基于GNSS测向原理的角度零值校准方法

文章简述了采用光学标定方法进行角度零值标定的局限,提出基于GNSS双天线基线测向原理的角度零值校准方法.以基线长度可变为约束条件,进行了精度验证分析,其角度标定精度完全满足雷达等无线电装备测角精度要求,具有较高的实用价值.     

GPS姿态测量分析系统设计

研究导航系统定位优化问题,GPS载波相对定位进行载体姿态测量会受到信号传播误差、天线布局、姿态信息解算方法等因素的干扰,从而导致测姿精度下降。为了有效分析各种干扰因素对测姿系统影响程度,采用GPS载波相位双差定位和直接求解姿态矩阵算法,设计了GPS姿态测量分析系统,开发出能综合分析GPS测姿系统性能的分析软件,并通过实例进行了仿真。仿真结果表明,系统能完成GPS测姿系统定位性能优化的有效性。     

GNSS姿态测量接收机性能分析

利用同源射频平台实现了一种全球导航卫星系统（ GNSS）姿态测量的接收机,接收机各射频电路相同且使用同一个晶振驱动,各射频通路之间有相同的信号处理特性。可以将射频通路分为主射频通路和从射频通路,主射频通路实现信号的捕获与跟踪,从射频通路利用差分相位鉴别器完成测量观测量提取。与传统使用独立接收机实现载波差分测向不同,主射频通道进入跟踪状态后立即输出观测量,无需检测载波半周跳变,实现快速姿态测量。利用GNSS姿态测量接收机、Novatel接收机以及惯性导航系统进行了跑车实验,实验结果表明：姿态测量接收机具有更好的载波测量输出能力,姿态测量精度和商业接收机相当。     

基于GPS定向测姿系统的研究

基于运动载体姿态测量实时性的要求,利用两个GPS模块同步接收卫星的载波相位观测量,运用GPS载波相位差分技术,对卫星数据进行二维遍历搜索,建立快速搜索的模糊度函数,以最小二乘法为基础计算出两个天线中心点的基线矢量长度,最后快速计算出相对基准的航向、横滚和俯仰角;通过实验证明在3 m基线下,航向精度达到1.5 mil,而且定向时间一般只需1 min左右;在6 m基线下,航向精度达到1 mil,定向时间只需60 s。     

GNSS卫星信号模拟器码和载波NCO研究与实现

NCO是卫星信号模拟器中频信号处理的关键部分;介绍了GNSS卫星信号模拟器码NCO和载波NCO的原理及作用,建立DDS模型,确定基本参数并根据参数设计了码NCO和载波NCO基本结构;给出了码NCO和载波NCO的实现过程,利用verilog在Xilinx'ISE 11.2和modelsim6.5中完成载波NCO和码NCO的设计和仿真,在FPGA中进行了实现,并给出仿真波形和信号频谱图;本码NCO和载波NCO模块已应用于某型GNSS模拟器样机,通过程序仿真与样机测试,证明本码NCO和载波NCO模块性能满足GNSS卫星信号模拟器系统需求.     

捷联航姿自主测姿算法研究

研究飞行器姿态稳定性控制优化问题,针对载体作长时间飞行时,由于低精度陀螺、加速度计和磁传感器使航姿系统易受到运动加速度的影响而导致姿态精度较低,甚至发散的问题,为提高稳定性能,提出在采样周期内根据陀螺输出进行姿态更新.在滤波周期内首先利用系统自身信息实时地判断载体所处运动状态,然后根据运动状态选用不同的量测信息进行卡尔曼滤波,修正陀螺漂移造成的姿态角误差.仿真结果表明,算法提高了机动情况下的姿态精度,且在非机动和机动情况下,姿态精度都能满足系统稳定性能的要求.     

GPS姿态传感器的原理和实现

详细描述了GPS姿态传感器的原理,并给出了一种基于基线长度约束和空间几何约束的模糊度搜索算法并实现。经过静态和动态车载试验证明GPS姿态传感器切实可行,在基线长度为1.8m的条件下,航向角准确度能够达到0.1°。     

测定运动姿态的GPS技术

描述了运动体姿态确定及ＧＰＳ干涉法的基本原理和数据处理方法，同时介绍了姿态ＧＰＳ的发展动态和应用实例。用ＧＰＳ干涉法３ＤＦ所测的倾斜角量测精度可达０．１ｍｒａｄ，俯仰量测精度０．３ｍｒａｄ；ＡＤＳ可在１ｓ内分辨出整周模糊，方位测量精度达０．５ｍｒａｄ，平均误差不超过０．９ｍａｒｄ。     

基于预估测量值的EKF在手臂测姿中的应用

针对载体线性加速度以及周围局部磁干扰对姿态测量精度的影响,基于已有的惯性测量单元,设计了一个基于四元数的实时估计手臂姿态的扩展卡尔曼滤波器(EKF)。提出利用四元数引入加速计和磁强计的预估测量值构造自适应测量噪声协方差阵的方法,结合QUEST算法,来判定姿态角解算对陀螺仪、加速计和磁强计输出信息的依赖程度,以此来提高测量精度。文末通过实验仿真对该方法进行了验证,并对实验结果和电磁跟踪系统采集到的数据进行了比较,结果表明,本文提出的方法能显著提高手臂姿态测量精度,可有效满足应用要求。     

小型尾坐式飞行器航姿参考系统

针对小型尾坐式飞行器姿态实时解算问题,研究了低成本的航姿参考系统(AHRS).由于MEMS惯性器件精度较低,设计了混合卡尔曼滤波器,以姿态四元数和陀螺随机漂移为状态变量,抑制了载体长时间飞行时陀螺漂移造成的累积误差.由于加速度计输出值在除重力加速度之外的附加加速度较大时不可信,完善了判断载体运动状态的方法,根据加速度计的实际输出,选择加速度值或者磁场强度作为观测量.实验结果表明,设计的算法在精度和计算效率方面都能满足控制系统的需求,更加适用于对实时性有较高要求的飞行器.     

