异质双9轴MEMS惯性传感器数据互补-加权迭代融合算法

在MEMS惯性传感器导航研究中,传统的MEMS捷联式惯性导航系统仅利用单多轴MEMS惯性传感器对移动目标进行导航定位,其测量值和噪声特性易受环境影响,此外加速度误差、陀螺仪漂移、平台框架角误差、平台安装误差等因素也严重影响传感器性能. 为此,从异质非单多轴MEMS惯性传感器互补融合角度出发,用异质双9轴MEMS惯性传感器采集移动目标原始信息,并提出互补-加权迭代融合算法. 首先对异质双9轴MEMS惯性传感器测得的原始数据进行预处理,基于卡尔曼滤波用最小方差估计法求解观测值. 通过估值方差和革新方程形成权值更新模型,实现异质双9轴MEMS惯性传感器数据的互补融合. 实验表明,相较传统单9轴MEMS惯性传感器导航,该算法可提高导航精度50%以上.     

MEMS-INS微型飞行器姿态确定系统的实现研究

研究了微型飞行器姿态确定系统的样机实现.在对MEMS惯性器件性能分析和零偏温度建模的基础上,提出微型飞行器九位置非正交及安装误差标定方法,利用相关理论分析MEMS惯性传感器的噪声特性,建立适合工程应用的姿态组合算法,进行了转台测试和试飞试验.误差补偿后,陀螺和加速度计零偏稳定性分别达到0.036°/s²和0.01 m/s²,俯仰和横滚的误差均方差分别达到0.33°和0.28°.试验结果表明:器件和系统级的误差补偿起到了综合补偿的效果,姿态误差减小了约50%,基于MEMS-INS的姿态确定系统可满足微型飞行器自主姿态稳定的需求.     

跨音速大气/惯性攻角两步融合算法

攻角是飞机飞行的重要状态参数,也是飞控及导航系统必需的参数,现代战机对攻角精度要求越来越高.大气数据系统在跨音速条件下性能严重下降,大气攻角精度受到很大影响. 针对试验机大气数据传感器的配置特点,该文设计了一种基于变参数互补滤波器与神经网络的跨音速大气/惯性攻角两步融合算法,实现惯导系统和大气系统的攻角信息融合. 首先进行跨音速惯导天向回路解算,而后利用互补滤波器与神经网络对大气/惯性攻角进行互补融合与修正,使最终的融合修正攻角平稳、可靠,逼近真实攻角. 本文利用某型飞机的实际试飞数据对两步融合算法进行了验证. 结果表明,融合修正后的攻角能够基本去除跨音速飞行阶段原始大气攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合.     

动态测量误差灰色预测建模辨识参数修正方法

基于现代误差修正技术,研究灰色系统理论建立的动态测量误差短期预测模型,以进行误差修正,提高动态测量精度.文章重点分析了所给模型的参数辨识与修正问题,并以长光栅测量系统为对象,对其得到的动态测量误差进行实践,提出在预测过程中对影响测量结果的模型辨识参数修正的方法,从而提高测量模型的精度.     

基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法

针对传统大视场立体视觉标定方法存在操作不便、精度不高、稳定性差的问题,提出基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法.首先,在立体视觉系统和大视场测量位置之间选定一个位置作为小视场散焦位置,利用在此位置处采集的靶标图像,实现摄像机内参标定;其次,利用大视场测量位置处采集的靶标图像,实现立体视觉外参标定;最后,通过实验室标定实验和直升机桨叶运动参数测量实验进行了验证.结果表明,该方法操作方便、精度高、稳定性好,在4.6 m×2.3 m的视场范围内,测量靶标上特征点间距为505.00 mm的两个点,平均误差为0.647 mm,均方根误差为0.780 mm,能够满足直升机桨叶运动参数测量的现场标定以及测量精度要求.     

基于故障检测的惯性航姿系统内阻尼姿态组合算法

在平台式惯导系统中可通过阻尼网络来阻尼系统的振荡误差,而在捷联惯性航姿系统中也可以借鉴这个思想,通过加速度计的信息对陀螺漂移进行修正.文中提出了分别利用陀螺仪和加速度计来解算载体姿态,然后通过卡尔曼滤波器进行数据融合的方法.由于加速度计信息进行阻尼的方法只有在系统处于非加速度运动状态才可用,因此,本文将故障检测理论中的残差χ 2检验法应用在卡尔曼滤波器中,进行运动状态的实时判断,并根据判断结果进行相应的处理.此外,算法中还考虑到传感器测量野值带来的影响,提高了算法的容错性能和灵敏度.最后,采用实际系统的动静态试验验证了本算法的有效性.     

一种大视场汇聚型双目立体视觉标定方法

双目摄像机汇聚型摆放易导致标记点出现散焦模糊和透视形变,使标记点定位出现偏差,在大视场环境下会引发不可忽视的标定误差,进而影响测量精度。为解决上述问题,提出了一种基于标记点定位偏差度加权的大视场汇聚型双目立体视觉标定方法。首先,利用靶标在摄像机坐标系下的位姿,计算标记点散焦模糊量和透视形变度;其次,根据标记点定位偏差度设置相应权重;最后,将标记点权重系数加入目标函数,引导标定参数优化。实验结果表明：在观测值为505 mm的情况下,该方法测距均方根误差和标准差可达0.809和0.290,不但有效提高了大视场汇聚型双目立体视觉标定精度,而且具有良好的稳定性。     

一种双天线组合导航系统基线偏差角的测量方法

双天线组合导航系统安装时,双GPS天线构成的基线方向与惯性测量单元航向轴指向之间存在一定的偏差角度,系统需要标定该偏差角用于修正两者之间的测量误差,从而保证系统输出数据的准确性。针对这一问题,提出了一种基于全站仪的基线偏差角测量方法,结合惯导测量坐标系给出了测量原理和详细计算过程。实验表明,所提出的方法能够满足系统的安装要求,工程中易于操作和实现,适用于动基座平台下组合导航系统的标校。     

利用点测量的分布参数系统状态重构

分布参数系统的状态在空间上连续分布,但因传感器个数有限,难以获取其全部状态. 对此,该文针对抛物线型分布参数系统,根据有限个传感器点的测量信息,提出一种重构系统全部状态的方法并证明其可行性. 仿真结果表明,该方法在已知系统模型但未知初始状态的情况下可取得很好的状态重构效果,而且与分布参数状态观测器相比,只需要离散的传感器信息就能获得对系统初期状态的更好重构.     

