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基于磁通门传感器的弹丸姿态角测量系统设计

弹箭与制导学报 2009年第3期29卷 283-284,288页

作者：王康谊李世中薛鹏中北大学太原030051

基于地磁场方向性的磁探测技术是弹药系统实现姿态控制的重要方向之一。以磁通门传感器为敏感器件,提出了弹丸姿态角测量系统的电路组成,重点分析了电路设计中所涉及的相关问题及解决途径。实验结果表明,所设计电路的功能达到了预期目标。

关键词：磁通门传感器地磁场姿态角测量电路设计

无人固定翼飞机单目视觉着陆姿态角测量仿真研究

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无人固定翼飞机单目视觉着陆姿态角测量仿真研究

作者：齐乐西京学院

学位级别：硕士

无人机在多个领域的深入应用使得其对自身的自主控制提出了更高的要求。而对于采用滑跑方式降落的无人固定翼飞机,由于整个着陆过程中无法在空中悬停,因此必须通过实时控制姿态角来实现自主着陆。为提高无人固定翼飞机的姿态角测量精度... 详细信息

无人机在多个领域的深入应用使得其对自身的自主控制提出了更高的要求。而对于采用滑跑方式降落的无人固定翼飞机,由于整个着陆过程中无法在空中悬停,因此必须通过实时控制姿态角来实现自主着陆。为提高无人固定翼飞机的姿态角测量精度,本文提出了一种基于单目视觉的姿态角测量方法,通过使用本文提出的基于自适应变距离合作目标的测量算法进行精确姿态解算,引导无人机进行精准着陆。本文主要工作及创新点如下:(1)针对目前并无开源的无人机降落场景数据集可供研究,且现实固定翼无人机降落场景的数据集较难采集的问题,本文使用虚幻引擎4(Unreal Engine 4,UE4)搭建了无人机降落仿真场景,一方面能够模拟无人机着陆,拍摄着陆过程中的图像,为算法训练和验证提供数据集;另一方面在仿真环境中对着陆视觉导航相关算法的性能进行验证,可以减少直接使用真机进行算法试验的着陆事故率。(2)因相机焦距受限,无人机在远距离时只能定位到较大的地标,近距离时却需要较小的合作目标来提供引导信息。本文提出了基于自适应变距离合作目标的姿态角测量方法,采用YOLOv5s网络定位着陆场景中合作目标的位置,将多个合作目标的坐标信息作为控制点使用EPn P算法解算姿态角。实验结果表明本文提出的“YOLOv5s+EPn P”的方法实时性较强,不同距离下的平均测量误差均在0.6°以内。(3)针对现实环境中拍摄的合作目标图像存在的光照不均、反光和模糊等情况,本文提出了基于YOLOv5s和MUnet的纹理增强和检测效率优化算法消除了图像退化对检测结果的影响,从而实现了对光照退化具有鲁棒性的检测方案。

关键词：无人固定翼飞机单目视觉合作目标检测姿态角测量

同方学位论文库评论

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固定翼无人机着陆姿态角测量算法研究

导航定位学报 2022年第4期10卷 56-64页

作者：齐乐袁宝玺郭凤娟郭建新徐悦米辰西京学院信息工程学院西安710123 陕西省组合与智能导航重点实验室西安710071

针对固定翼无人机自主着陆过程中姿态角测量不精确的问题,提出了一种新的基于单目视觉的姿态角测量方法。并且针对现实环境中拍摄的合作目标图像存在的光照不均、反光和模糊等情况,提出了纹理增强和检测效率优化算法,消除了图像退化对... 详细信息

针对固定翼无人机自主着陆过程中姿态角测量不精确的问题,提出了一种新的基于单目视觉的姿态角测量方法。并且针对现实环境中拍摄的合作目标图像存在的光照不均、反光和模糊等情况,提出了纹理增强和检测效率优化算法,消除了图像退化对检测结果的影响,从而实现了对光照退化具有鲁棒性的检测方案。实验结果表明,姿态角测量误差为0.39°,每秒检测帧数达到了83.33帧,能够同时满足无人机着陆误差与实时性的要求。

关键词：固定翼无人机视觉导航合作目标检测姿态角测量

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一种光电准直大视场姿态角测量系统

一种光电准直大视场姿态角测量系统

2009年先进光学技术及其应用研讨会

作者：王昊予江洁张广军崔运东北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室

为实现大量程高精度的姿态角测量,基于光电准直和针孔成像原理,设计并实现了一种新型二维姿态角测量系统。避免了自准直测量中反射镜对视场的约束,扩大了视场。采用针孔光阑作为光学系统,体积小,重量轻,且系统设计与工作距离无关。详细... 详细信息

为实现大量程高精度的姿态角测量,基于光电准直和针孔成像原理,设计并实现了一种新型二维姿态角测量系统。避免了自准直测量中反射镜对视场的约束,扩大了视场。采用针孔光阑作为光学系统,体积小,重量轻,且系统设计与工作距离无关。详细介绍了其基本原理和具体实现,包括CMOS的驱动电路设计,实时并行质心定位算法、硬件姿态角实时计算和USB接口设计。标定和实验表明,该测量系统视场范围为±30°,测角精度为0.04°,帧频可达到27f/s,能够实时传输姿态信息,便于实时监测和跟踪调试,可以满足大视场、高精度、高实时性的测量要求。

