低成本小口径动中通天线航姿参考系统设计

低成本小口径动中通天线普遍使用由MEMS器件构成的航姿参考系统测量由于载体运动对天线造成的角运动干扰。针对MEMS器件精度差,无法完成寻北以及漂移速度快的缺点,引入三轴磁力计信息,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的航姿参考算法,并以高精度惯导作为基准,通过摇摆试验验证了算法的精度。     

一种车载动中通天线系统轴系误差分析

本文介绍了一种车载动中通天线系统轴系误差的计算方法。经过对俯仰和方位轴系精度的构成分析和计算,该型号的动中通天线系统的轴系精度满足指标要求。     

宽带移动卫星通信低成本组合姿态确定算法

针对现有低成本微机械惯性器件无法满足宽带移动卫星通信系统在机动状态下天线指向精度的问题,提出了微机械惯性测量单元与闭环跟踪信息相结合的姿态确定算法.该算法在航向上引入闭环跟踪的指向偏差角,经PI控制器反向校正航向陀螺的漂移误差,并利用跟踪指向信息的低频分量和陀螺的高频分量估计航向角.在横滚和俯仰上,首先以改进欧拉角作为状态向量,根据陀螺角速率信息和加速度计的重力场信息分别建立状态方程和测量方程;然后依据航向角速率和俯仰角偏差对载体运动状态进行判别,并在载体机动下调整方差矩阵以依赖陀螺进行姿态估计,克服机动加速度的扰动.实验结果表明,该算法与自适应卡尔曼滤波器相比,在载体机动状态下精度更高,其航向估计精度在±0.8°,倾角在±0.5°内,满足动中通姿态稳定精度要求.     

低轮廓动中通惯导系统的研究

目前低轮廓动中通的小型化、低成本的发展趋势中倍受青睐,它采用的低轮廓的平板天线对跟踪精度的要求有所改变。文章就低轮廓动中通惯导系统的研究提出了总体方案的设计,并针对惯导系统以及GPS/INS组合导航系统做出一些详细的分析进而体现出它的研究的价值所在。     

模糊Kalman滤波在无人机姿态测量中的应用研究

针对目前无人机姿态测量所用捷联航姿系统,因陀螺漂移和算法误差的引入而导致结果发散的状况,采用组合航姿原理与信息融合理论,结合各传感器输出与载体运动状态相关的特性,提出了一种基于模糊Kalman滤波技术的惯性测量组件与磁强计组合信息融合方法.通过多尺度的模糊推理规则判断出载体当前的运动状态,实时调整系统测量噪声方差,对其...     

基于同时扰动随机逼近的“动中通”步进跟踪算法

为了提高动中通系统的跟踪性能,在对动中通系统特性分析的基础上,借鉴参数优化的思想和方法提出了一种基于同时扰动随机逼近的步进跟踪算法,算法的核心思想是利用高效的同时扰动技术对跟踪的梯度进行估计,而且算法仅利用带噪声的信号强度的测量值对梯度进行估计。该算法能够同时驱动天线波束在方位面和俯仰面以接收信号的最陡上升方向即梯度方向跟踪目标卫星。计算机模拟分析结果表明该算法不仅是有效的,而且具有较强的鲁棒性。     

基于四元数EKF算法的小型无人机姿态估计

针对小型无人机设计的姿态测量系统,提出一种用于小型无人机姿态估计的四元数扩展Kalman滤波算法.该算法通过建立四元数姿态运动模型和航姿传感器测量模型,构建了以四元数和陀螺仪随机漂移为状态向量、以加速度计测量值和磁阻仪解算的航向角为观测向量的扩展Kalman滤波器,并设计了自适应测量噪声协方差矩阵修正法.实验结果表明,该算法不但解决了微机电系统惯性器件用于载体姿态测量时精度低、易发散、易被干扰的问题,而且显著减小了陀螺仪随机漂移对姿态估计的影响,有效提高了姿态估计的精度.     

基于陆态网络的远距离在航潮位提取方法研究

远距离在航潮位测量是采用后处理差分相对定位或精密单点定位方法获取流动站天线三维坐标,并通过一系列改正获得最终潮位结果的方法。远距离在航潮位测量方法克服了现有RTK验潮模式作用距离短(20 km)的缺点。由于差分站间基线解算参数质量直接影响流动站的定位结果精度,流动站相对定位时采用中国大陆构造环境监测网络基准站数据,避免差分观测时架设基准站时的人为误差,提高了测量效率和数据解算精度,进而提高潮位测量精度。     

两种动中通系统自稳定结构比较研究

针对动中通系统的稳定跟踪问题,采用一种以期望工作状态为假设对象的逆向分析方法,对一类典型的三轴动中通系统进行了稳定机理分析。在分析三轴稳定机理的基础上,选取2种姿态传感器安装方式,设计了2种与之对应的前馈稳定和闭环稳定三轴自稳定结构,并成功应用于实际系统。通过实验分析比较了2种三轴自稳定结构的特点和性能。实验结果表明,与前馈稳定结构相比,闭环稳定结构鲁棒性更好,稳定精度更高,且易于同其他高级控制算法相结合提高系统稳定精度,更符合动中通系统在复杂多变的环境中高精度稳定跟踪的工程应用要求。     

船载S波段卫星动中通天线的应用

介绍了一种船载S波段卫星动中通天线,通过微陀螺系统和伺服控制系统,采用卫星对准、自动跟踪和丢星自动捕获等措施,实现了对卫星的稳定跟踪。采用A-E-C座架,实现了过顶跟踪,适于安装在船上,在海洋中实现数据以及语音通信。     

