磁场梯度张量定位中的矢量磁力计最简配置

基于载体潜深/地磁异常水下定位方法,分析了地磁异常磁场梯度张量的特点,得出矢量磁力计的最简配置为7单轴.分析了7磁力计测量磁场梯度的必备条件和最优测量矩阵,提出了一种安装于立方体顶点的7磁力计配置.数值仿真给出了磁场梯度与载体定位相对误差同立方体边长间的关系,结果表明这些误差随边长加大而快速增长.在分析磁场梯度误差形成原因的基础上,指出精确测量磁场梯度张量须采用10单轴配置,仿真结果表明在10单轴配置方式中磁场梯度和定位误差都很小.     

低成本MEMS磁力计校正方法研究

基于MIMU(magnetic and inertial measurement unit)的人体动作捕捉技术,每个测量单元在使用前,均需要对其磁力计进行校正.然而,一套人体动作捕捉系统具有7至十几个MIMU,因此缩短MIMU中磁力计校正的总时间是亟需解决的关键问题.磁力计校正可采用的旋转形式主要有两种,分别为八字旋转的校正方法和绕着各单轴旋转的校正方法.为了节省磁力计的校正时间并保证磁力计的校正精度,提出了一种优化的校正方法.即采用最小二乘法的椭球拟合方法,根据求得的椭球模型原点和半径均方根误差,确定最佳的旋转形式和旋转次数,以较快、较准确地校正磁力计.实验结果表明,绕各单轴各旋转1次的校正方法效果最佳.     

基于极大似然估计法的磁力计误差补偿算法

针对现有三轴磁力计误差补偿速度慢、需要外部辅助设备、磁力计和惯性传感器组合存在多传感器轴位敏感重合误差问题,提出了一种基于极大似然估计法(maximum likelihood estimation,MLE)的快速有效的磁力计误差补偿算法.根据传感器组合系统中误差来源建立测量误差模型,建立高斯分布的极大似然参数估计模型,用牛顿最优法解算出误差补偿参数,并给出求解理想初始值的算法.仿真数据显示,补偿后的磁力计航向角解算精度达到0.81°,相比补偿前精度提高94.9％.实验结果表明,该算法可简单快速的实现误差补偿,多传感器轴位敏感重合误差得到校准.     

磁力计3轴不共点对水下磁定位精度的影响

水下磁异常定位新算法是将水下地磁异常等效为一个偶极子磁性目标,由测得的目标磁场大小及梯度确定水下载体相对于目标的位置,再运用同时定位与构图算法实现载体定位的方法.根据10磁力计测量目标磁场大小及梯度的计算公式,分析了水下磁定位异常算法中目标磁场大小、梯度及载体定位等固有误差,理论分析与数值仿真给出了其与测量基线长LX间的关系,分析和仿真结果均表明此固有误差与LX的平方成正比,当LX趋于零时可忽略.σ1及σ2是描述实际磁力计3个轴线不共点的参数,给出了10磁力计的2种放置方式,理论分析和数值仿真了目标磁场大小、梯度及载体定位误差与σ1和σ2的关系,分析和仿真结果均表明在第2种放置方式下误差比较小,与固有误差相当,载体定位精确;而在第1种放置方式下,误差较大.因此,在水下磁异常定位中应选用10磁力计的第2种放置方式.     

偶极子磁场测量误差对水下载体定位精度影响

将水下地磁异常视为偶极子磁性目标,通过安装在载体上的测量装置测量磁性目标磁场大小与梯度来确定目标与载体间的相对位置.分析了由于磁传感器轴间非正交、增益不一致与零点漂移以及磁传感器安装中心偏差和指向不一致等因素所引起的磁场大小和梯度测量误差,及对水下载体定位精度的影响,并对此进行了数值仿真.结果表明,与磁场梯度相比磁场大小相对误差较小,受误差源的影响较小;相比于安装中心错位和指向偏差,磁传感器的三轴正交性、轴间增益一致性等对磁场梯度测量精度的影响最为明显.水下磁异常定位算法的误差随磁场梯度误差增加而增大,为获得高精度定位必须采用性能优良的磁传感器或对其进行补偿.     