关键词：光电准直针孔成像姿态角测量硬件逻辑设计

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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红外地平仪地球模拟器光学校准精度分析

光学技术 2012年第4期38卷 392-397页

作者：吕银环童广辉崔维鑫中国科学院上海技术物理研究所上海200083

针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器,使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统,采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值,可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理... 详细信息

针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器,使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统,采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值,可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理,首先对地球模拟器进行精密校准,然后基于误差传递公式计算直角坐标的校准测试误差,对光学校准精度进行分析,最终实现红外地球敏感器姿态角测量的误差分析。计算与实际测量结果表明,通过使用实时三维测量系统对地球模拟器进行精密校准后,双圆锥扫描红外地平仪的姿态角模拟测试误差可降低到0.01°以下。验证了该测量系统在大型航天地面检测设备中的有效性与实用性。

关键词：三维坐标实时测量系统光学校准精度姿态角测量

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无衍射光电子标靶及误差分析

光电工程 2011年第2期38卷 34-40页

作者：陈慧赵斌华中科技大学机械科学与工程学院仪器科学与技术系武汉430074

提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、... 详细信息

提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、标靶各部件引起的误差,推导标靶测量姿态角及盾首中心坐标的误差。分析表明,标靶测量盾首的偏差精度达到毫米级,满足盾构导向的精度要求。

关键词：无衍射光:电子标靶姿态角测量误差分析

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

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传感器与微系统 2013年第12期32卷 82-85,89页

作者：陈航科张东升盛晓超王凯西安交通大学陕西西安710049

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角... 详细信息

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明:应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。

关键词：姿态角测量 Kalman滤波信号融合加速度计陀螺仪

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无衍射光电子标靶的直接映射标定方法研究

激光技术 2011年第3期35卷 407-411页

作者：陈慧赵斌马国鹭华中科技大学机械科学与工程学院仪器科学与技术系武汉430074

为了实现盾构机的自动导向,研制了一种新型无衍射光电子标靶,给出了该电子标靶系统的构成和姿态角测量原理。针对标靶光学系统难以确定精确光学中心的问题,提出一种新型标定方法,直接将全站仪激光入射在标靶中CCD上的光斑中心位置和全... 详细信息

为了实现盾构机的自动导向,研制了一种新型无衍射光电子标靶,给出了该电子标靶系统的构成和姿态角测量原理。针对标靶光学系统难以确定精确光学中心的问题,提出一种新型标定方法,直接将全站仪激光入射在标靶中CCD上的光斑中心位置和全站仪的角度值联系起来,建立一一对应的映射关系数据库。工作时,由光斑中心位置可直接插值得到入射光线的空间角度,再结合电子水平仪读数,计算出标靶的实际坡度角、滚动角和水平方位角,并进而计算盾首中心坐标。结果表明,利用该方法对无衍射光电子标靶进行标定能够获得较高的标定精度,从而在标靶进行测量工作时获得较高的测量精度。

关键词：测量与计量无衍射光电子标靶姿态角测量标定

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基于面阵CCD激光测角系统关键技术研究

基于面阵CCD激光测角系统关键技术研究

作者：钟鸣华中科技大学

学位级别：硕士

为实现施工过程中盾构自动导向,需要对盾构机的三个姿态角(水平角、滚动角、俯仰角)进行实时的测量。俯仰角和滚动角采用倾角传感器进行测量,而水平角姿态角的精确测量一直是个难题,本文对基于面阵CCD和激光的水平姿态角测量方法进行了... 详细信息

为实现施工过程中盾构自动导向,需要对盾构机的三个姿态角(水平角、滚动角、俯仰角)进行实时的测量。俯仰角和滚动角采用倾角传感器进行测量,而水平角姿态角的精确测量一直是个难题,本文对基于面阵CCD和激光的水平姿态角测量方法进行了研究。主要内容如下: 1.深入研究了水平姿态角的测量原理:根据几何光学的成像规律,当入射激光束与光学系统轴线之间的角度发生改变时,激光束通过凸透镜后聚焦在焦平面上的焦点坐标位置会发生相应的改变,因此可以根据焦点坐标位置值计算出入射光线与光学轴线的夹角,再根据此夹角计算出水平姿态角。 2.为了实现聚焦光斑的准确定位,需要对激光光斑进行边缘检测。根据检测精度的需要,对多种边缘检测方法作了比较研究,证明了基于Zernike矩的亚像素边缘检测方法更加符合盾构精确测量的需要。在对其原理进行分析的基础上,对算法中两个关键参数(像素中心到边缘的垂直距离l和阶跃高度k )的阈值对定位精度的影响进行了讨论分析。 3.鉴于聚焦后光斑近似圆形,通过对Hough变换法和最小二乘拟合圆法这两种实用方法的计算精度和抗干扰性能的分析研究,证明了最小二乘拟合圆的方法具有较好的检测精度和实时性,可以用于盾构姿态测量。 4.在Matlab平台上实现了滤波、亚像素边缘检测、最小二乘拟合圆中心定位算法。并通过仿真实验分析了各个参数对定位精度的影响。

关键词：盾构导向姿态角测量亚像素边缘检测中心定位