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动载体目标物姿态视觉与双惯性组合测量方法综述

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电光与控制 2023年第2期30卷 1-7页

作者：孙长库何晶晶王鹏付鲁华天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室

姿态测量在民用和军用等领域均发挥着极为关键的作用，是实现和发展车载、船载、机载仪器设备的自动化与智能化的重要一环。因此，针对具体的应用场景设计出满足相应需求的姿态测量系统，研究不同类型的测量传感器数据的融合机理，探索... 详细信息

姿态测量在民用和军用等领域均发挥着极为关键的作用，是实现和发展车载、船载、机载仪器设备的自动化与智能化的重要一环。因此，针对具体的应用场景设计出满足相应需求的姿态测量系统，研究不同类型的测量传感器数据的融合机理，探索优化传感器布局与系统结构，实现精确、稳定、鲁棒、适应性强的姿态测量具有广泛的应用前景和实用价值。介绍了视觉与双惯性组合测量系统的研究进展；总结了组合测量系统中系统结构设计、视觉与惯性传感器外参标定、双惯性传感器差分研究和数据融合算法研究等关键技术的发展现状。根据现有研究情况，对未来的视觉与双惯性组合姿态测量的发展进行了展望。

关键词：姿态测量双惯性视觉动载体

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动载体卫星通信天线控制数学模型

无线电通信技术 1997年第4期23卷 36-40页

作者：温桂森电子部第五十四研究所

对不同天线座架轴系的指向角计算进行了推导,其结果可做为动载体天线控制的指令,使天线指向不受动载体姿态变化的影响。这种体制已在某些工程上应用并获得良好的效果。

关键词：天线坐标动载体卫星通信

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动载体成像系统底座无角位移减振器的设计

光学技术 2003年第4期29卷 464-466,472页

作者：张葆贾平黄猛田素林中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130022

详细分析了由动载体振动引起的角位移和线位移对成像系统的影响。角位移是影响成像质量的主要因素。对成像底座减振系统的要求既要满足减振效率,又要控制减振过程中产生的角位移。设计了一种三向等刚度无角位移减震器,它既能满足减振要... 详细信息

详细分析了由动载体振动引起的角位移和线位移对成像系统的影响。角位移是影响成像质量的主要因素。对成像底座减振系统的要求既要满足减振效率,又要控制减振过程中产生的角位移。设计了一种三向等刚度无角位移减震器,它既能满足减振要求,又能控制减振过程中产生的角位移,从而提高了动载体摄像系统的清晰度,同时又不影响视轴的指向精度,是一种比较理想的减振器。

关键词：三向等刚度无角位移减震器角位移动载体成像系统清晰度指向精度设计

动载体惯性视觉时空标定与融合姿态测量算法研究

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动载体惯性视觉时空标定与融合姿态测量算法研究

作者：王丞博天津大学

学位级别：硕士

作为众多工程应用不可或缺的部分,姿态测量在军事、医疗、航天、无人机等领域具有着重要的价值。随着科学技术的发展,测量环境逐渐由静止载体扩展至运动载体(如飞机,船舰等),参考坐标系由惯性坐标系变为非惯性坐标系。动载体环境下的姿... 详细信息

作为众多工程应用不可或缺的部分,姿态测量在军事、医疗、航天、无人机等领域具有着重要的价值。随着科学技术的发展,测量环境逐渐由静止载体扩展至运动载体(如飞机,船舰等),参考坐标系由惯性坐标系变为非惯性坐标系。动载体环境下的姿态测量系统需要从测量信息中分离载体的运动信息。惯性传感器采样频率高,但测量误差会随着时间的推进而发散。视觉测量的长期稳定性好,但是遮挡物和图像模糊会影响视觉测量的结果。使用视觉相机和惯性传感器融合测量可以使两者优势互补,增强鲁棒性。本文重点对动载体惯性视觉融合姿态测量系统的时空联合标定方法和姿态测量算法进行研究。论文的主要内容与关键技术有:1.研究动载体惯性视觉融合姿态测量系统。分析测量系统中坐标系之间的关系,化简标定流程,明确标定的目标。对双惯性传感器姿态测量算法与视觉姿态测量算法进行了研究,为惯性视觉融合姿态测量提供了理论基础。2.研究惯性与视觉传感器时空联合标定算法。研究基于类迭代最近点算法的时空联合标定框架,将标定过程分为时间匹配与空间关系标定,将类迭代最近点算法和空间关系解算进行嵌套组合,实现联合求解。为了提高精度,在标定前使用小波阈值降噪算法对惯性传感器数据进行降噪预处理。通过实验确定了降噪算法的参数组合。3.研究动载体惯性视觉融合姿态测量算法。为了解决传感器采样率不一致、特征点位置不准确、系统噪声变化等问题,提出了一种多速率自适应惯性视觉融合姿态测量算法,实现了多速率惯性与视觉传感器数据融合,修正特征点位置信息,自适应估计系统噪声。算法以扩展卡尔曼滤波算法为基础,将特征点位置加入状态量中进行迭代估计。在融合数据的过程中,算法实时估计过程噪声协方差矩阵,引入特定的多重渐消因子来增强系统的跟踪性和鲁棒性。搭建动载体惯性视觉融合测量模拟实验系统并进行了实验,验证了算法的可行性。

