面向飞机蒙皮对缝的移动机器人自主跟踪方法

提出一种面向飞机蒙皮对缝的移动机器人自主跟踪方法,用以解决大型蒙皮上表面装配对缝的自动化测量问题。移动机器人包括对缝测量模块和运动控制模块,对缝测量模块在测量对缝间隙阶差的同时得到机器人相对于对缝的位姿,运动控制模块控制机器人自主调姿。基于双线结构光与对缝的相对位置关系,提出机器人在不同情况下的自主调姿方法,解决了机器人在运动过程中与对缝产生偏差时的自主调姿问题。通过试验表明移动机器人对缝自主跟踪的位置误差为5.81mm,角度误差为3.52°。     

Gyro Misalignment and Encoder Quantization Effects During Multi-Axis Evaluation of Strapdown Gyros

This paper presents a quantitative discussion of two error sources which affect the accuracy of data comparison between instrument outputs and reference angle computations during multi-axis evaluation of strapdown gyros. The error due to misalignment of gyro input axes is formulated in terms of closed-form solutions for typical relationships between the three table gimbal rotation histories. If the angular positions of the table gimbal axes are measured by shaft encoders, then any measurement has an uncertainty in the range from plus to minus one-half of the quantization level. It is shown that the effect of encoder quantization error on the computer transformed angles in the bodyfixed coordinate system can be divided into two parts: the initial uncertainty of the zero positions of the gimbals before table motion is begun, and all subsequent error contributions during table test. Typical data for gyro misalignment and encoder quantization error effects are presented.     

用于SAR运动补偿的DGPS/SINS组合系统研究

使用考虑位置误差相关项的伪距率观测模型 ,研究了用于合成孔径雷达运动补偿的差分 GPS/ SINS伪距率组合系统。结果表明 ,组合系统的长期位置精度能达到 1 m左右。 GPS数据更新率低于 INS,在 GPS测量时间间隔内 ,组合系统的性能仅由 INS决定。虽然 INS误差随时间积累 ,在 GPS数据更新率为 1 s的情况下 ,即使采用中等精度的惯性仪表 ,其相对位置精度为厘米级 (这里相对位置精度指组合系统在 GPS测量时间间隔内位置误差的变化范围)。     

Adaptive Nonlinear Optimal Compensation Control for Electro-hydraulic Load Simulator

 Directing to the strong position coupling problem of electro-hydraulic load simulator (EHLS), this article presents an adap-tive nonlinear optimal compensation control strategy based on two estimated nonlinear parameters, viz. the flow gain coeffi-cient of servo valve and total factors of flow-pressure coefficient. Taking trace error of torque control system to zero as control object, this article designs the adaptive nonlinear optimal compensation control strategy, which regards torque control output of closed-loop controller converging to zero as the control target, to optimize torque tracking performance. Electro-hydraulic load simulator is a typical case of the torque system which is strongly coupled with a hydraulic positioning system. This article firstly builds and analyzes the mathematical models of hydraulic torque and positioning system, then designs an adaptive nonlinear optimal compensation controller, proves the validity of parameters estimation, and shows the comparison data among three control structures with various typical operating conditions, including proportion-integral-derivative (PID) controller only, the velocity synchronizing controller plus PID controller and the proposed adaptive nonlinear optimal compensation controller plus PID controller. Experimental results show that systems’ nonlinear parameters are estimated exactly using the proposed method, and the trace accuracy of the torque system is greatly enhanced by adaptive nonlinear optimal compensation control, and the torque servo system capability against sudden disturbance can be greatly improved.     

基于双捷联算法的POS误差在线标定方法

为了提升位置和姿态测量系统(POS)的精度,结合POS工作过程中典型的匀速直线运动,提出了一种准实时的POS误差在线标定方法。首先设计了基于双捷联算法的在线标定方案,对系统误差方程进行简化处理,求出中时期导航条件下的系统误差状态转移阵。然后根据POS的两段相邻匀速直线运动导航误差,对系统误差参数进行在线标定,并通过可观测性分析得出POS运动与系统误差在线标定效果之间的对应关系。车载试验和飞行试验结果表明,在POS正常遥感作业过程中,本文提出的在线标定方法能够有效提升系统精度。     

三轴磁通门传感器误差校正方法

三轴磁通门传感器在军事和民用领域应用广泛，但由于其存在三轴非正交、零偏和标度系数不一致的问题，导致其存在转向差，影响了其磁测精度。首先，分析了转向差的产生机理，建立了误差模型，通过最小二乘法估算出了误差参数，进而对磁测数据进行了转向差校正。仿真计算表明，该算法对误差参数估算准确，对磁场分量和总场模值均有较好的校正效果，证明了算法的有效性。在磁场测量实验中，利用该算法估算出了传感器的误差参数，并对实测磁场数据进行了校正。校正后，数据的转向差得到了明显抑制，提高了三轴磁通门传感器的测量精度。     

飞行器横滚运动的优化方法

引言 轴对称飞行器为了产生一个适合导引规律的空间法向力,在其三通道的飞行控制系统中有一个通道的功用是使横滚运动保持稳定。无坐标变换装置的轴对称飞行器还要求倾斜角是无静差的。本文就此讨论了一个实用的自控非线性横滚运动的优化设计问题。     

