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基于Delaunay三角剖分的全天自主星图识别算法

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北京航空航天大学学报 2005年第3期31卷 311-315页

作者：房建成全伟孟小红北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083 中国地质大学地球物理与信息技术学院北京100083

在地球物理建模中 ,Delaunay三角剖分因其对给定点集进行三角剖分具有剖分结果唯一性这一重要特点而得到广泛应用 .采用Delaunay剖分这一性质 ,首次将Delaunay剖分算法应用到星图识别中 .利用全天球星图的剖分不变性 ,采用有界曲面剖分... 详细信息

在地球物理建模中 ,Delaunay三角剖分因其对给定点集进行三角剖分具有剖分结果唯一性这一重要特点而得到广泛应用 .采用Delaunay剖分这一性质 ,首次将Delaunay剖分算法应用到星图识别中 .利用全天球星图的剖分不变性 ,采用有界曲面剖分的边界递归法 ,生成有序且容量小的完备导航星库 ;利用二维Delaunay三角剖分对视场内恒星星图进行剖分 ,将其结果进行快速匹配识别 .仿真实验结果表明与现有的星图识别算法相比 ,此算法具有高的识别率 ,良好的实时性和鲁棒性 ,且所需导航星库的容量小。

关键词： Delaunay三角剖分星图识别导航星库

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磁轴承PWM开关功放电流实时降噪

北京航空航天大学学报 2015年第2期41卷 296-301页

作者：汤恩琼房建成韩邦成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191

针对传统低通滤波器在脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)开关功放电流降噪过程中存在去噪效果与系统带宽难以兼顾的问题,提出了一种基于提升小波变换的功放电流实时降噪法.首先基于d B4提升小波算法,采用滑动数据窗、对称边界... 详细信息

针对传统低通滤波器在脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)开关功放电流降噪过程中存在去噪效果与系统带宽难以兼顾的问题,提出了一种基于提升小波变换的功放电流实时降噪法.首先基于d B4提升小波算法,采用滑动数据窗、对称边界拓展和阈值法强制降噪等相结合的方案实现对功放电流的实时降噪.然后根据不同小波分解层数对系统截止频率的影响,确定合适的小波分解层数.实验证明,提升小波实时降噪算法既可以有效地滤除功放电流噪声,又对系统带宽和相角滞后影响较小,非常适用于对实时性和信噪比都有较高要求的磁悬浮高速转子系统.

关键词：提升小波磁轴承实时降噪开关功放电流降噪

运动补偿用惯性器件误差对SAR成像分辨率的影响研究

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航空学报 2007年第5期28卷 1162-1167页

作者：盛蔚房建成韩晓英北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

为提高合成孔径雷达(SAR)系统的性价比,必须根据SAR成像分辨率的要求和整体系统参数,设计相应精度的运动补偿用捷联惯导系统。在确定SAR运动补偿系统方案和安装方式的基础上,分析不同方向的加速度计和陀螺仪误差对天线相位中心位置测量... 详细信息

为提高合成孔径雷达(SAR)系统的性价比,必须根据SAR成像分辨率的要求和整体系统参数,设计相应精度的运动补偿用捷联惯导系统。在确定SAR运动补偿系统方案和安装方式的基础上,分析不同方向的加速度计和陀螺仪误差对天线相位中心位置测量误差的影响,并利用位置测量误差与SAR成像分辨率之间的关系,进一步明确了不同方向的加速度计和陀螺仪对SAR成像分辨率的影响。研究表明:基于SAR的工作原理和安装方式,x方向加速度计和y方向陀螺仪对SAR成像分辨率的影响明显比其他惯性器件严重;相同误差水平的惯性器件对SAR成像分辨率的影响随着合成孔径时间和工作波长的不同而不同,时间越长,波长越短,影响则越严重。SAR成像仿真证明了结论的正确性。研究结果对于研制高性价比SAR成像运动补偿系统有一定的理论指导意义。

关键词：遥感信息工程 SAR成像分辨率运动补偿惯性器件误差加速度计常值偏置陀螺仪常值漂移

基于低成本MEMS器件的MUAV导航与控制系统的设计

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航空学报 2008年第4期29卷 966-972页

作者：陶冶房建成杨超张霄北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

针对MUAV(MUAV)定点飞行任务中姿态测量精度低所导致的机体不稳定问题,提出了一种在横侧向平面通过控制航向速率陀螺保证平飞,在纵向平面采用过载控制的办法控制高度的控制方法。在此基础上,设计了四航点压线导航方式,并通过飞行试验验... 详细信息

针对MUAV(MUAV)定点飞行任务中姿态测量精度低所导致的机体不稳定问题,提出了一种在横侧向平面通过控制航向速率陀螺保证平飞,在纵向平面采用过载控制的办法控制高度的控制方法。在此基础上,设计了四航点压线导航方式,并通过飞行试验验证了纵向和横侧向平面控制的稳定性。试验结果表明,所设计的导航与控制方法,在低精度微机电系统(MEMS)的测量装置条件下,能够满足MUAV定点、定航线飞行任务的要求。

关键词： MUAV 导航与控制飞行试验微机电系统 GPS

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微小型无人机用微磁数字罗盘集成系统的设计

航空学报 2008年第4期29卷 973-980页

作者：马珍珍盛蔚房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题,结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点,设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态,采用MIMU中的3轴加速度计组件... 详细信息

针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题,结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点,设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态,采用MIMU中的3轴加速度计组件测量的地球重力矢量,配合3轴磁阻传感器测量的地球磁场矢量,共同进行姿态确定的微磁数字罗盘集成系统。对传统的环境干扰磁场校正方法进行了完善与验证,使之适合于空间三维定姿。试验结果表明:系统总体性能良好,航向精度可达0.5°,成本为同类产品的1/5,输出响应可达50 Hz,满足应用于MUAV导航控制系统的微磁数字罗盘的高精度、低成本和实时性的要求。