基于实验室用差动变压器式位移测量系统的设计

根据实验室用差动变压器的工作原理及特性,设计了位移测量系统,对各个组成部分进行具体分析并给出参考数值;对测量系统进行了标定,确定了拟合直线,给出了测量系统的特性参数。针对实验室用差动变压器式电感传感器特性曲线较差、精度低的问题,给出了解决方案,提高了位移测量系统的精度。     

捷联惯导初始对准的超球体采样SRUKF算法

平淡卡尔曼滤波(UKF)在捷联惯导系统静基座大方位失准角初始对准中计算量大,且滤波数值不稳定. 针对这一问题,该文将超球体采样策略与平方根UKF(SRUKF)算法相结合,提出一种改进的SRUKF算法. 该算法在保证其滤波精度和UKF算法相当的前提下,通过引入超球体采样减少了采样点数,提高了计算速度. 并以协方差阵的平方根矩阵代替协方差阵参加递推运算,减少了计算机舍入误差,提高了滤波数值稳定性. 仿真结果表明,该算法在保证初始对准滤波精度的前提下降低了计算量,提高了滤波性能.     

同位素法测厚中的数学模型的补偿计算

对同位素仪表在厚度测量中所遇到的计算与标定问题做了理论与实际应用方面的探讨。采用本文提出的相对测量计算方法，有效地排除了各种干扰因素对测量结果的影响，测量精度由4.9％提高到3.8％。     

电磁场理论中的几何化·数论消发散方法(IV)──双圆杆和双椭圆杆内导体电容系数的数值结果

该文是ＧＮＥＳ方法在微波定向藕合器电容系数计算中的具体应用，讨论了系数矩阵元的高精密计算和线性方程组维数的选择，分析了主要误差来源，具体计算双圆杆内导体在对称和非对称两种情况下的电容系数，并与零级近似下得到的柱对称模型的解析解作了比较。文中还考察了电容系数随各个几何参数改变的情况，并作了定性解释，最后绘出双椭圆杆内导体的电容系数结果。     

光纤陀螺捷联惯导系统改进航姿算法应用

捷联惯导系统一般采用旋转矢量姿态算法来消除圆锥误差的影响,从而提高姿态解算精度. 该文针对不同精度等级的角速率输出光纤陀螺,采用适合工程实现的低阶旋转矢量姿态算法,在多种不同程度的经典圆锥运动下进行了一系列仿真测试,确定了多子样旋转矢量算法在多种典型工程环境中的最优子样数,并在高性能微型数字信号处理器(digital signal processor, DSP)导航计算机上对旋转矢量姿态算法进行了试验,得到了理想的效果.     

提高滇东南石漠化区域遥感反演中的大气校正精度

在充分考虑气溶胶空间分布和地表临近效应的基础上,综合考虑湿度及光谱分析确定合理的能见度,并分析研究不同校准文件对于光谱反射率的影响.将这些值应用于大气校正的计算过程,以此提高大气校正的精度.结果表明,利用该模型进行的大气校正能够有效降低大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感影像造成的影响,提高遥感石漠化信息反演精度.该方法在冬季的校正效果较秋季和春季的更佳.     

视觉测量中一种平面标定新方法

测量用摄像机进行标定是视觉测量中的重要环节.在分析其他标定方法的基础上,提出基于平面的标定方法以及它的应用场合、精度分析等.此平面标定法完全能满足一般应用场合中快速、准确的测量要求,尤其适用于实时性要求较高的几何尺寸在线检测.当摄像机镜头畸变较小时,应用此线性标定方法可以达到与非线性标定同等的精度.     

电液步进液压缸研究与分析

简述了ALMX-3003TC型闭环控制电液步进液压缸的工作原理与设计特点,分析了提高其控制精度的途径.应用线性时不变系统的分析方法和MATLAB数值计算软件对试验采样数据进行了理论分析和计算,得出其相位差为36.54°,振幅差为0.2362 mm等精度指标.     

双摄像机三维成像系统参数的标定和优化算法

通过分析双摄像机三维视觉系统的成像视觉过程,建立了包括镜头畸变因素在内的成像过程数学模型,推导了模型参数的求解方法,提出了标定过程的具体实现方法.在此基础上,同时结合双摄像机系统的成像视觉两个互逆过程,提出了一种标定参数的快速优化方案,利用视觉过程所提供的更多信息,从标定的最终目标——提高视觉过程的角度,优化成像过程的模型参数,以更准确地反映视觉系统的信号变换过程,提高三维视觉精度.实验表明,上述方法可以有效地同时提高双摄像机成像模型的标定精度及提高三维视觉系统数据的采集精度,并且优化算法迭代收敛速度较快.     

基于割圆术计算π的一种快速逼近算法

对基于割圆术计算π的算法进行研究,介绍一种计算π的快速逼近算法,由泰勒公式只用很少的多边形就可得到具有高精度的计算结果.