激光自动跟踪空间坐标测量系统的发展（二）

DevelopmentofLaserAutomaticTracingSpaceCoordinateMeasurementSystem(2)WangJia;LuGang（上接1997年17卷第3期第39页）3多站激光跟踪测量系统3．1多边注的四站三自由度测量系统3.1.1四站三自由度测量系统1991年，日本O．Nakamura建立了采用多边法的四站三自由度测量系统。所谓多边法（multi-lateration）是用多台激光干涉仪共同跟踪一个反射器，计算坐标时只利用测量得到的长度改变量信息，而不用角度信息。对比前边的球坐标测量法，它有如下优点：（1）由于利用方向角的测量值来计算三自由度坐标。因此，球坐标测量法的测量精度随…     

双摄像机光笔式三维坐标测量系统研究

基于双目立体视觉传感器三维测量模型和空间坐标变换原理,采用最小二乘冗余算法,讨论了双摄像机测量空间三维点坐标的基本原理,建立了视觉测量系统的非线性测量方程。通过实验验证了双摄像机光笔式三维坐标视觉测量系统建立的可行性。     

纳米计量与分子坐标测量机系统设计（2）

NanmetrologyandMolecularMeasuringMachineSystemDesign（2）WangJia4分子测量机计量系统STM和AFM均不是计量型仪器，而是作为位置传感器。分子坐标测量机必须采用能够溯源的超高分辨率激光外差干涉仪作为测量参考基准，并测量探针和样品之间的相对运动。激光外差可采用塞曼频率分裂，多模激光器或声光电光调制原理。干涉仪采用了光学8倍频。用相位计从时间间隔分析器中计算相位，其时间分辨率为200pa，电子细分技术实现1000细分。干涉仪的分辨率为0．075um。获得高精度的主要障碍是激光器和干涉仪光学元件中偏振态混合效应和非线性…     

干涉仪测量数据联合定位的方法

提出了干涉仪测量系统的六通道测量数据联合定位的处理思想，并提供了具体的计算处理方法。该新方法是将测速数据与定位数据联合确定运载火箭的位置坐标，进而可计算其速度、加速度等其它弹道参数，这无疑会提高测量数据的利用率和改进弹道计算结果的精度。     

双频激光干涉仪动态测量系统

本文介绍了 SJD～3双频激光干涉仪配置微处理机动态测量系统的方法,对动态测量中的若干问题进行了探讨。该干涉仪配置动态测量系统后,提高了测量效率和测量精度。     

两米光栅——线纹自动测量仪（一）

描述了一台能够对长度达１ｍ的线纹尺和长度达２ｍ的光栅尺（线位移传感器）进行测量的激光干涉仪，干涉仪设计成了双干涉光路系统，以消除光栅尺安装引入的阿贝误差，这台测量仪采用干涉条纹计量原理，对光栅尺和线纹尺的线值精度进行检测，并能对光机信号的质量进行评价。测量过程中，对空气折射率实现了实时修正。     

干涉仪锁相环等效噪声带宽高精度测量的仿真实现

本文论述了通过MATLAB软件对干涉仪锁相环及其等效噪声带宽测量的建模和仿真，验证了实现干涉仪锁相环等效噪声带宽高精度测量的正确性和可行性。     

接触式干涉仪技术改造

介绍了一种接触式干涉仪数字化改造的方法。改造后的接触式干涉仪采用高精度电感式位移传感器采集数据，由计算机直接输出测量报告；减少了人为的读数误差和对线误差，具有测量精度高、测量速度快、操作简单易掌握等优点。     

线阵CCD像机立靶坐标测量系统

本文叙述了线阵CCD像机立靶坐标测量系统的基本原理和组成，介绍了用于常规兵器立靶密集度测量的方法和该系统的有关性能，分析了测量系统的技术难点和测量精度，提出了解决技术难点的措施和方法，该系统可为常规武器的立靶密集度测量提供一种使用方便，测量精度高，实时性好的测量手段。     

