法可行。用测量不确定传递率法得到了该型炮用象限仪测量范围内任意角度上的扩展不确定度曲线,并用蒙特卡洛法对其进行了验证。     

一种高精度数字水平仪

基于传感器、数字信号处理、单片机技术的数字水平仪是当前倾角测试仪器数字化发展的方向.利用角度传感器敏感水平倾角,通过信号处理和单片机的控制、运算将倾角以数值的形式直接在数码管上显示或上传到计算机进行显示、处理,从而使角度测量变得方便、快捷,实现了倾角的高精度测量.     

基于全站仪的身管火炮零线检校方法研究

针对传统的身管火炮零线检查规正方法存在着炮膛轴和视轴误差及炮身俯仰倾斜误差等,提出了一种基于全站仪的新型检校方法。建立了测量系统的数学模型,得出了空间坐标系内任意点的坐标计算公式。推导出了零线检校方法的解算模型,该解算模型只需要1台全站仪分别测量出炮膛轴线延长线上的两个指定点和瞄准线延长线上的两个指定点的水平角、天顶角和斜距,通过计算就可得到瞄准线相对于炮膛轴线的高低角和方向角偏差,根据偏差最终完成零线的检查和规正。以此为基础的身管火炮零线检校方法精度高、简单易操作和应用范围广。     

经纬仪调平对心系统总体设计

为实现经纬仪在操作中自动化操作,提高经纬仪方位测角精度.对具有调平误差补偿功能的经纬仪自动调平对心系统进行总体设计研究;选用高精度的倾角传感器作为水平倾斜检测传感器,保证了调平误差补偿的有效性;利用面阵CCD,采用数字图像处理方法定位站点圆形标记中心,对心测量精度可达到亚像素级,为经纬仪精确对心提供了可能.试验结果表明:在满足经纬仪调平对心实现自动化操作的同时,对心精度可达到0.04 mm,经调平误差补偿后的方位测角精度较传统手动操作精度有所提高.满足对经纬仪测量精度和自动化的要求.     

基于最小二乘法标定寻北仪基座倾角测量系统的测量当量

为得到准确的基座倾斜量,提出一种基于最小二乘法标定寻北仪基座倾角测量系统的测量当量方法。阐述基于电解质型倾角传感器的寻北仪基座倾角测量系统的工作原理,对基座倾斜的大小和方向进行准确测量,利用基座倾斜与寻北精度影响量之间的数学模型,进行误差补偿,根据最小二乘法建立数据模型,进行数据拟合,当标定的当量与理论设计值相差较大时,可调整电路放大倍数,进行重新标定;当测量当量调整到与设计值基本一致,将最后测量当量标定值记录下来,写入单片机相应flash单元即可。结果表明:该测量方法可以快速简洁地确定测量当量,保证寻北精度。     

车载光电经纬仪基准平面测角误差修正

为了提高车载光电经纬仪的测角精度,提出了由基准平面误差导致测角误差的修正方法。根据车载光电经纬仪基准平面的结构,分析了基准平面的误差组成。基于光电经纬仪的基座上安装相互垂直的两个水平传感器,推导了根据水平传感器测得的倾角计算出整个基准平面的倾角和最大倾斜方向的计算公式。使用球面坐标系分析了由基准平面误差而产生的测角误差并给出了修正公式。实际跟踪测量表明,采用此方法进行测角误差修正效果较好,最大方位角修正角度误差在5’左右,最大俯仰角的修正误差为2′左右。     

自动调平系统在防空火炮中的应用

火炮自动调平控制系统由PLC、2倾角传感器和1套液压执行机构组成.包括火炮状态转换控制和射击时关闭调平、射击结束恢复调平控制.自动调平过程中,传感器分别检测炮床X、Y轴方向水平状态,与误差设定值比较并将结果传给PLC.PLC根据预置程序输出调平信号,分别控制各电液换向阀,经液压执行机构改变炮床水平倾角消除水平误差,实现自动调平.     