关键词：惯性传感器视觉测量姿态测量融合测量时空标定动载体

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动载体成像模糊的振动被动控制技术

光学技术 2003年第3期29卷 281-283页

作者：张葆贾平黄猛中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130022

动载体成像模糊的振动被动控制技术是解决无人机在高空飞行时,振动加速度为5g(20 500Hz)条件下引起的成像模糊问题。介绍了动载体成像模糊的机理、动载体成像模糊的容限。为了提高动载体光电系统的动态分辨能力,提出了解决动载体成像模... 详细信息

动载体成像模糊的振动被动控制技术是解决无人机在高空飞行时,振动加速度为5g(20 500Hz)条件下引起的成像模糊问题。介绍了动载体成像模糊的机理、动载体成像模糊的容限。为了提高动载体光电系统的动态分辨能力,提出了解决动载体成像模糊的措施———振动被动控制技术。分析了振动被动控制的基本原理和设计原则,给出一些相关的典型设计实例。

关键词：成像模糊动态分辨力振动被动控制航空侦察动载体

双IMU与视觉组合动载体位姿测量系统标定研究

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双IMU与视觉组合动载体位姿测量系统标定研究

作者：孙颖天津大学

学位级别：硕士

动载体目标物位姿测量,是实现机载、舰载、车载设备导航追踪、稳定控制的关键技术。IMU位姿测量速度快,但测量结果会随时间漂移;视觉位姿测量稳定性好,但测量速度慢,且存在因图像模糊或遮挡导致的测量失效问题。将双IMU与视觉组合,进行... 详细信息

动载体目标物位姿测量,是实现机载、舰载、车载设备导航追踪、稳定控制的关键技术。IMU位姿测量速度快,但测量结果会随时间漂移;视觉位姿测量稳定性好,但测量速度慢,且存在因图像模糊或遮挡导致的测量失效问题。将双IMU与视觉组合,进行动载体目标物位姿测量,能够使两者优势互补,实现高精度快速稳定的位姿测量。明确系统各部分坐标系转换关系,实现视觉惯性测量数据量值统一,是双IMU与视觉传感器进行信息融合的前提、组合式系统准确稳定测量动载体目标物位姿的关键。本文对双IMU与视觉组合动载体位姿测量系统标定技术进行研究,主要内容、关键技术包括:1.分析双IMU与视觉组合位姿测量原理,明确系统量值统一目标,设计系统标定总体方案,包括视觉模块标定、视觉惯性联合标定。分析系统标定各环节特点,确定各环节转换关系解算方法。2.研究视觉测量模块标定方法。分析精密转台、位移台轴线非正交及连动关系,建立目标坐标系数学模型、推导目标坐标系动态更新模型。设计视觉模块标定系统、特征点三维重建视觉算法,确定外参标定流程。通过实验验证视觉模块标定的准确性、可靠性。3.研究视觉惯性联合标定方法。设计控制迭代步长的非线性优化标定框架,标定相机与辅助IMU外参、靶标与主IMU坐标系转换矩阵。设计并完成标定实验,验证视觉惯性坐标统一的准确性、可靠性。

关键词：动载体位姿 IMU视觉测量系统标定

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动载体卫星天线稳定系统

山东轻工业学院学报（自然科学版） 2006年第2期20卷 5-9,39页

作者：赵来定曹伟南京邮电大学通信工程系江苏南京210003

提出了在动载体卫星通信系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的四轴座架结构的低成本控制系统方案,讲述了稳定系统的构成,阐述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加... 详细信息

提出了在动载体卫星通信系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的四轴座架结构的低成本控制系统方案,讲述了稳定系统的构成,阐述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加速度扰动的能力分别进行了仿真分析,仿真结果表明该稳定系统抗扰动能力强,跟踪误差能达到系统技术要求。

关键词：动载体卫星通信四轴座架结构控制系统扰动

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动载体天线稳定系统

现代电子技术 2006年第5期29卷 33-36页

作者：赵来定曹伟南京邮电大学江苏南京210003

提出了在动载体天线稳定系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的三轴座架结构的低成本控制系统方案,给出了稳定系统的构成,论述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加... 详细信息

提出了在动载体天线稳定系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的三轴座架结构的低成本控制系统方案,给出了稳定系统的构成,论述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加速度扰动的能力分别进行了仿真分析,仿真结果表明该稳定系统抗扰动能力强,跟踪误差能达到系统技术要求。

关键词：动载体天线稳定三轴座架结构控制系统扰动

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动载体光电探测系统姿态稳定技术的研究现状

自动化技术与应用 2011年第12期30卷 39-42页

作者：魏国丰国绍文王巍陈佳莹黑龙江工程学院机电工程学院黑龙江哈尔滨150050

本文分析了动载体光电探测系统姿态稳定技术的国内外研究现状,探讨了两轴系统的缺点,对三轴系统以及动载体光电跟踪装置的伺服系统做了简要介绍。

关键词：动载体光电探测系统光电稳定跟踪装置多轴环架结构