一种低信噪比跟踪接收机技术研究

天线口径较小时,接收到卫星信标信号的信噪比较低,跟踪余量较小。为满足小口径动中通天线的跟踪需求,研究了一种适用于低信噪比条件下的跟踪接收机。介绍了其工作原理,并对算法进行了MATLAB仿真,最后进行了FPGA实现。     

车载动中通伺服系统关键技术的研究

分析了车载动中通伺服系统的工作环境和特点,详细介绍了在车载动中通设计过程中所采用的关键技术。通过图表和公式分别对捷联惯导、电子罗盘的工作原理以及在车载动中通伺服系统中的应用进行了阐述,指出了两种天线座架形式的不同工作区域以及产生跟踪盲区的机理。     

空投系统航向测量方法研究

航向信息是空投系统运行中一个非常重要的参数,磁航姿系统能够利用地磁场来测量载体的姿态信息,体积小、精度高,但却易受外界磁场的干扰,而惯性器件恰好具有不受环境磁场影响的特性,我们可以将两种传感器组合起来,共同测量载体的航向信息。经过仿真验证,外部姿态信息的引入极大改善了系统的航向误差,满足空投系统应用需求。     

融合高度数据的行走定位算法研究

为了提高航姿参考系统跟踪人体行走位移的能力,抑制垂直方向位移的严重漂移,在系统中加入高度计芯片BMP180,并提出了基于互补滤波的信息融合算法,用于提高定位精度.分析发现:漂移是加速度二次积分过程中误差累计造成的,时间越长,精度越差;与之相对,高度计的测量结果几乎没有漂移,但短时精度很低;互补滤波融合了两者的优势,取长补短,提高了垂直方向位移的估计精度.新增加的芯片BMP180价格低廉,互补滤波算法计算量小,实验结果表明垂直方向位移的漂移已经完全消除.     

位姿闭环控制的高精度脑外科机器人

为解决现有脑外科机器人存在的绝对定位精度难于满足精细手术应用的问题,提出一种视觉伺服的系统方案,引入高精度光学跟踪手段,对机器人的末端位姿进行实时测量并反馈。采用一种基于关节空间控制和位姿空间动态补偿综合的机器人视觉闭环控制方法,并设计了动态校正控制算法。仿真结果表明:动态位姿闭环可以有效克服各种参数误差因素的影响,对机器人的绝对定位和跟踪误差具有校正作用,明显改善了轨迹跟踪精度,同时提高了鲁棒性能。绝对定位达到神经外科手术±1mm的精度要求,实际运用取得了令人满意的结果。     

非接触式动态位姿测量方法研究

针对非接触式动态位姿测量系统在人体运动信息检测的应用中对人体精细、微小动作测量精度的要求,提出了非接触式动态位姿测量系统的重构修正模型.该模型以三维重构理论知识为基础,综合考虑影响测量系统精度的多种因素,给出了测量误差理论体系,确定了该模型的修正成像方程.实验表明:通过基于修正模型的非接触式动态位姿测量系统进行静态标定和动态位姿参数测量,测量精度比修正前有明显提高.     

圆锥扫描自动跟踪体制在船载"动中通"中的应用

结合实际研究项目介绍了一种新型船载卫星通信系统的关键技术，该系统采用的是捷联式的有源稳定跟踪平台，特点在于利用圆锥扫描原理实现天线姿态稳定跟踪，从而降低了系统对天线稳定平台的精度要求，主要探讨了圆锥扫描技术在天线自动跟踪系统中的应用。阐述了圆锥扫描自动跟踪的原理、系统组成以及系统的具体实现方案，分析了扫描参数对系统性能的影响及选择原则。实验测试表明，该系统能够获得较高的跟踪精度和跟踪实时性，能够使天线稳定地对准卫星。     

数控机床几何精度的位姿测量原理

为了获得数控机床全部的几何误差信息,根据激光跟踪仪的三维空间测量特性,提出一种数控机床几何精度位姿测量原理和几何误差分离原理。借助于一台固定安装于机床上的数控精密转台和一台激光跟踪仪获得机床运动轴的位姿信息,然后辨识出机床各项几何误差。首先,详细描述了位姿测量方法的基本原理,给出了平动轴误差测量数学模型,包括测量点、基点空间坐标的标定原理以及姿态偏差的获取步骤;然后,根据解析几何知识先后分离出3项转角几何误差和3项位置几何误差,并综合得出单个运动轴6项几何误差分离模型;最后通过数值模拟、测量实验以及对比实验验证了该原理的可行性和准确性。实验表明,采用位姿测量原理可以在2h内实现一台3轴高速数控铣床的精度检测,并准确分离出各项误差。位姿测量原理具有很高的测量精度与效率,解决了基点标定难题,且标定精度更容易提高。该原理为数控机床精度检测提供了一种新的思路,应用前景广阔。     

基于粒子滤波的姿态测量动态系统设计

利用GPS载波信号来确定载体的姿态是一种新的应用,介绍了一种利用粒子滤波和OpenGL的双天线GPS测姿系统,该系统具有结构简单、精度高、实时性强等特点。在测量航向和姿态的同时,也可以进行测速和定位,仿真表明使用粒子滤波的OpenGL动态显示系统不仅能够实时显示被测目标的姿态,还能得到相比直接法更为精确的测姿结果。     

低纬度车载动中通伺服控制系统的设计与实现

针对低纬度地区卫星通信天线需要高仰角工作的要求,设计了三轴座架的动中通,简要说明了伺服控制及单脉冲跟踪原理和实现的方式,指出了计算机控制的难点和解决方法。