MEMS自动驾驶仪中的多传感器误差补偿

微机电系统(MEMS)自动驾驶仪是飞行器自动飞行控制的关键设备,解算出正确的机体信息是实现飞行器自动飞行控制的前提.该文详细分析了MEMS自动驾驶仪解算飞行器信息时存在的主要误差源,通过实验数据说明了对各种误差源进行补偿的必要性;针对不同的误差源,研究了相应的误差补偿方法,包括MEMS传感器本身误差的直接补偿和多MEMS传感器的数据融合补偿,并归纳为计算公式.对比实验结果表明: 该方法是可行的,可提高飞行器机体信息解算的精度.     

轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术

为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.     

一种多线结构光测头的误差补偿方法

针对在多线结构光测量系统中光平面不等距和不平行引起测量误差的问题,提出了一种基于标准三角块的误差补偿方法.通过分析测量误差产生的原因,建立了光平面平行度、光平面间距与测量误差之间关系的数学模型,将测头产生的结构光条投射到一个标准三角块斜面上,利用三角块斜面的几何变换能力将光平面平行度、光平面间距的信息转换到系统可以进行精确测量的光平面当中.通过CCD采集和数学计算,可以得到准确的各光平面平行度和光平面间距的误差数据,并根据得到的误差数据对测得的原始数据进行补偿修正,由实验证明了该方法在对阵列式多线结构光测头结构误差补偿后,测量得到的数据精度可以提高约40%.     

M估计补充策略下的三轴磁传感器误差补偿

针对三轴磁传感器采样过程中出现的异常值对磁传感器误差补偿产生影响的问题,提出了一种M估计补充策略下的三轴磁传感器鲁棒补偿算法。在最小二乘法的基础上引入M估计算法,从而降低异常点对拟合结果的影响。利用最小二乘法对原始数据进行拟合得到初始椭球系数;根据拟合出的椭球面和原始数据计算各点的残差,构建Huber目标函数,根据残差大小计算各点的权重,从而对椭球参数进行更新;多次迭代,直到前后两次迭代得到的椭球系数之差小于设定的阀值,得到误差补偿参数;利用补偿参数求取真实磁场数据。通过仿真模拟实验和场外地磁采集实验对所提算法进行了验证:仿真结果表明,针对包含偏移大的异常值磁场数据序列,与最小二乘法和递推最小二乘法相比,经过多次迭代的M估计补偿法的数据均方差降低了97.5%以上;地磁场数据采集实验结果表明,用M估计补偿获得的数据有效降低了异常值带来的影响,提高了系统鲁棒性,数据均方差比最小二乘法的低47.74%,比递推最小二乘法的低78.12%。     

Delta并联机器人装配误差分析与补偿

针对工业应用中并联机器人运动规划与控制的精度需求,提出一种基于多样性反馈的自适应粒子群优化算法(APSO)来提高并联机器人精度。利用机器人机构闭环矢量关系得到运动学正逆解;并应用基于多样性反馈的自适应粒子群优化算法将结构参数优化问题转化为非线性系统优化问题。通过对机器人驱动电机转角进行优化,使得机器人在工作空间内具有理想的工作精度。以SRBD型号Delta型并联机器人进行试验验证,仿真结果可达到10~(-3)毫米级别,验证了方法的有效性用。     

传感器温度误差补偿的计算机软件实现方法

介绍了几种传感器的温度误差计算机软件补偿方法，为实现温度误差的计算机软件补偿提供了理论依据。     

多平台多传感器多源信息融合中的时空对准研究

讨论了多平台多传感器多源信息融合的时空对准的一般方法，并给出了一种适用于最优估计的平台间对准方法的数学模型。最后给出了基于这种配准模型的EML算法和仿真结果。     

误差分离技术中传感器安装角误差补偿的研究

用三传感器误差分离技术测量形状误差时,对传感器间的安装角度要求很严。本文对安装角误差进行补偿的计算方法,可大大降低对传感器间安装角的精确性要求,并可通过计算机确定修正补偿系数,从而提高了测量精度。     