基于力矩电机的姿态传感器设计

基于力矩电机的姿态传感器由倾角测量装置、信号调理板及封装外壳组成.其利用力矩电机实现倾斜角度的测量,通过硬件阻容滤波及软件中值滤波消除各类干扰及假数据,并利用精密加工技术制造传感器的支撑装置以保证精度,利用软件补偿消除温漂.     

特种重型车辆质心测试平台的运动学标定

对特种重型车辆质心测试平台的组成结构及工作原理进行介绍,并建立质心测试平台的运动学模型。利用安装在运动平台中心的倾角传感器作为姿态测量仪器,提出一种基于Gauss-N ewton最小二乘算法的运动学参数标定方法,并利用该方法对质心测试平台的14个运动学参数进行辨识。通过计算机仿真,对标定方法进行验证,从而为提高质心测试平台的测量精度奠定理论基础。     

捷联激光探测器组合GPS测量弹丸滚转角方法

针对激光半主动末段修正弹滚转角解算的问题,提出利用捷联激光探测器与弹载GPS组件的测量信息求解弹丸滚转角的方法。以理论计算得到的非滚转成像面上的目标成像点作为空中姿态对准的基准,结合激光探测器成像面上目标实际成像点,推导得到弹丸滚转角计算公式。利用蒙特卡洛模拟法仿真计算,分析弹丸在不同发射角下弹丸位置误差、速度误差和激光探测器测量误差对弹丸滚转角解算精度的影响。仿真结果表明：该方法对滚转角解算误差最大不超过4°;3种误差中,激光探测器测量误差对滚转角解算精度的影响最大。该方法满足精度和实时性要求,适用于低速滚转的激光半主动末段修正弹。     

基于遥测参数的雷达寻的反舰导弹脱靶量估算方法

笔者针对光学测量、无线电测量以及GPS测量等常用脱靶量测量方法的局限性,研究了利用导弹姿态角、速度以及雷达框架角估算反舰导弹脱靶量的方法,用坐标转换的方法推导了视线角与已知遥测参数的函数关系,给出了脱靶量估算的数学模型,并利用以往靶场试验的遥测数据对脱靶量进行了估算验证。经复算验证和比对分析表明：估算方法正确,适用于雷达点源目标的脱靶量估算,估算精度与GPS测量精度相当,既是对传统脱靶量测量方法的辅助和补充,又是对通过测量得到的脱靶量数据的检验和验证,可以应用于靶场试验。     

Position Adaptive Measurement Model for Double-four Quadrant Photoelectric Detector

A modeling method of the support vector machine combined with matrix optics is considered; a complete new measurement model for double-four quadrant photoelectric detector is built. According to the analysis of the received light spot size and its motion with the changes of the defocusing amount of detector photosensitive surface and the detector position attitude in the optical path, a mathematic expression of photoelectrical conversion is given, which can be applicable to random setting position of the detector at any time. Based on least square support vector machine （LS SVM）, the mapping relationship among the output signal linear characteristic parameters （zero neighborhood gradient and intercept）, the defocusing amount of the detector and the installation position attitude angle is established. Thus, the multiple dimensional high accuracy measuring and adjusting control system can be left out, and adaptive measurement of the detector parameters can be realized. Compared with existed measurement model and method, the presented model has the advantages of more clear physical meaning, closer to work mechanism of detector, acquiring more complete sample data and wiping out the dead spots or bad spots in measurement. And the accuracy of displacement measurement is increased to 3μm. At the same time, this measurement mode provides a technical shortcut for three-dimensional small angle measurement.     

