一种新的双目固定式机器人三维视觉定位方法

三维视觉定位是基于位置的机器人视觉伺服的重要步骤,直接影响到系统的控制精度。本文针对眼固定式双目视觉机器人,提出了一种基于基坐标系的直接视觉定位方法,通过点-极线对建立齐次线性方程组以求解包含了双摄像机相对位置等信息的基本矩阵,再根据基本矩阵的性质将其分解为双摄像机相对于机器人基坐标系的投影矩阵,进而通过由空间平面确定的直线方程直接进行基于基坐标系的重建。该方法简单直接易于实现,相关实验通过将重建得到的坐标与实际坐标相比较,验证了该定位方法的精确性和有效性。     

基于参数分离机器人手眼视觉标定方法研究

提出一种简单,快速、不需要标定摄像机内外部参数的标定方法。详细推导了机器人平面手眼视觉系统变换关系,完成了从视觉平面坐标系到机器人参考坐标系的坐标变换。通过参数分离简化求解过程,实践表明这种方法求解速度快、精度高。     

激光单目视觉焊缝起始点导引技术

针对弧焊机器人自动化焊接过程中初始焊接位置定位问题,本文提出了一种十字激光单目视觉的两步导引法.首先,找到成像平面上焊缝起始点坐标,以光轴中心为原点,光轴中心与该点的连线为z轴建立新的坐标系,通过求解新旧坐标系之间的旋转矩阵,控制机器人调整摄像机的姿态,使目标点位于摄像机光轴;然后,结合十字激光发生器,控制机器人沿摄像机z轴逐渐向焊缝起始点靠近,直至十字激光交叉点与焊缝起始点重合,即获得焊缝起始点的三维坐标,将该坐标反馈给机器人,控制焊枪运动至焊缝起始点.试验结果表明,该方法能够在保证焊接精确度的情况下实现对焊缝起始点导引.     

无人机对地成像定位方法

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法.该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标.该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法三个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度.仿真与真实图像实验计算表明:摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当采用DGPS定位摄站时,可以获得很高的目标定位精度.     

基于星敏感器的深空探测器姿态解析算法

天文导航方法已经成为深空探测必备的导航方法.为了实现对深空探测器的姿态控制,必须准确知道深空探测器当前时刻的姿态.根据深空探测器机载的两个星敏感器跟踪两颗选定的已知恒星,测量出当前时刻相对初始时刻这两个恒星星光矢量在深空探测器机体坐标系中的角度变化量,通过姿态变换矩阵转换和公式推导,给出了确定深空探测器当前时刻姿态角的解析算法,从而为探测器的姿态控制提供准确的姿态数据.通过仿真结果验证了此方法的正确性和有效性.     

直角坐标系下层状地基力学计算中的传递矩阵技术

给出了在直角坐标系下计算层状地基力学问题的传递矩阵技术,改变了过去只能在柱坐标系下求解层状地基力学问题的状况,大大地简化了任意荷载作用下层状地基力学问题的计算。从直角坐标系下弹性问题的基本方程出发,通过改变坐标系的常规位置,成功地利用Laplace变换及其微分性质,首次推导出直角坐标系下的状态控制方程和对应的传递矩阵,并给出了利用该方法的求解过程。     

无人机地面目标跟踪系统的建模与控制

对无人机地面目标跟踪系统进行了分析,并建立了各个子系统的数学模型,针对跟踪过程中可能导致目标丢失的两个关键问题--无人机的飞行轨迹和云台摄像机的控制,给出了一种轨迹规划与跟踪算法,该算法既可以使无人机与目标保持一定距离,又保证了无人机在飞行过程中机头始终朝向目标.此外,设计了一种云台摄像机控制方法,该方法利用无人机与目标的相对位姿和目标偏离图像中心的偏差作为反馈信息对云台摄像机进行控制.仿真结果表明本文所设计的无人机地面目标跟踪系统具有良好的性能.     

全捷联导引头的惯性视线角速度解耦方法及精度分析

针对全捷联导引头固联于弹体且其测量信息不能直接构成制导指令的问题,提出了一种新型的惯性视线角速度直接解耦方法.与传统方法相比,该方法不需要测量弹体姿态角,而是通过引入体视线角的导数、弹体姿态角速度以及相对运动学关系来进行姿态解耦,直接重构出弹体坐标系下的惯性视线角速度,并给出惯性视线角速度在视线系及体视线系下投影的计算方法;通过推导映射函数的雅克比矩阵,给出了从体视线角的导数和弹体角速度到惯性视线角速率的误差传递函数;通过对误差传递函数的分析,讨论了影响惯性视线角速率解耦精度的因素.仿真结果表明该方法实用有效,具有一定应用参考价值.     

基于STM32的摄像机云台自动稳定系统的研究设计

本文研究了基于STM32、陀螺仪和加速度计的摄像机云台自动稳定系统,该系统可以通过加速度计、陀螺仪获得摄像机在惯性坐标系的姿态角度信息,通过实时补偿实现摄像机姿态的自稳定。     

一种用于交会对接的CCD快速测量方法

本文设计了一种用于交会对接的双CCD测量系统,给出了目标航天器上标记点在交会坐标系中的定位算法,并将这种定位算法推广到三个标记点的情形,由此导出了目标航天器在交会坐标系中的位置,姿态矩阵以及三个姿态角.与计算机视觉技术的处理算法相比,本文中提出的算法更加简单,运算速度更快,更适合用于交会对接的场合.     