装配机器人位姿误差补偿的研究

在分析装配机器人位姿误差的基础上,提出了机器人位姿误差补偿模型,最后经实验表明本方法对提高装配机器人位姿精度十分有效。     

多梁结构压阻式测振加速度传感器

为满足制造装备智能化发展对测振传感器的需求,针对常见加速度传感器在性能、成本和微型化上的不足,研制了一种基于微机电系统技术的多梁结构压阻式加速度传感器.通过将2根短小敏感梁引入传统双桥结构的方式,在提升固有频率的同时,保证了传感器仍具有较高的测量灵敏度.利用敏感梁上的最大应力和结构固有频率相乘的结果作为性能评价标准,结合梁变形理论和实际工艺条件确定了传感器的结构尺寸.采用硅材料刻蚀、硼离子注入、溅射金属铝及阳极键合等工艺,制作了传感器芯片.实验结果表明,所研制的加速度传感器能够准确测量不同频率下的加速度信号,在每g下的灵敏度达到了0.544 mV,满量程精度达到了1.76％,固有频率达到了13.61 kHz,相对于双桥结构传感器,其综合性能提升了近85％.     

基于序列图像的深空小天体探测自主相对导航误差补偿方法研究

深空小天体是典型的空间非合作目标.基于序列图像的空间非合作目标自主相对导航是实现小天体探测的重要技术手段.由于在轨环境复杂,相机不可避免地会出现测量偏差,进而影响相对导航状态估计精度.本文在充分利用相机视场内恒星序列图像的基础上,通过最小二乘法计算相机在轨标定初值,结合测量偏差状态转移模型和"恒星对"之间的星光角距测量方程,将测量偏差扩维成状态估计参数,构建了基于相机在轨误差补偿的相对导航状态估计模型.结合无迹卡尔曼滤波算法,通过序列图像的帧间信息对比进行迭代估计,获得相机测量偏差和相对导航系统状态,提高状态估计精度.仿真分析中采用2016HO3小天体作为相对导航目标,仿真结果说明了该方法的有效性,能够有效地补偿相机测量偏差,实现相对导航系统状态高精度估计,为后续开展相关任务提供了一定的技术支撑.     

基于误差补偿的AFS水平随动控制研究

AFS系统中,传感器信号采集处理、伺服电机调节机构及控制方法是影响其性能的3个主要因素。文章对AFS系统水平随动机构中步进电机的调节机构与控制方法进行了研究和设计,重点是研究其调节机构并据此建立运行步数与大灯实际偏转角度的数学模型,对控制样机的控制程序应用线性化处理及误差补偿的方法进行了算法优化设计,实现了应用模糊自适应PD控制算法对AFS水平随动执行机构的控制设计。进行仿真实验并在上海大众斯柯达昊锐车型SK-98760型前照灯总成上测试,结果表明所设计的系统具有良好的控制效果。     

A novel method of systematic error compensation for a position and orientation system

A novel method is introduced for self-calibration and elimination of systematic errors for a position and orientation system （POS）. The method uses a combined bundle block adjustment with POS data （named the POS-supported bundle block adjustment） without a calibration field. On the basis of delivering strict observation equations for POS data, the specific scheme of compensating the translation and drift systematic errors in a POS is given, and a prototype system WuCAPS is developed. The effects of eliminating POS systematic errors using the POS-supported bundle block adjustment for different ground control conditions are tested using two sets of actual aerial photos. The first set was taken over a fiat region in the suburbs of the city of Yingkou in China and tested at a scale of 1：2500. The second set was taken over a high mountainous region in the desert region of Xinjiang in China and tested at a scale of 1：32,000. The empirical results verified that the POS systematic errors can be completely eliminated and the photo elements of exterior orientation obtained by the POS-supported bundle block adjustment can satisfy the requirements of aerial photogrammetric topographic mapping when four full ground control points （GCPs） are emplaced in the comers of the adjustment block for large-scale images of flat regions, but only one full GCP emplaced in the center of the adjustment block is needed for medium-small scale images of mountainous regions. This not only demonstrates the validity of the established mathematical model and the feasibility of the method proposed in this paper, but also avoids the use of a special calibration field. Therefore, it can simplify the existing POS operation rules and dramatically save on practical application costs, laying the theoretical foundation for widesoread use of POS.     

