基于互补滤波器的两轮平衡车姿态角度测量

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS）陀螺仪和MEMS加速度计在两轮平衡车姿态测量中存在扰动和噪声,引起姿态角度测量误差。通过对陀螺仪和加速度计输入信号进行滑动扣除均值方法来抑制直流分量,利用滑动滤波算法抑制加速度计高频噪声,引入互补滤波算法将预处理后的陀螺仪和加速度计信号进行融合,得到更加准确稳定的角度测量值,分析了融合算法中加权因子与滤波频率特征之间的关系。该方法应用到两轮平衡车的运行姿态角度控制中,提高了对姿态角度测量的精度。     

便携式天线座俯仰角度测量度盘的设计与改进

介绍了便携式度盘的结构、工作原理及设计指导思想，并指出了其中的不足和改进的措施。     

小型尾坐式飞行器大机动飞行姿态算法研究

小型尾坐式飞行器大机动飞行时,姿态角变化范围大,传统四元数到欧拉角转换算法无法求解其全部姿态。对传统算法进行了改进和完善,提出一种全角度转换算法,该算法适用的欧拉角范围为（－180°,＋180°）。采用该算法,克服了传统算法有扰动时在转换边界极易产生振荡的缺陷,同时保证了姿态变化的连续性,符合控制利益。仿真结果表明所提算法可行。     

大间距空间角度测量技术进展及分析

角度测量广泛应用于工业生产和国防军事领域,介绍了大间距空间角测量技术研究进展并对典型测量设备进行了分析。提出了一种基于机器视觉的动态角测量方法,利用高精度两轴伺服系统识别跟踪远处场景中的十字分划靶标,利用图像处理算法实时计算跟踪偏移量并传递给两轴伺服系统进行高低、方位角度修正。通过构建被测对象、合作目标和角度测量传感器三者之间的角度坐标系传递模型,实现了武器系统调炮精度检测。另外也可用于光电桅杆偏移量及火炮身管晃动量检测,具有精度高、成本低等特点,适合于外场条件下大间距空间角测量。     

静态红外地平仪大角度测量模型及误差研究

卫星姿态变化时,静态红外地平仪的成像面与地平圆之间的夹角也会随着变化,因此会造成地平圆在地平仪成像面上成像的变化,进而导致地平仪大角度测量误差增大.为解决此问题,建立了随卫星姿态变化时地平圆在静态外红地平仪成像面上的成像模型,通过STK仿真对该模型进行验证,并给出了一种基于该模型的地平仪测量误差校正的方法,为卫星姿态测量与控制提供补偿和精度保证.     

基于改进欧拉法的姿态确定算法

本文介绍了姿态解算的传统方法欧拉角法。并提出了基于改进欧拉法的姿态确定算法,通过仿真结果的比较,证明其用于地磁传感器输出的姿态解算具有很高的计算精度。     

光纤倾斜耦合角度的快速精密图像测量

光纤与光芯片的上表面耦合的倾斜角度是影响光耦合效率的关键因素之一,针对传统角规测量法效率低、精度差和不稳定等问题,采用坐标系重构方法和图像处理技术实现了对光纤倾斜耦合角度的快速精密测量。首先,在常规图像角度测量的基础上引入棋盘靶标进行坐标系重构,降低了CCD在光学放大获取微小光纤的图像信息时光轴轻微转动引起的误差。然后,为了在降低噪声影响的同时保障光纤直线特征的检测精度,对比了Hough变换和图像细化两种提取光纤直线参数的算法,结合直线元素在投影面的三角关系获得了光纤倾斜角度。实验结果表明:基于Hough变换的直线提取算法误差在0.1,平均运算时间为0.370 s,实现了对微小尺寸下光纤倾斜耦合角度快速精确地测量。     

基于线结构光的大尺寸空间角度检测算法设计与实现

为了实现大尺寸空间异面角度的非接触精确测量 ,采用机器视觉的方法检测系统公 共基准与待测元素的夹角。首先, 分析了大尺寸空间角度检测系统的测量原理,沿被测元素公垂线方向应用线结构光的平面传 播特性在几米至十余米的距离内建立角度公共基准。提出了光学基准信息的提取方法。其 次,设计了待测元素的图像处理算法,采用两个视觉系统分别对标杆轴线与基准光线的夹角 进行计算。然后,为保证系统的抗干扰能 力和测量精度,研究了图像分割的在线阈值自适应选择方法,设计了具有较强抗干扰能力的 边缘提取算法和目标选择判据。最后,对系统测量精度进行了实验分析。 在物距为300mm、两测量工位的光照分别为182 lux和150lux的条件下,空间异面夹角测量重 复性精度为±0.0115°。实验表明,所设计的算法满足系统在线测量 的精度要求。     

基于火炮后座模拟试验台的俯仰角度控制

本文介绍了后坐模拟试验台俯仰角度控制系统的设计,给出了具体方案设计和软件设计过程。通过控制步进电机经由变速器实现预定俯仰角度控制,连接在俯仰机构上的光电编码器实现俯仰角度的精确检测,据此实现角度俯仰的精确控制。实验结果显示该方案准确、快速、精度高,完全符合系统要求,具有非常大的实用价值。     

一种高精度的BDS/INS紧耦合测姿算法

针对"北斗"卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题,提出了"北斗"卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)紧耦合姿态测量算法.该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型;然后以INS状态误差方程为滤波系统状态方程,以载波相位为主要观测量设计了扩展卡尔曼滤波器,利用滤波器的输出实现对惯性导航测姿系统的辅助校正;最后采用静态测试、动态测试和遮挡测试验证该算法.该系统可以有效提高BDS测姿精度与输出频率,并且在静态条件下航向角测量精度可以达到0.15°.     