98美国质量设备展回顾②

OG2000测量系统由于采用了NIST可示踪校准棒，因此避免了系统校准错误的发生，使测量结果真实可靠。·测量仪器及CMMZeiss公司展出了品种型号众多的计量产品，其中包括首次在美展出的新型Vista坐标测量机。据公司介绍，自其6年前推出后，公司已向用户交付Eclips坐标测量机1000台、此外，公司还展出了其改进型PRISMO10坐标测量机。这种测量机在PRISMOVAST扫描系列坐标测量机中是最大的。其各轴向上的精度ul＝1．9＋L／300μm．由X、Y，Z三轴构成的测量空间为47＂×（70＂～118＂）×39＂，是用于测量大型零部件的扫描测量系统中…     

大口径碳纤维复合材料天线反射器模具在位测量技术

针对碳纤维复合材料模具修形过程中的型面精度测量,研究一种基于机器人和激光跟踪三维测量系统的在位测量技术。通过测量轨迹规划、坐标系变换,关联在位测量系统中的各个单元,实现两个系统的运动-跟随-采样的连续动作,完成模具型面点云的自动高效采样。在此基础上,研究抛物面型面精度评价算法,实现实测点云和理论模型的最佳拟合,从而获得模具型面精度。结果表明:利用在位测量技术,测量效率大幅提高,型面精度的数值和图形结果能够辅助模具的高效修形。     

旋转叶盘的非接触激光多普勒定点跟踪测试与振动分析

提出了一种旋转叶盘的非接触激光定点跟踪测振方法,以研究叶盘结构在旋转状态下的振动特性。通过控制扫描系统中x、y振镜的偏转实现对叶盘上任意定点的跟踪测试,同时搭建了旋转跟踪试验测试系统,以16叶片旋转叶盘的同步跟踪测试为例,对激光跟踪测试方法进行验证。通过对旋转叶盘定点跟踪测试得到的时域振动信号进行滤波处理和频谱分析,获得了旋转状态下叶盘的叶片前3阶固有频率对应的不同节径的模态族频率。结果显示:激光对旋转叶盘上一点的跟踪测试数据中,可以提取出整个叶盘的振动频率特性。对比不同转速下旋转叶盘的有限元仿真计算与跟踪测试结果,两者振型具有很好的一致性,且频差在5%以内,验证了该激光跟踪测量方法的可行性和有效性。为航空发动机等旋转机械运行状态下的振动测试提供了一种有效的技术手段。      

Canonical transform for tracking with kinematic models

A canonical transform is presented that converts a coupled or uncoupled kinematic model for target tracking into a decoupled dimensionless canonical form. The coupling is due to non-zero off-diagonal terms in the covariance matrices of the process noise and/or the measurement noise, which can be used to model the coupling of motion and/or measurement between coordinates. The decoupled dimensionless canonical form is obtained by simultaneously diagonalizing the noise covariance matrices, followed by a spatial-temporal normalization procedure. This canonical form is independent of the physical specifications of an actual system. Each subsystem corresponding to a canonical coordinate is characterized by its process noise standard deviation, called the maneuver index as a generalization of the tracking index for target tracking, which characterizes completely the performance of a steady-state Kalman filter. A number of applications of this canonical form are discussed. The usefulness of the canonical transform is illustrated via an example of performance analysis of maneuvering target tracking in an air traffic control (ATC) system.     

基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统

 设计了一种移动机器人实时轨迹测量系统，主要包括激光扫描仪、数据采集计算机、无线通讯网络和数据处理显示软件4个部分。测量系统采用两台激光扫描仪从不同高度测量机器人身上安装的标志杆的位置，将测量数据经过位置识别和坐标系对准后，传输到一台计算机上进行融合，采用卡尔曼滤波器消除测量随机误差，绘制出机器人的运动轨迹。实验结果表明，测量系统可以在较大的测量范围内实现厘米级测量精度和目标分辨率的轨迹测量，为移动机器人的设计开发和导航控制等研究领域提供了良好的实验测试平台。     

