神经网络在光电跟踪系统引导中的应用

系统误差的存在使得对光电跟踪系统进行引导时会存在引导误差,修正系统误差有利于提高引导精度。最小二乘系统误差修正方法精度较低;球谐函数的系统误差修正方法有较高的修正精度,但不适用于三轴光电跟踪系统;BP神经网络的系统误差修正方法的修正精度比球谐函数法提高约20%,有望用到球谐函数法不适用的三轴光电跟踪系统的系统误差修正中。     

一种三轴光电跟踪系统指向误差修正的方法

为了提高三轴光电跟踪系统的指向精度,针对三轴光电跟踪系统的光机结构提出了一种具有明确物理意义的指向误差修正模型。首先,根据四元数的旋转变化方法详细分析了各轴系误差对空间目标指向误差的映射关系表达式,然后,通过这些关系式建立三轴光电跟踪系统的指向误差修正模型。实验结果表明,该方法可以将有效的修正系统指向误差,且外符合修正精度高于球谐函数指向误差修正模型,同时该方法在装配调试阶段对预估指向精度具有一定的参考指导作用。     

三轴光电跟踪系统的实时引导

三轴光电跟踪系统是地平式和X-Y式光电跟踪系统的有机组合,可以全方位跟踪空间运动目标,跟踪系统测量值与空间位置的多对一特性决定了跟踪策略的多样性和系统引导的复杂性,跟踪过程中对系统进行实时引导可以提高系统的跟踪精度及其可靠性。各种跟踪策略下三轴光电跟踪系统的引导过程包括:地平式的引导、X-Y式的引导、具视轴偏角的地平式引导、三轴光电跟踪系统的引导等。通过理论分析,给出了各种情况下的引导方法。     

精确修正光电经纬仪中的系统误差方法研究

对运动目标进行精确的轨道测量是光电经纬仪的首要任务。在此 ,探讨了一种高精度的系统误差修正方法——球谐函数修正法 ,并将该方法运用于光电经纬仪中对系统误差进行修正 ,获得了比较满意的结果。     

光电跟踪测量仪器的系统误差的修正方法

对于现代光电跟踪测量仪器来说，为获得较高的实际使用精度，必须对仪器的系统误差进行检测并加以修正。本文是根据从事精度检测工作的实际经验，着重讨论在外场对静态系统误差进行检测和修正的方法，并且指出了采用系统误差修正的方法对于仪器设计和仪器使用的指导意义。     

视轴偏角对三轴光电跟踪系统跟踪过程的影响

地平式、X-Y式光电跟踪系统存在空间跟踪盲区。三轴光电跟踪系统通过跟踪方式切换可以解决空间跟踪盲区问题,但视轴偏角使得脱靶量到轴转动量的转换不同于常规地平式跟踪系统,同时使系统具有不可见区域。分析和仿真表明:视轴偏角较小时,脱靶量与轴驱动量的转换可用常规地平式跟踪系统中的方法近似,否则,需用不同的计算方法;在三轴跟踪系统退化成的地平式跟踪系统的天顶跟踪盲区外即可进行跟踪方式切换。     

偏距对改进X-Y双轴式光电跟踪系统跟踪性能的影响

天顶跟踪盲区是地平式光电跟踪系统的固有缺陷。X-Y双轴式光电跟踪系统（规则X-Y双轴式）可以解决过顶跟踪问题,但跟踪范围极为有限,把视轴沿X轴方向平移偏距D,形成一种改进的X-Y双轴式光电跟踪系统,即偏X-Y双轴式光电跟踪系统。偏X-Y双轴式光电跟踪系统可以解决过顶跟踪问题,其跟踪范围与规则X-Y双轴式光电跟踪系统相比有很大提高。由D引入的跟踪误差可以忽略或修正,但具有更大的地平面跟踪盲区。     

基于星体标定的光电跟踪系统测角精度评定

测角精度是光电跟踪系统中一项最重要的技术指标，通常是以校准塔和方位标为基准进行单项误差标定再综合，其过程繁锁、周期长。介绍一种基于星体标定的精度评价方法，建立了系统误差模型，分析了该方法的标定精度。以光电经纬仪为评价目标，研究了精度评定系统组成结构、试验条件、试验和数据处理方法。试验结果表明该方法具有标定过程简单、快速，标定精度高等优点，其标定误差小于3”。     

地平式光电跟踪系统动力学模型分析及其虚拟样机技术仿真

结合动量定理和动量矩定理分析了地平式光电跟踪系统的动力学特性,建立了地平式光电跟踪系统的非线性模型,并用虚拟样机技术对其非线性模型进行仿真.理论分析与仿真结果表明,当方位轴和俯仰轴均以较高的角速度或角加速度运动时,因非线性关系所导致的扰动力矩会严重影响系统的跟踪精度,当地平式光电跟踪系统的俯仰轴相对其各惯性主轴的转动惯量相等时,可彻底解决俯仰轴与方位轴之间的运动偶合关系.     