提高三点法测量精度的研究

目的 研究进一步提高三点法测量圆度及轴系运动误差精度的方法。方法 分析了测头读数及角位置误差对圆度各次谐波及圆周各点测量精度的影响,提出了三点法测量系统的优化策略与算法,研究了三点法测量误差的分布与传递规律;提出了克服测头定位误差以及３个测头的灵敏度不一致影响的软件校正方法。结果 圆度各次谐波的最大测量误差相对于传统三点法减小６７％,圆度及其各次谐波的测量不确定性明显降低。结论 该方法能明显提高三     

高精度空间磁通门磁力计

基于软磁材料磁化饱和时的非线性特性研制了空间磁通门磁力计,用以精确测量大小为1n1T以下的稳定或者低频交变的磁场,其应用范围涉及深空探测和地球物理学等许多领域．磁通门磁力计信号处理系统应用了相关检测原理,完成了一维空间磁通门磁力计原理样机研制．对样机进行了灵敏度、线性度、噪声和分辨率的测试．实验结果表明,该原理样机的分辨率优于5．2nT,线性动态范围达到12μT．其关键指标达到空间应用的要求．     

基于二步法的多芯电缆非侵入式电流测量校正方法

为了解决多芯电缆的非侵入式电流测量由于被测对象信号微弱、系统灵敏度高、易受环境因素干扰,造成测量误差较大的问题,采用磁阻传感器的非侵入式电流测量系统为研究对象,在分析系统测量方法及硬铁、软铁和比例因子等误差构成的基础上,提出一种基于二步法的误差校正方法,该方法通过对传感器输出信号进行非线性变换,构造了与误差相对应的矩阵方程,并在对方程求解后进行非线性回归计算,从而实现对多芯电缆的电流测量值的动态误差修正.实验结果表明,该方法可以同时校正非侵入式电流测量系统的线性误差与部分非线性误差.     

各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术

提出了一种基于灵敏度在线辨识技术的灵敏度变化补偿方法,使用北京科技大学研制的各向异性磁阻传感器BKMC-21进行了实验研究.结果表明:未采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后发生剧烈变化;磁力计输出需30min才能趋于稳定,在此期间灵敏度变化超过20%.采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后保持平稳,磁力计输出在整个过程中灵敏度变化不超过2%.由以上实验结果可以看出,本文所提出的基于各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术的磁力计灵敏度补偿方法能有效地解决磁力计灵敏度变化问题.     

单级悬浮工作台平面运动测量系统对准误差分析

为了得到单级6自由度悬浮工作台的运动学模型,将非接触驱动和支承等效为由万向联轴器、伸缩杆和平面运动副组成的支链,在移动台转角很小的情况下,平面运动与离面运动相互独立,且不受伸缩杆与基座表面垂直度误差的影响.基于欧拉转动定理,通过计算工作台在2个不同位置时光轴与反射镜镜面交点之间的距离,建立了工作台平面运动测量系统三维对准误差模型.测量误差的分布及其对误差源的灵敏度表明,二维对准误差分析方法忽略的离面对准误差的灵敏度最大可达平面对准误差灵敏度的25%,L形反射镜绕z轴偏转造成的对准误差及镜面垂直度误差是影响测量误差的主要因素.     

LDV/PIV全场速度测量的误差分析

针对激光多普勒测速和激光粒子图像速度场测量的实验结果误差，提出了一种基于不可压缩流连续性的全场综合误差分析方法，通过对轴对称旋转流动全场实验测量结果的误差分析发现，其实际全场测速综合误差虽然都小于4％，但比仪器厂商所给出的理想环境下的系统误差大得多。     

机床热误差建模技术研究进展

切削加工过程中,机床会由于受不同热源影响而发生热变形,产生机床误差即热误差。在各种类型的机床误差中,热误差可占机床总误差的40%~70%,是影响机床加工精度的主要因素。为减小不同热源对机床热误差的影响,提高机床加工精度,目前主要有3种方法:1)通过对机床零部件进行优化设计,提高机床热刚度;2)应用更为有效的隔离措施,尽量减小或隔离热源影响;3)热误差补偿,通过对热误差进行在线预测及实时补偿,减小机床热变形。热误差建模是实时补偿热误差的前提和基础。首先对机床热误差建模技术进行了介绍,并对热误差建模技术领域的国内外研究现状进行分析,总结了目前热误差建模领域存在的主要问题,进而对热误差建模技术的未来发展方向进行了展望。     

全站仪极坐标法布设图根点平面精度估算分析

在数字化测图的外业工作中,常常采用全站仪极坐标法测量图根点。随着测站数和测点距离的增加,图根点平面位置误差也在不断地变大;但人们在理论上对此讨论较少。通过图根点的误差的计算和分析,得出了在点位误差允许值以内,测站数和测点距离的合适范围;并验证了规范规定的每幅图所需的图根点的个数。     