关键词：微磁数字罗盘 MUAV GPS MIMU 姿态确定干扰磁场校正

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一种MEMS陀螺标度因数误差补偿方法

航空学报 2010年第2期31卷 350-355页

作者：房建成张霄李建利北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

高动态、恶劣温度环境下,微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制系统关键器件微机电系统(MEMS)陀螺受温度和转速耦合影响,其标度因数误差呈强非线性特点,常规方法无法精确补偿。通过分析MEMS陀螺标度因数误差的产生机理,建立了包含温度和... 详细信息

高动态、恶劣温度环境下,微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制系统关键器件微机电系统(MEMS)陀螺受温度和转速耦合影响,其标度因数误差呈强非线性特点,常规方法无法精确补偿。通过分析MEMS陀螺标度因数误差的产生机理,建立了包含温度和转速非线性因素的标度因数误差模型,提出一种基于径向基(RBF)神经网络的标度因数非线性耦合误差补偿方法,解决了常规补偿方法精度差的问题。标定与补偿实验表明:在-10～+55℃温度范围、-150～+150(°)/s输入转速范围内,采用新方法补偿后MEMS陀螺输出平均精度比多项式拟合方法提高7倍;在-20～+20(°)/s低输入转速的误差强非线性区间内,精度提高近20倍,验证了本文方法的有效性和优越性。

关键词：仪器仪表误差补偿神经网络标度因数微机电系统微小型飞行器

磁悬浮飞轮混合磁轴承模糊PI控制PWM开关功放

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仪器仪表学报 2008年第5期29卷 943-948页

作者：田希晖房建成刘刚北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室

针对采用传统PI控制的磁轴承开关功放由于负载参数的变化导致功放输出特性变差的缺点,提出了一种适用于混合磁轴承的PWM开关功放模糊PI控制方案,该PWM功放采用了全桥拓扑结构的主电路,控制采用了基于模糊推理的自适应PI控制策略,能根据... 详细信息

针对采用传统PI控制的磁轴承开关功放由于负载参数的变化导致功放输出特性变差的缺点,提出了一种适用于混合磁轴承的PWM开关功放模糊PI控制方案,该PWM功放采用了全桥拓扑结构的主电路,控制采用了基于模糊推理的自适应PI控制策略,能根据负载参数的变化,自适应调整控制参数,为混合磁轴承线圈提供双极性的控制电流。对该方案进行了仿真,并用DSP进行了数字实现。仿真和实验结果表明,该PWM功放的响应速度得到了提高,能够很好地跟踪给定信号,满足了高速磁悬浮飞轮的需要。

关键词：飞轮磁轴承模糊控制 PWM 开关功放

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磁悬浮电动机柔性转子振动控制与试验研究

机械工程学报 2015年第1期51卷 106-116页

作者：汤恩琼房建成郑世强北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

针对磁悬浮电动机柔性转子穿越一阶弯曲临界转速所面临的问题,提出综合多种控制器于一体的振动控制方法。为保证控制器设计的准确度,采用在线扫频技术验证磁轴承系统各环节建模的正确性。基于不完全微分PID控制器,设计固定中心频率的陷... 详细信息

针对磁悬浮电动机柔性转子穿越一阶弯曲临界转速所面临的问题,提出综合多种控制器于一体的振动控制方法。为保证控制器设计的准确度,采用在线扫频技术验证磁轴承系统各环节建模的正确性。基于不完全微分PID控制器,设计固定中心频率的陷波器抑制转子二阶弯曲模态。根据等效控制系统的阻尼特性,设计相位补偿器增加转子在一阶弯曲模态共振点附近的正阻尼,抑制转子一阶弯曲模态。考虑到转子存在较大的二阶柔性不平衡质量,根据最小电流控制准则,在转子穿越一阶弯曲临界转速之后启用同频陷波器,消除功放同频电流,避免磁轴承控制量过大造成功放电压饱和。试验结果表明,所设计的综合控制器有效抑制了转子的一阶和二阶弯曲模态,且转子在一阶弯曲模态处的最大位移振幅仅为轴承单边保护间隙的5%;最终转子成功穿越一阶弯曲临界转速,并稳定运行在转速34 000 r/min。

关键词：磁轴承柔性转子临界转速振动控制

高超声速湍流流场高折射率梯度区域气动光学畸变仿真研究

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光学学报 2009年第11期29卷 2952-2957页

作者：吴琳房建成杨照华北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

基于折射率界面厚度的描述建立了一种高折射率梯度门限的数学模型,在此梯度门限下,研究了高超声速流场中高折射率梯度区域的气动光学传输效应。提出了一种用折射率梯度的调和平均值描述高折射率梯度门限的方法。采用高超声速流场的计算... 详细信息

基于折射率界面厚度的描述建立了一种高折射率梯度门限的数学模型,在此梯度门限下,研究了高超声速流场中高折射率梯度区域的气动光学传输效应。提出了一种用折射率梯度的调和平均值描述高折射率梯度门限的方法。采用高超声速流场的计算流体力学结果作为分析折射率梯度和进行气动光学传输仿真的源数据,忽略绝对值低于该门限的梯度值重构折射率场,并采用变折射率介质中光线追迹算法仿真其气动光学传输畸变。不同流场状况、不同位置截面的仿真结果表明,采用本门限,重构折射率场和原折射率场的相关性达0.9以上,仿真光程差均方根的相对误差不超过±5%,验证了该高折射率梯度门限模型的有效性和适用性,同时从数值角度证实了高超声速湍流流场中高折射率梯度区域是气动光学传输畸变的主要成因。

关键词：大气光学湍流光学传输折射率梯度