光电跟踪误差校准技术的研究

研制光电跟踪仪校准系统,利用激光跟踪仪跟踪光电跟踪仪并采集测量数据,剔除其中存在的粗大误差得到有效数据,采用球面拟合最小二乘法确定光电跟踪的中心。建立合理的坐标转换模型,实现激光跟踪仪的中心向光电跟踪仪的中心坐标转换,并将二者的测量数据进行对比得到校准结果。利用VB和MATLAB软件结合的方法对数据进行分析与处理,提升运算效率。举例给出光电跟踪仪校准系统的测试结果,并对其不确定度进行分析,证明了此校准系统的可靠性,为跟踪及瞄准系统的参数校准提供了参考。     

视轴偏心三轴跟踪机架指向精度分析

本文分析了实现大范围空间光电跟踪的视轴偏心三轴跟踪机架的轴系误差.在刚体动力学的基础上,利用姿态变换的方法对视轴偏心的这种新型跟踪机架进行分析,推导出了机架指向精度的具体算法,探索了计算视轴偏心的三轴跟踪机架误差及误差分配的新方法,并针对一跟踪架的具体误差进行了指向精度计算.其中,垂直度误差对指向精度影响最大.     

脱靶量累加前馈补偿电视跟踪器的跟踪误差

电视跟踪系统通常采用速度、位置双闭环控制。前馈控制可以提高跟踪精度但无法实现;速度、加速度滞后补偿,跟踪精度提高有限。动态高型方法是在负反馈控制系统中增加若干积分环节以提高跟踪精度。随着目标速度的提高和光电跟踪设备自动化程度的提高,对电视跟踪器伺服系统的跟踪精度提出了越来越高的要求。本文创新性引出一种斜坡累加补偿方法,通过理论证明和仿真,指出它与动态高型技术高度相似,从而从新的角度解释了动态高型提高跟踪精度的机理,并为动态高型方法在工程上实现电视跟踪伺服系统的跟踪精度的提高提供了坚实的理论依据。     

人体6自由度运动参数无线测试系统BTViewer的设计与开发

为解决测试人体在三维空间中的关节运动参数,自主设计了人体六自由度运动参数测试系统BTViewer.基于惯性传感器跟踪技术,设计了整体的系统平台工作流程,同时完成了相关算法.为降低误差、减少漂移现象,本实验采用集成的三轴加速度计、三轴磁力计的模块LSM303DLH以及三轴陀螺仪动态采集样本数据,通过无线装置传输到电脑,有效合理地对采集到的数据进行预处理,将原始数据互补滤波之后解析成实际数据,准确地得到人体六自由度运动参数.最后,运用Qt集成的OpenGL等模块进行曲线、三维等可视化显示.实验表明,该系统的设计达到了预期的要求,能够较好地跟踪人体6自由度运动参数.     

数字化光电跟踪伺服系统定位极限环的抑制

数字光电跟踪系统定位时将产生自振荡,在相平面下可描述为极限环。自振荡对定位精度影响较大,因此必须对其进行抑制。针对实际的数字光电跟踪伺服系统,提出一种描述方法,即用等效间隙非线性来描述其定位时非线性特性,且该间隙主要由光电传感器的滞后效应和伺服系统的摩擦死区引起。理论分析表明,双极PWM功率放大器的零点振颤特性可以抑制伺服系统的定位极限环。实验也证明,通过软件补偿以及PWM驱动模式设计来改善光电跟踪系统定位精度是可行的,定位精度由1.77提高到了22.23,大大抑制了定位非线性特性。     

包装机械多轴相邻交叉耦合同步控制

目的为提高包装机械的同步控制性能,以实现高速、高精度的包装过程。方法以三伺服全自动枕式包装机械的速度同步控制为研究对象,分析了三伺服枕式包装机的工作过程。针对主从同步控制的精度不高等问题,提出一种基于相邻交叉耦合控制算法的包装机械三轴同步控制方法。详细论述三轴同步控制的基本原理,并给出具体的控制模型。结果该控制方法不仅考虑各轴自身的跟踪误差,而且还包括与相邻两轴之间的同步误差,可以弥补主从控制方式的不足。结论仿真和实验结果表明该控制策略不仅同步性高、稳定性好,而且收敛速度较快。     

Error-space estimation method and simplified algorithm for space target tracking

To improve space target tracking precision and the stability of mobile optoelectronic tracking equipment, an error-space estimation method based on the Kalman filter is discussed, and a simplified algorithm is presented to reduce calculation cost. Based on an available measurement of a space target without sufficient validity and accuracy, the actual position related to the tracking equipment is decomposed to an earlier offline prediction of the kinetic model method and prediction errors. By regarding prediction errors as the motion of a weak maneuver target, the errors can be estimated more accurately in error space. By synthesizing estimation of the errors and offline prediction, the space target position is obtained with higher accuracy to improve tracking performance.     

车载光电跟踪设备高精度控制方法及仿真

介绍了保证车载光电跟踪设备高精度工作的一种数学方法,在光电跟踪设备基座上安放双轴倾角传感器,实时检测基座的水平度,通过传感器显示的数值,把基座的水平度变化量解算到光电跟踪设备的水平轴和垂直轴上去。构建所需的数学模型,分析工作原理,求出了光电跟踪设备水平轴和垂直轴所需转动角度的公式。建立CAD模型,并结合有虚拟样机技术对模型进行仿真分析。有限元分析表明：这种数学方法可以保证车载光电跟踪设备的工作精度。