半捷联惯导系统轴向角度安装误差分析与补偿

针对半捷联惯性测量系统中轴向角度安装误差影响系统姿态测量精度的问题,分析了轴向角度安装误差的来源、产生机理及其对姿态测量精度的影响规律,并从理论上推导了其数学表达式。在此基础上,提出了轴向角度安装误差的分级补偿方法。该方法的核心思想是,根据轴向角度安装误差产生的原理和作用机理不同,依次对其补偿。地面实测试验表明,对轴向角度安装误差的补偿方法是正确和有效的,利用该补偿方法可以将轴向角度安装误差引起的周期性姿态测量误差由0.32°减小到0.05°以内,减小幅度达1个数量级,显著地提高了系统的解算精度。     

基于模板匹配的火炮身管膛线缠角测量技术研究

针对火炮身管膛线缠角测量问题,提出了一种新的基于模板匹配的方法。测量系统由光学传感器、定心机构、驱动装置及控制计算机组成。利用激光器投射一环形结构光同炮管内表面相交,形成炮管截面的轮廓曲线,CCD相机获取该截面轮廓图像。通过模板匹配得到不同截面图像之间的相对旋转角度,根据两个截面之间的轴向距离和旋转角度,确定炮管的膛线方程,再由膛线方程计算缠角值。同基于Radon变换的方法相比较,该方法不依赖于图像边界提取,对图像质量要求不高,理论分析及实验数据均表明,该方法具有较高的测量精度和稳定性;     

永磁同步电机旋变测角技术应用

在数字伺服控制系统中,针对系统需要实时检测输出的角度位置信息的特点,利用旋转变压器和AD2S83设计了旋变测角系统。在分析旋转变压器和AD2S83的工作原理的基础上,设计了系统的硬件电路,实现了把角度位置信息的模拟信号转化为系统所需的数字信号。实际调试表明,该旋变测角系统工作性能稳定,满足系统精度要求。     

基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法研究

为了准确高效地评估高精度惯性平台的摇摆动态精度,提出了一种基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法。惯性平台台体在摇摆过程中稳定在惯性空间,通过安装在平台台体上的3个正交方向的石英加速度计测量重力矢量,重力矢量在台体上的投影角直接反映平台台体的姿态变化,根据测量方法误差及石英加速度计输出特性进行姿态解算,并通过计算惯性平台动静漂移率之差得到惯性平台的摇摆动态精度。惯性平台的摇摆试验结果表明,基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法稳定性好、可信度高,并在误差控制方面明显优于传统的摇摆测试方法。     

归心改正理论在外弹道数据处理中的应用

从试验任务对外弹道数据处理的实际需要出发,引入了经典大地测量中测站点归心改正理论,对测量设备的方位角、俯仰角修正方法进行了论证,运用误差传播定律对处理精度进行了定量分析.仿真数据处理结果表明,航路捷径段中方位角、俯仰角的计算精度有显著提高.     

大倾角状态下数字天顶仪定位的倾斜误差分析

针对数字天顶仪在大倾角状态下进行天文定位时垂直轴和旋转轴之间存在的轴系误差,研究了倾角补偿值的自身修正方法,提高了倾角补偿值的自身精度。从数字天顶仪倾角补偿原理出发,提出在大倾角状态下倾角补偿值精度主要跟倾角仪的读数误差有关。经过理论分析,建立了旋转轴倾斜改正模型,推导计算出旋转轴的倾斜分量,得出了取对称观测位置的倾斜改正平均值就可以消除倾角仪读数线性漂移和零点误差的结果,通过实验对倾斜误差的消除方法进行了验证。结果显示：经过该方法对倾斜误差进行修正后,数字天顶仪的定位精度由以前的0.5″左右提高到0.3″以内。     

数字孪生应用于装备质量管理的AHP-SWOT 分析

针对当前装备质量管理方面存在的预测精度较低、数据不够全面、虚实交互不充分等问题,利用SWOT 方法分析数字孪生技术应用于装备质量管理的优势、劣势、机会和威胁4 类战略指标。用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对所有战略指标进行权重分析,构建战略强度坐标系,通过其重心所处的象限确定SO 机会型战略; 从5 方面对该技术的进一步发展提出对策建议。结果表明,该分析可为当前装备质量管理工作提供参考。