基于协进化机制的多传感器协作方法

多传感器之间如何产生动态、鲁棒的适应性协作行为以完成共同的任务,是多传感器协作的主要研究内容之一;文章在基于行为的多传感器系统的基础七,设计了基于协同进化机制的多传感器协进化模型及其协进化决策算法,使系统在协进化机制的控制下能分布并行地协同进化各传感器基本行为策略库,形成传感器适应性的协作行为以完成共同的任务;最后通过对无人侦察机编队协作侦察移动目标的仿真实验表明,能够有效地解决多传感器之间的协同问题.     

多传感器电子秤非线性补偿电路的研究

介绍了改进多传感器电子秤的计量精度及稳定性的实现方案。根据称重系统在实际应用过程中的测量精度情况,对系统中所用传感器作受力分析。通过对影响称重系统精度的性能指标因素的研究,改进称重系统结构,增强系统稳定性。讨论并分析多传感器系统非线性造成的原因,根据传感器的输入输出特性曲线,应用动态补偿电路对多传感器进行线性化处理,从而以硬件手段实现系统的优化,使电子秤称重系统精度和稳定性得到了很大改善。     

光纤陀螺漂移误差的T-S模糊建模补偿算法

基于G-K聚类算法辨识T-S模糊模型前件参数理论,并采用最小二乘法辨识T-S模糊模型后件参数的误差模型,研究了一种光纤陀螺温度漂移误差的非线性补偿算法。在建立该模型的基础上对光纤陀螺零位输出进行了补偿,计算结果表明采用该种方法能够在不完全了解陀螺误差机理的情况下对其进行有效的补偿。其绝对误差与未补偿相比较降低了99%,同线性拟合补偿相比降低了96%和神经网络补偿比较降低了10%,其误差方差分别减少99%,98%,20%。     

基于RTX脉冲插入式热误差补偿信号研究

热误差的实时补偿最终需要将位移量转化为脉冲信号输入到数控机床的数控系统中才能有效进行.利用RTX的高实时可靠性的特点,在RTX环境下通过通用并口接收数控机床的反馈装置的反馈脉冲,并进行插入操作将热误差补偿脉冲信号叠加到原始的反馈脉冲信号中,运用通用并口端口并行传输脉冲信号的特点,通过通用并口将叠加后的脉冲信号作为反馈脉冲信号输入到数控机床数控系统中进行计算操作,从而达到低成本的数控机床热误差实时补偿的目的.     

数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法

为了对数控滚齿机的热变形误差进行补偿,提高齿轮加工精度,利用聚类回归分析方法,优化选择了热误差补偿过程中的温度测量点.采用最小二乘回归方法建立了热误差模型,实验结果验证,该模型精度高.提出了一种热误差差动螺旋补偿方法,该方法完全采用外部硬件补偿,能够独立地实现对热变形误差的实时补偿.与其他补偿方法对比,该方法不受限于数控系统的开放性,通用性较强.     

基于超分辨率分形解码和误差补偿的图像插值算法

插值是图像处理中的基本问题,现有的插值算法无法对具有复杂结构和丰富纹理的图像进行准确有效插值.对图像进行四叉树分形编码,确定相应的最优线性变换参数,建立具有相似关系的"子块-父块对";根据块之间的相似关系与图像分辨率无关的特点,以超分辨率分形解码的方式对吸引子进行重建,进而得到插值图像;对分形编码的拼贴误差进行双立方插值,并以此作为补偿项对插值图像进行修正,进一步提高插值精度.标准测试图像的实验结果表明:与经典算法相比,分形插值能够对图像的结构细节实现准确有效的恢复,不会造成边缘模糊和锯齿效应,具有较高的插值精度和图像质量.     

基于分布式纳什Q学习的多传感器协同目标跟踪

针对传统目标跟踪算法过分依赖环境模型的问题,提出了一种基于分布式纳什Q学习的多传感器协同目标跟踪算法.分析了强化学习与分布式纳什Q学习算法的原理;描述了多传感器的协同跟踪态势,建立了离散系统的非线性模型,给出了传统的扩展卡尔曼滤波解决方法;定义了对分布式纳什Q学习性能影响至关重要的传感器行为和奖惩函数,奖惩函数通过计算预测误差方差阵的迹得到;采用基于贝叶斯推理的概率统计方法解决了Q函数的更新问题.纯方位量测信息的被动跟踪仿真结果表明,相比于传统滤波算法,该算法增强了传感器对环境变化的适应性,实现了对目标的有效跟踪,提高了跟踪精度.