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基于激光对刀仪的高精度在位测量及补偿方法

仪器仪表学报 2021年第12期42卷 1-8页

作者：陶宇轩刘秀峰曹海印华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

球型砂轮在位修整前后的直径变化将导致理想与实际的磨削轨迹之间出现位置偏差,造成加工误差,因此在超精密磨削加工前获取该变化信息是十分有必要的。针对于此,提出了一种球型砂轮在位测量方案,包括搭建基于激光对刀仪的在位测量系统以... 详细信息

球型砂轮在位修整前后的直径变化将导致理想与实际的磨削轨迹之间出现位置偏差,造成加工误差,因此在超精密磨削加工前获取该变化信息是十分有必要的。针对于此,提出了一种球型砂轮在位测量方案,包括搭建基于激光对刀仪的在位测量系统以及设计在位测量步骤,并针对该方案存在的系统误差进行分析,抽象出了激光对刀仪安装误差模型,结合齐次坐标变换推导了误差公式,借助最小二乘法求解安装误差,从而实现了对测量数据的补偿与对球型砂轮的高精度在位测量。最后以12.5 mm半径的标准球做标定,计算出误差角度值用作补偿,再分别测量12.5 mm与3 mm标准球作为验证。实验表明该方案可将测量精度从4μm提高到1.2μm。

关键词：超精密磨削激光对刀仪齐次坐标转换最小二乘法误差补偿

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机载GPS测量定位技术研究

光学精密工程 2009年第1期17卷 172-178页

作者：张葆姚俊峰高利民中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为了得到侦察目标的大地坐标以及引导载机捕捉已知目标,提出了机载GPS测量定位方法。应用GPS技术,获取载机及已知目标的位置信息,利用齐次坐标转换方法进行定位引导过程的坐标转换,从而得到目标定位引导数据。通过实验对机载GPS测量定... 详细信息

为了得到侦察目标的大地坐标以及引导载机捕捉已知目标,提出了机载GPS测量定位方法。应用GPS技术,获取载机及已知目标的位置信息,利用齐次坐标转换方法进行定位引导过程的坐标转换,从而得到目标定位引导数据。通过实验对机载GPS测量定位方法进行了检验。实验结果表明:定位精度达到了30 m,引导精度为2°。用蒙特卡洛法对实验误差进行了分析并得到了精度误差范围,其结果在期望的误差范围内,表明机载GPS测量定位技术具有一定的实用和推广价值。

关键词： GPS技术齐次坐标转换目标定位目标引导

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变焦系统误差分析

红外与激光工程 2012年第5期41卷 1329-1334页

作者：李零印王一凡中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049

针对变焦距系统的动态误差和静态误差耦合问题,提出了一种误差分配与分析方法。首先对变焦距系统采用光路等效原理进行化简,通过分析变焦系统的误差源与物像位置关系,给出变焦距系统总体许用误差指标,然后利用齐次坐标转换与矩阵运算合... 详细信息

针对变焦距系统的动态误差和静态误差耦合问题,提出了一种误差分配与分析方法。首先对变焦距系统采用光路等效原理进行化简,通过分析变焦系统的误差源与物像位置关系,给出变焦距系统总体许用误差指标,然后利用齐次坐标转换与矩阵运算合成光学元件总体误差,同时建立等效光学系统误差精度判断准则,判断变焦距系统误差是否满足要求,最后结合光电经纬仪电视系统进行目视分辨率测试,给出变焦距系统各个光学元件的组内与组间误差对成像的影响。所提出的误差分析方法既可以用来检验各组误差的合成结果是否满变焦距系统足精度要求,又可针对总体误差进行逐级分配,为光学仪器的误差分析与分配提供了参考依据。

关键词：误差齐次坐标转换精度经纬仪目视分辨率

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双模导航无人机目标定位系统设计与实现

双模导航无人机目标定位系统设计与实现

作者：苏笑添北京工业大学

学位级别：硕士

随着世界各国在军事领域方面的迅速崛起,发展高精度自主化的目标打击技术,受到广泛的关注和重视。无人机作为高机动、长航时的无人驾驶飞行器,在侦查跟踪领域具有隐蔽行好、分辨率高、实时性强、无人员伤亡、操作灵活、使用方便等优点... 详细信息