Coordinate Conversion and Tracking for Very Long Range Radars

The problem of tracking with very long range radars is studied in this paper. First, the measurement conversion from a radar's r-u-v coordinate system to the Cartesian coordinate system is discussed. Although the nonlinearity of this coordinate transformation appears insignificant based on the evaluation of the bias of the converted measurements, it is shown that this nonlinearity can cause significant covariance inconsistency in the conventionally converted measurements (CM1). Since data association depends critically on filter consistency, this issue is very important. Following this, it is shown that a suitably corrected conversion (CM2) eliminates the inconsistency. Then, initialized with the converted measurements (using CM2), four Cartesian filters are evaluated. It is shown that, among these filters, the converted measurement Kalman filter with second order Taylor expansion (CM2KF) is the only one that is consistent for very long range tracking scenarios. Another two approaches, the range-direction-cosine extended Kalman filter (ruvEKF) and the unscented Kalman filter (UKF) are also evaluated and shown to suffer from consistency problems. However, the CM2KF has the disadvantage of reduced accuracy in the range direction. To fix this problem, a consistency-based modification for the standard extended Kalman filter (E1KF) is proposed. This leads to a new filtering approach, designated as measurement covariance adaptive extended Kalman filter (MCAEKF). For very long range tracking scenarios, the MCAEKF is shown to produce consistent filtering results and be able to avoid the loss of accuracy in the range direction. It is also shown that the MCAEKF meets the posterior Carmer-Rao lower bound for the scenarios considered.     

基于立体视觉的板料成形极限应变测量关键技术及其系统

 设计并实现了一种基于双目立体视觉和数字图像相关方法的板料成形极限应变测量系统—BOSAS(双目视觉应变测量分析系统),对其中的关键技术作了深入讨论。该系统可以克服传统坐标网格方法很难进行变形过程的动态监控、自动化程度不高等局限,并可计算试件各变形阶段全场应变分布,以及重建不同变形时刻下试件的几何外形。将分段位移传递法和有限应变理论相结合,可计算大变形下的极限应变。对深冲铝板6016以及航空铝板2A12-T4、2A12-O、7B04-O等材料的应变测量结果显示本文方法适用于板料成形三维变形及极限应变的测量,并将测得数据与由坐标网格方法测得的数据进行比较,结果表明本文方法测量准确、可靠。     

机载雷达目标跟踪与航迹信息提取

针对机动目标跟踪中航迹信息提取精度不高的问题,提出一种ECEF坐标系下基于交互多模型的多机协同跟踪算法。首先,各载机以ECEF坐标系为融合中心对目标量测进行无偏转换处理,以有效减小量测转换误差对目标跟踪的影响;然后,利用交互多模型的方法对目标进行融合跟踪,以进一步提高目标机动时的跟踪精度;最后,通过二次滤波的方法,来有效实现目标航迹信息的精确提取。仿真结果表明,该算法可较好地提高目标机动时的跟踪精度和航迹信息提取精度。     

Design of a practical tracking algorithm with radar measurements

The extended Kalman filter (EKF) has been widely used as a nonlinear filtering method for radar tracking problems. However, it has been found that if cross-range measurement errors of the target position are large, the performance of the conventional EKF degrades considerably due to nonnegligible nonlinear effects. A new filtering algorithm for improving the tracking performance with radar measurements is developed based on the fact that correct evaluation of the measurement error covariance is possible in the Cartesian coordinate system. The proposed algorithm may be viewed as a modification of the EKF in which the variance of the range measurement errors is evaluated in an adaptive manner. The filter structure facilitates the incorporation of the sequential measurement processing scheme, and this makes the resulting algorithm favorable to both estimation accuracy and computational efficiency. Computer simulation results show that the proposed method offers superior performance in comparison to previous methods. Moreover, our developed algorithm provides some useful insight into the radar tracking problem     

高精度激光跟踪系统的综合设计

1.前言 激光跟踪系统是航空航天工程中的重要设备之一。要想建造高精度激光跟踪系统,除了提高有关部件的精度之外,系统的综合设计是一个关键步骤。对于这类系统的综合设计,目前都采用全连续或全离散控制方案,而且不考虑对象未建模动态和子系统间的耦合问题。     

大型平台的惯性稳定与地理坐标系姿态跟踪

介绍了一种大型两轴稳定平台的惯性稳定和地理系姿态跟踪原理,建立了稳定平台俯仰框架和横滚框架的运动学模型和动力学模型,进行了稳定平台横滚通道的角速度回路和角位置回路设计,仿真分析了姿态角测量误差作用下的稳定平台姿态跟踪性能,与利用加速度计反馈实现调平的两轴阻尼稳定平台进行对比,比对结果验证了本文设计的控制系统在水平姿态跟踪速度和抗干扰能力上的优势.平台样机进行了姿态跟踪测试,结果验证了结合定位定向系统(POS)的稳定平台惯性稳定和姿态跟踪控制方法可行.