三线阵立体测绘相机构像及误差模型的建立

为了满足立体测绘系统的定位精度要求,在三线阵立体测绘相机研制基础上,通过建立三线阵立体测绘相机实用构像模型,确立被探测地面点在地面坐标系中的坐标与其像点在CCD坐标系中的坐标以及在统一的像平面坐标系中的坐标之间的数学关系式;并在此基础上,推导了三线阵立体测绘实用误差模型,分析影响系统定位精度的主要误差源,并根据相机参数进行综合定位精度分析,结果表明该系统可达到无控定位精度50 m的精度要求,同时验证了构像模型及误差模型的正确性.     

一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法探讨

介绍一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法,通过设定现场校准区域,构建地面控制点的局部三维坐标;在被测对象侧边的6个地面控制点设立测站,用激光全站仪和棱镜组件按照极坐标法观察得到被测对象侧边精密标定杆上所有准校点的局部三维坐标,建立校准参考坐标系,构建完整的现场校准场。测量装置对在校准参考坐标系中的精密标定杆上校准点进行拍摄获得图片,解算得到测量装置的每个相机的外方位元素,得到其位置和姿态,完成校准工作。本文提出的现场校准方法解决了测量装置在任意场景下浮空器囊体体积测量的应用问题和测量装置使用中需要搬动情况下的校准问题。     

基于插补导航的全自主旋翼机设计与控制

为了解决传统旋翼无人机因手动遥操作而导致飞行不稳定的问题,研究了基于插补导航的全自主旋翼机的设计与控制方法。首先,根据导航系统和地面站,获得当前无人机与目标点之间的位置姿态关系;然后基于插补控制算法,利用机载控制器输出相应的能够控制无人机稳定飞行的脉冲宽度信号,实现脱离手动遥操作的四旋翼无人机全自主飞行控制。最后,通过全自主插补导航飞行仿真与实验,验证了该全自主无人机设计的可行性。结果表明,该全自主控制架构能够有效地模拟遥操作信号,实现无人机的全自主飞行控制,且具有更高的稳定性。     

Precision pointing of imaging spacecraft using gyro-based attitude reference with horizon sensor updates

Remote sensing satellites are required to meet stringent pointing and drift rate requirements for imaging operations. For achieving these pointing and stability requirements, continuous and accurate three-axis attitude information is required. Inertial sensors like gyros provide continuous attitude information with better short-term stability and less random errors. However, gyro measurements are affected by drifts. Hence over time, attitudes based on the gyro reference slowly diverge from the true attitudes. On the other hand, line-of-sight (LOS) sensors like horizon sensors provide attitude information with long-term stability. Their measurements however are affected by the presence of random instrumental errors and other systematic errors. The limitations of inertial and line-of-sight sensors are mutually exclusive. Hence, by optimal fusion of attitude information from both these sensors, it is possible to retain the advantages and overcome the limitations of both, thereby providing the precise attitude information required for control. This paper describes an improved earth-pointing scheme by fusion of the three-axis attitude information from gyros and horizon sensor roll and pitch measurements along with yaw updates from the digital sun sensor. A Kalman Filter is used to estimate the three-axis attitude by online estimation and corrections of various errors from the sensor measurements. Variations in orbit rate components are also accounted for using spacecraft position and velocity measurements from the satellite positioning system. Thus precise earth-pointing is achieved     

交会对接测距敏感器远距离测量精度验证

本文提出一种飞船交会对接用测距敏感器地面实验远距离测距精度验证方法,即利用电子经纬仪工业测量系统对测距敏感器本体坐标系进行导出,通过控制点对其描述.通过坐标系转换将测距敏感器本体坐标系与高精度大地测量控制网进行坐标系统一.利用高精度全站仪对敏感器反射靶标进行坐标测量.对全站仪测量距离进行数学计算,与测距敏感器直接测量的结果进行比较,得到测距敏感器远距离测量精度.     

基于光学基准法的导弹弹体几何参数检测

导弹控制系统、瞄准系统及装弹要求对导弹弹体纵轴线垂直度、空间尺寸及位置测量提出了一定精度要求。本文提出用光学基准法代替传统检测方法,对导弹弹体坐标及几何参数进行检测,精度高、快速准确,得到了实际应用。     

Electronic speckle pattern shearing interferometer with a photopolymer holographic grating

A photopolymer holographic grating is used to produce the two sheared images in an electronic speckle pattern shearing interferometer. A ground glass screen following the grating eliminates unwanted diffraction orders and removes the requirement for the CCD camera to resolve the diffraction grating's pitch. The sheared images on the ground glass are further imaged onto the CCD camera. The fringe pattern contrast was estimated to be above 90%. A validation of the system was done by comparing the theoretical phase difference distribution with the experimental data from the three-point bending test.     

单目机器视觉测距技术在无人机自动着舰中的应用

介绍了机器视觉的概念，探讨了机载单目机器视觉在无人机自动着舰方案中的应用。在对前方舰艇进行快速探测以及对摄像机进行预先标定的基础上，本文利用机器视觉理论与方法，以及摄像机内部参数和透视投影几何关系，计算无人机与前方舰艇相对距离。最后展望了机器视觉的发展及应用前景。     

基于无人机与计算机视觉的中国古建筑木结构裂缝监测系统设计

中国古建筑木结构中裂缝繁多,裂缝成因与发展规律复杂,易引起木结构构件脆断,从而严重威胁中国古建筑木结构健康情况.该文基于无人机与计算机视觉技术设计了一套适用于中国古建筑木结构裂缝的监测系统,该监测系统包含无人机系统、相机系统和图像处理系统.在无人机系统中,该文设计了一款适合于中国古建筑木结构裂缝监测的无人机,并分析其悬...