随着世界各国在军事领域方面的迅速崛起,发展高精度自主化的目标打击技术,受到广泛的关注和重视。无人机作为高机动、长航时的无人驾驶飞行器,在侦查跟踪领域具有隐蔽行好、分辨率高、实时性强、无人员伤亡、操作灵活、使用方便等优点。目标定位精度作为定位打击系统的最重要指标,是完成精确打击的重要前提。本文针对无人机目标定位系统应用需求,设计研发了基于嵌入式平台的无人机机载光电平台目标定位系统,取得了以下成果:本系统采用八旋翼无人机作为飞行平台,挂载以TMS320C6657 DSP、Zynq-7020处理器为核心的目标跟踪定位单元,集SC260二自由度光电侦察平台、数据链于一体,设计了一套安装简单、操作灵活的无人机目标定位系统。针对传统的采用GPS单频定位在战时完全受美国管制,易被干扰等缺点,本系统首次在Pixhawk开源飞控上使用GPS-L1频段和北斗-B3频段定位模块,提出双模宽频卫星导航定位方案,以增强系统的稳定性及抗干扰能力。并针对市场上常见的双模卫星导航不能切换选择导航卫星的弊端,本系统设计了可程控切换导航卫星的双模导航策略,并完成飞行验证。针对无人机目标定位系统中,单个定位传感器定位精度较低,单一处理器难以同时处理多个传感器数据的问题,本文提出以下解决方案:其一利用分布式卡尔曼滤波器代替传统的集中式卡尔曼滤波器的方式,利用定位板卡中多处理器的优势分别对每个定位传感器单独进行位置预测,提高无人机自身定位精度,减轻系统单处理器计算量。其二采用协方差交叉融合的方式,对两定位传感器经过滤波后的数据进行融合,从而避免传统方法难于求解互协方差,或根本无法计算互协方差导致无法进行数据融合的问题。通过改良定位方式,减小了系统计算量,提高了定位精度,同时摆脱了类似RTK GPS受基站通信距离限制的困扰。针对传统齐次坐标转换目标定位算法会受天气条件等环境因素影响导致定位结果存在较大偏差的问题,本文提出了基于频率分布直方图与传统目标定位算法相结合的改进算法,将50帧图像给出传统算法处理结果通过直方图统计输出最优结果,作为当前帧图像目标定位算法的最终结果存储并进行输出。同时本文提出双模导航策略和目标定位结果精度优化策略,适应复杂环境,给出目标高精度坐标。改进的目标定位算法,克服了传统算法在受环境影响导致的抖动、姿态角不精确等原因以致算法结果可能会存在较大偏差的劣势,提高了目标定位结果的准确性。将目标定位结果进行存储,有效的避免了有其他运动物体或云层造成的简单目标遮挡情况导致的目标丢失,目标定位中断情况,提高了系统的稳定性。为了实现对无人机目标定位系统的指挥控制及实时监控,本文在基于VS2013开发环境下设计开发了无人机地面监控软件、系统控制软件。通过地面软件系统,对定位系统工作状态及定位结果进行实时的监控和反馈,以保证系统运行效率和算法的正确性,为无人机目标定位系统提供良好的测试、验证平台。

关键词：目标定位分布式卡尔曼滤波协方差交叉融合齐次坐标转换频率分布直方图

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无人机高精度目标定位技术研究

无人机高精度目标定位技术研究

作者：邵慧南京航空航天大学

学位级别：硕士

无人机由于其独特的灵活性和优越性，成为未来战场的主力侦察机型。无人侦察机主要依靠机载光电测量系统对空间或地面目标进行识别、跟踪、测量，并结合无人机载机位置、姿态信息，给出目标的准确位置信息，以便实施战场指挥或军事打击... 详细信息