潜器水下重力匹配导航研究进展

由于水下重力匹配导航是提高潜器水下导航精度的重要手段,因此本文对海洋重力场、重力仪、重力梯度仪的研究进展进行综述。首先,总结了海洋重力场国内外研究进展,回顾了SS系列、KMS-DNSC-DTU系列全球重力场模型的发展历程;其次,重点介绍了重力仪/重力梯度仪种类、精度水平、国内外研究进展,列出了不同类型重力仪/重力梯度仪的代表型号;最后,简述了钱学森空间技术实验室天空海一体化导航与探测团队阶段性研究成果。     

The Fuzzy Cluster Analysis in Identification of Key Temperatures in Machine Tool

The thermal-induced error is a very important sour ce of machining errors of machine tools. To compensate the thermal-induced machin ing errors, a relationship model between the thermal field and deformations was needed. The relationship can be deduced by virtual of FEM (Finite Element Method ), ANN (Artificial Neural Network) or MRA (Multiple Regression Analysis). MR A is on the basis of a total understanding of the temperature distribution of th e machine tool. Although the more the temperatures measu...     

孟加拉湾风暴过程TRMM日降水数据变分订正及精度检验

 利用逐日TRMM(3B42)和地面降水观测资料,对1998—2010年25个孟加拉湾风暴降水过程共184个降水日进行变分订正试验及精度检验分析,结果表明：① 通过变分订正方法迭代建立的TRMM广义的误差场具有一致收敛性,收敛时无论逼近值大小如何,当取精度≤0.001mm时,迭代次数均不超过800次;② 订正后的TRMM场能较好地反映了地面观测网天气尺度信息,对降水量的离散特征有较好的描述,在无观测的区域,TRMM信息得到了充分体现;③ TRMM值和TRMM订正值经过与未参与订正的100站观测值的平均均方根误差比较可知,所有订正后的样本的误差均小于订正前的误差,184个样本的平均误差由 3.73mm降低到了1.51mm,订正效果对减小TRMM场的误差是显著的

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数控机床平面误差场的接力测量法

分析了数控机床几何误差的固有特性,提出一种使用较小范围测量仪器获得整个机床平面误差场信息的方法——接力测量法.该方法以距离机床坐标原点较近的点（该点的误差直接通过测量仪器获得）为基点,从而获得离机床坐标原点较远位置点的误差,依此类推,最终获得整个机床平面上位置点的误差信息.给出了接力测量的法则,对平面误差场中任意一点的误差,应以最少的接力次数获得,接力测量次数相同时,测量路径对测量结果影响不大.试验结果表明,在数控机床反向间隙补偿后,由接力测量产生的误差对测量结果影响很小,接力测量法具有较高的测量精度,且操作方便,能够用来进行平面误差场的标定.     

利用超高阶重力场模型检测水准测量粗差的方法研究

当前水准测量仍然是高精度高程控制测量的首选方法,本文针对目前水准测量粗差缺乏有效检测方法这一问题,提出了基于超高阶重力场模型的粗差检测方法．以2个控制网为例展开研究,实验结果表明:1）EGM2008与EIGEN-6c4重力场模型均具有较高精度,应用上述2个模型计算的A、B测区测段粗差显著水平系数K满足三等限差K的比例≥78%,满足四等限差K的比例≥95%,显然高精度地球重力场模型为水准粗差检测提供了可能性;2）该方法应用于水准粗差检测效果良好,水准粗差越大,粗差检测的成功率就越高;3）采用移去-恢复法计算模型正常高后,该方法粗差检测的成功率有所提升．      

系统建模的误差分析

数学建模在实际问题处理中起着越来越重要的作用,然而数学建模总是存在着一定的误差,系统建模的误差包括问题表示误差,模型建立误差和问题求解误差,通过具体事例,对这3种误差分别进行了分析,重点对模型建立过程中的误差进行了分析,提出了从综合集成的角,提高数学建模总体精度的思想。     

机床热特性研究

机床热误差严重影响机床的加工精度,必须对其加以控制,在研究机床的热误差时,首先需要明确机床的热特性,该工作可以为后续热误差建模提供模型输入值.主要综述了机床热误差的来源、机床温度场的获取方法、温度传感器布置策略及常用温度测点优化方法,同时对上述研究中的方法进行了优缺点分析,并结合目前的研究现状,展望了未来的发展.