基于MEMS传感器的姿态测量系统设计

为解决单目三维扫描装置摄像机标定完成后姿态不能改变的问题,针对单目三维扫描装置使用过程中的运动方式与特点,设计了一款基于MEMS传感器的姿态测量系统;采用四元数对姿态进行解算,通过三轴姿态确定(TRAID)算法构建量测模型,以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行数据融合,能有效抑制姿态解算过程中陀螺仪的漂移问题;实验结果表明,利用该系统进行姿态测量时静态误差低于±0.2°,动态误差低于±1°,系统实时性好、适用于动态三维扫描系统。     

基于W5300的加载头姿态及位移测量系统设计

针对当今社会数据传输的网络化趋势,设计一种基于以太网接口的多线阵CCD加载头姿态测量系统.首先分析了测量加载头位移及姿态变化的原理,然后结合以太网接口芯片W5300主要特点,提出了这种芯片与FPGA的硬件接口设计,并对系统进行了实验验证.该系统使用FPGA为主控芯片,满足了在天平校准过程中精确检测加载头位置和姿态的设计需要.系统具有测量、维护便捷、结构简单、精度高特点,满足设计要求.     

基于Zynq的不规则物体体积测量系统的设计与实现

为解决工业生产中原始物料体积的快速、准确测量与分级问题,设计了一种以Zynq-7000可扩展处理平台为核心的基于机器视觉的不规则物体体积测量系统;该系统通过摄像头采集物料图像,结合ARM与FPGA技术,并使用Vivado开发软件在ZyBo开发平台中进行了软硬件协同设计,最终实现了不规则物体体积测量算法的硬件加速;实验结果表明该系统可以准确的计算出不规则物体的体积,并能够达到工业生产的实时性要求,这将有效地提升原始物料分级的准确性,提高企业的经济效益和社会效益。     

基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件设计

为实现飞机行进轨迹多波段同时调节,使其飞行姿态能够受到软件程序的有效控制,设计基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件程序。根据时钟配置情况,设置CAN通信接口,并以此为基础,完成对导航仪与舵机状态的检测,再联合偏航距离校正结果,规范核心控制程序的编写形式,实现系统各软件模块功能的设计。建立自抗扰闭环,按照PWPF调制技术的静态作用需求,求解二次规划函数,完成基于PWPF调制技术的控制机制定义。在反步控制器运行过程中,推导非线性建模表达式,实现对飞机飞行姿态控制行为的建模,完成基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件设计。实验结果表明,基于PWPF调制技术所设计的软件程序,在X波、C波、S波、L波的波频范围内,均能有效控制飞机的飞行姿态,与多波段调节飞机行进轨迹的实际应用诉求相符合。     

多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计

针对姿态测量在低成本、低功耗、微型化应用中的需求,设计了三轴MEMS陀螺仪、加速度计、电子罗盘与嵌入式技术相结合的姿态测量系统。介绍了系统的组成结构,设计了嵌入式姿态测量硬件电路,并实现了基于姿态计算DCM算法的程序。上位机演示表明,系统的姿态测量结果准确、动态效果好。     

基于GNSS的在线工程测量系统设计

传统工程测量领域中多使用离线作业方式,通过纸质表单分配测量任务和记录测量成果,直接造成了管理难度高、作业效率低的局面.基于全球导航卫星定位系统(GNSS),与互联网及无线通信技术相结合,使用B/S架构开发出一套在线工程测量系统.在本地服务端使用实时相对定位技术获取流动站空间坐标,并内置转换算法模块构建数据链,实现在多坐标系实时数据下在线完成施工放样任务.该系统实时性强,成本低,精度高,易于管理,已在某高铁项目的实地施工测量中通过测试.     

基于伺服电机的飞行器模型姿态角控制系统

主要介绍了基于交流伺服电机的飞行器模型姿态角控制系统的硬件组成和软件功能,控制系统结合了交流伺服电机、伺服单元、工业控制计算机(工控机)和可编程逻辑控制器PLC的优点,当模型名义角度在-4°～12°之间时,角度控制精度都在±1′以内,接近国军标先进水平.     

基于PID的四旋翼飞行器姿态控制系统

飞行控制系统很大程度上决定了四旋翼飞行器的飞行性能。分析飞行器模型,并在此基础上设计实现一种基于PID(Proportion, Integration, Differentiation)控制方法的飞行器姿态控制系统。整个控制系统包括第1阶段的四元数姿态解算（PI）和第2阶段的油门计算（PID）。通过PI方法融合加速度和角速度传感器的输出,计算出飞行器当前的姿态角;通过PID方法融合当前姿态和目标姿态控制电机油门输出。上位机通过蓝牙获取飞行器数据,结果显示该系统能很好地保持飞行器的稳定姿态。