无人机由于其独特的灵活性和优越性，成为未来战场的主力侦察机型。无人侦察机主要依靠机载光电测量系统对空间或地面目标进行识别、跟踪、测量，并结合无人机载机位置、姿态信息，给出目标的准确位置信息，以便实施战场指挥或军事打击。我国无人机在侦察定位领域与技术发达国家还有很大的差距，为此，本文将针对现代战争对无人机高精度目标定位技术的迫切需求，重点研究无人机目标定位过程中涉及的目标定位方法和载机高精度绝对定位的关键技术，以多信息融合组合导航系统作为无人机机载导航系统，以此为基础研究高精度的无人机目标定位技术，以期提出一整套无人机高精度目标定位方案和算法，为无人机高精度目标定位的实现提供理论基础。本文研究单站测角测距目标定位方法，设计了无人机单站目标定位总体方案和相应的目标定位算法，利用载机一次测量得到的相对距离和角度信息实现目标在大地坐标系中的快速定位。在此基础上，对该方案中的定位误差源进行了仿真分析，为高精度目标定位技术的研究奠定了理论基础。为了消除姿态测量精度不高对目标定位精度的影响，本文设计了一种仅利用多点测距值进行目标定位的新方案。提出了一种基于齐次坐标转换的三点测距目标定位方法，能够利用多点测距观测量进行误差估计，以实现对多点测距信息的综合利用，提高目标定位精度。在此基础上，以INS/GPS组合导航系统为例，基于组合导航系统姿态可观测性的分析，设计了无人机目标定位阶段的优化机动航迹，以满足多点测距目标定位方法对无人机航迹的要求，同时提高了无人机载机姿态动态测量精度。结合目标定位方法对无人机绝对定位的高精度要求，本文提出了一种INS/GPS/CNS//SAR多信息融合组合导航方案，设计了一种基于时变量测噪声的容错联邦滤波结构，利用子滤波器故障检测函数构造动态信息分配系数和时变量测噪声，能有效提高故障子滤波器精度，保证无故障子滤波器的鲁棒性以及提高全局估计精度。基于该方案的设计，可以有效提高无人机载机组合导航系统在子系统故障期间的导航性能。在高精度目标定位方案和算法研究的基础上，本文还设计实现了高精度目标定位仿真系统，为无人机目标定位技术提供了良好的验证平台。

关键词：无人机齐次坐标转换目标定位多点测距定位容错联邦滤波

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一种直升机光电图像定位方法研究

光学与光电技术 2018年第1期16卷 83-88页

作者：何鹏庞澜何樱高强张鑫诚西安应用光学研究所陕西西安710065

为满足直升机实时图像数据与机载静态三维地形数据的融合要求,提出了一种适用于机载光电侦查系统的图像定位算法以及基于蒙特卡洛方法的误差仿真模型。通过构建摄像机坐标系、机体坐标系、载机地理坐标系(东北天坐标系)、大地直角坐标系... 详细信息

为满足直升机实时图像数据与机载静态三维地形数据的融合要求,提出了一种适用于机载光电侦查系统的图像定位算法以及基于蒙特卡洛方法的误差仿真模型。通过构建摄像机坐标系、机体坐标系、载机地理坐标系(东北天坐标系)、大地直角坐标系及WGS-84坐标系,利用摄影测量原理、数字图像处理原理、视线向量原理、齐次坐标转换原理得到光电图像4个角点在WGS-84坐标系中的实际位置,在给定飞行参数瞄准线斜角近90°时,定位误差较大。该模型将为实时图像与三维地形的融合提供一种图像粗配准方法,便于将来对其进行特征点匹配等精准定位以及融合的实现。

关键词：图像定位齐次坐标转换蒙特卡洛方法数字图像处理图像粗配准精准定位

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机载光电吊舱目标定位技术研究

导航定位学报 2013年第4期1卷 74-78页

作者：高卓江泽邓麟中国航天科技集团16所西安710100

介绍了机载光电吊舱目标定位所采用的齐次坐标转换法,即应用全球定位系统技术,获取载机及已知目标的位置信息,以及载机姿态信息,建立辅助坐标系,构建定位坐标转换方程,对目标定位过程进行推导,在此基础上利用蒙特卡罗方法,在MATLAB平台... 详细信息

介绍了机载光电吊舱目标定位所采用的齐次坐标转换法,即应用全球定位系统技术,获取载机及已知目标的位置信息,以及载机姿态信息,建立辅助坐标系,构建定位坐标转换方程,对目标定位过程进行推导,在此基础上利用蒙特卡罗方法,在MATLAB平台上编写了光电吊舱定位过程的误差仿真程序,对目标定位结果进行了误差分析。分析过程和结果具有一定的参考价值和工程适用性。

关键词：光电吊舱齐次坐标转换误差分析定位精度 MATLAB仿真

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机载光电平台目标定位测量技术

长春理工大学学报（自然科学版） 2009年第4期32卷 531-534页

作者：王晶杨立保高利民中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

在导弹的运动轨迹测量方面,机载光电测量平台比地基光电测量具有机动性强和不受地理条件限制的优点。本文利用齐次坐标变换方法进行了机载光电测量系统仿真。仿真结果证明在导弹轨迹测量方面,机载光电测量是可行的。

关键词：齐次坐标转换定位误差分析