姿态角测试研究

研究飞行体姿态角测试技术,提出了一种姿态角测试方法,给出了可行的实现方案和实测曲线,用卡尔丹角结合测试曲线对被测体姿态进行了分析。通过实际测试,证明了该测试方法原理可行。     

星敏数据转换为参考系欧拉角姿态的方法

针对三轴稳定卫星星敏感器姿态测量数据转换参考系欧拉角姿态计算的相关问题,首先,系统地总结了转换计算的方法,给出了星敏数据计算姿态矩阵及姿态矩阵解算欧拉角的方法;然后,对工程上常用的312及321转序,从编程角度提出了一种全角度欧拉角解算及值选择方法;最后,分析了采用所提方法转换计算中的常见误差因素及注意事项,并基于分析结果给出了同步星的转序选取建议。研究结果表明所提方法是有效的,对卫星姿态确定和误差分析有一定的参考意义。     

一种飞机俯仰角二自由度PID控制算法

飞机俯仰角是飞机纵向运动中最基本的控制模态,实现对其控制难度较大。针对飞行器俯仰角增量和舵面偏移量构成的四阶系统简化后的一阶积分延时系统,文中提出了一种二自由度PID控制算法。该算法基于多主导极点配置法与直接综合法,将设定点滤波器与控制器分开设计,并以解析式的形式给出整定律。通过算法仿真验证可知,文中提到的方法能较好地应用于飞行器俯仰角的四阶系统,并且具有优良的扰动抑制性能以及更好的伺服性能和鲁棒性。     

基于三子样和互补滤波的姿态测量算法研究

为了解决陀螺随时间的漂移以及周围环境产生的随机误差的问题,设计了一种基于互补滤波的姿态求解方案,同时通过将三子样算法和互补滤波结合起来使该算法适用于高动态等复杂环境下的姿态测量。该方案采用四元数法对姿态进行描述,经过高精度三轴温控速率转台上的静态实验以及摇摆动态实验,通过对比高精度转台角度值,可以发现互补滤波算法对于精度的提高有明显的效果,有效的将惯性测量单元的数据进行融合。同时由于采用了三子样算法可以满足高动态环境下的姿态测量,确保了系统在各种环境下精确测量。     

基于值域的GNSS姿态测量改进算法研究

针对基于值域的全球卫星导航系统（GNSS, global navigation satellite system）姿态测量方法没有考虑搜索域相关性而造成初始化时间长、搜索范围大的问题,提出了一种模糊度反约束值域搜索的改进方法。首先推导了固定基线长度条件下模糊度搜索空间,然后利用较小的2个搜索空间及其与俯仰角、航向角的关系重新确立了二维搜索域组合,最后根据值域搜索在基线二次残差最小情况下确定整周模糊度。实验结果表明,该算法充分利用了搜索域的相关性信息,减小了搜索空间,并将初始化时间缩短到40 s以内。     

弹载滚转稳定平台相对转角测量电路设计

提高常规高旋弹药飞行姿态参数测量精度的难点是如何解决惯性器件量程与精度互相矛盾的问题。采用滚转稳定平台能够解决弹体高旋对惯性器件量程的影响,能够采用小量程、高精度的陀螺仪测量弹体的飞行姿态参数。然而滚转稳定平台的惯性测量组合与弹体之间有相对转动,此时惯性测量组合所测参数并不是弹体的飞行参数,需要一个能够测量相对转角的装置才能得到弹体完整的飞行姿态参数。针对此问题,本文利用增量式光电编码器设计相对转角测量电路,并对增量式光电编码器在实际应用过程中出现的问题进行了研究,最后通过三轴飞行仿真转台试验进行验证。试验证明,该相对转角测量电路具有一定的可行性和有效性,能够有效测量惯性测量组合与弹体之间的相对转角,具有一定的工程应用价值。     

基于视觉/惯导的掘进机实时位姿测量方法研究

针对煤矿井下掘进机实时位姿自动检测的难题,通过分析比较现有几种位姿测量方法的优缺点,提出了一种基于视觉/惯导的掘进机位姿组合测量方法。该方法通过激光捷联式惯导系统得到掘进机的姿态信息、单目视觉测量掘进机的位置信息,从而实现掘进机实时位姿的5自由度测量。依托大柳塔煤矿的快掘设备对该方法进行了实验验证。结果表明,姿态测量精度为0.1°,静态漂移的标准差不大于0.25°,位置定位精度优于1cm。该方法能够用于掘进机实时位姿测量,具有广阔的工程应用前景。     

单站两坐标雷达空间目标跟踪新算法研究

在以常规卡尔曼滤波器为基础的各种跟踪算法中，要求精确的模型和噪声统计，但在实际问题中，大多数情况上述要求不能满足。本文给出了考虑初始条件不精确性的改进型卡尔曼滤波算法，并在引入速度量测信息的基础上，运用该滤波方法进行空间目标二维定位。蒙特卡洛仿真表明该方法降低了对模型精度的要求，在工程上是可行的。