Sequential nonlinear tracking using UKF and raw range-rate measurements

The three-dimensional (3D) converted measurements filtering (CMF) with both converted position and raw range-rate measurement is proposed to solve the Doppler radar target tracking, where the error between radar-target range and range rate are correlated. Firstly, not using pseudomeasurement constructed by product of range and range rate to reduce the high nonlinearity, the raw range-rate measurements are utilized by unscented Kalman filter (UKF), where the converted errors of the position and the range rate are decorrelated, then linear part (position measurements) and nonlinear part (range-rate measurement) are sequentially processed by Kalman filter (KF) and UKF. Secondly, based on the assumption of small measurement error, the mean and covariance of converted measurement errors are derived by second-order Taylor series expansion. Finally, the influence of the correlated coefficient rho between the range and range rate, and the range-rate noise deviation sigma_r are taken into account and extreme values of rho and sigma_r are used in Monte Carlo simulations. The results show that the proposed method is, in a sense, effective and practical     

基于拉线位移传感器的机器人标定应用研究

通过对拉线位移传感器在机器人标定领域国内外应用现状的研究,简略介绍了单线式一维和三线式三维测量系统,并提出一种单线复用三维测量系统模型。结合各测量系统的特点,提出相应的参数辨识算法。为了选取合适的标定校准点,以码垛机器人为例,分析了机器人工作空间中不同位置扰动误差对拉线测量值的影响。对机器人名义D-H参数和拉线测量值等制造模拟误差进行仿真标定。仿真结果表明,标定后定位精度提升90%,最后通过运动学标定试验进一步验证了标定方法的有效性,并指出仍需解决的若干问题。     

调频连续波激光雷达目标相对距离及径向速度信息提取方法

利用线性调频连续波（LFM/CW）激光雷达进行测量时,相对运动引起的多普勒效应和信息输出延迟都会造成测量结果偏差。分析了多普勒效应和信息输出延迟对测量的影响,提出了基于偏差抵消原理的相对距离及径向速度信息提取方法,根据测量任务需求对该方法和基于二维傅里叶变换的信息提取方法进行了仿真比较。结果表明：基于偏差抵消的信息提取方法不仅可以在相对径向速度未知的情况下准确提取目标相对距离信息,更可在每个调频周期结束后给出测距结果从而提高测距实时性;相比基于二维傅里叶变换的信息提取方法,当相对径向速度小于750 m/s时,基于偏差抵消的信息提取方法可使得测速偏差减小一个数量级。     

Target tracking with a network of Doppler radars

By observing a Doppler signal at several points in space, it is possible to determine the position, velocity, and acceleration of a moving target. Parameter identification for a constant-acceleration motion model is studied, and the Cramer-Rao bound on motion parameter uncertainty is obtained for phaseand frequency-based estimation strategies, with the result that the preferred strategy depends upon the sensor/target geometry and target motion. Direct identification of the constant-acceleration trajectory model from the Doppler signal requires a 9-dimensional nonlinear optimization. Exploiting symmetry in the sensing geometry, a novel trajectory representation is presented which reduces the nonlinear optimization to one in 3 dimensions, with additional parameters obtained by linear identification. Baseball tracking using a network of four Doppler radars is experimentally demonstrated     

空间失效慢旋卫星视觉特征跟踪与位姿测量

空间碎片或者失效卫星往往绕其惯性主轴做自旋运动,虽然处于一种稳定状态,但是对其运动状态测量的难度相比三轴稳定目标而言又增加了许多,主要体现在复杂光场环境下和目标观测面周期性进出视场引起的特征点丢失、尺度变化和旋转变化,以及长时间连续观测引起的累积误差增大、位姿解算不收敛等难题。通过构建优化目标特征数据库,将传统测量方式中前后帧的匹配转变为当前帧与特征数据库的匹配和特征点的优化,即使中间过程帧出现了偏差仍然可以较好地跟踪后续图像帧的正确位置。在李代数空间下建立位姿向量微分扰动方程,获得测量值与估计值的残差目标函数,基于贝叶斯法则最大后验概率和李群与李代数的对指变换法则,求取位姿向量最优解。解决了李群空间下由于位姿变换矩阵不可加性而无法优化的问题,提高了连续测量过程中系统的测量精度。实验结果表明,无优化测量方法无法保证整个旋转周期的有效测量;通过增加位姿优化过程,连续稳定测量时间明显延长,针对以12（°）/s自旋运动的目标,测量稳定段误差在2°以内,旋转角速度测量误差为0.12（°）/s。     

运动补偿用惯性器件误差对SAR成像分辨率的影响研究

 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。     

Tracking Accuracies with Position and Rate Measurements

Tracking accuracies for the radial component of motion are computed for a track-while-scan radar system which obtains position and rate data during the dwell time on a target These results will be of interest to persons developing trackers for pulse Doppler surveillance radars. The normalized accuracies, computed for a two state Kalman tracking filter with white noise maneuver capability, are shown to depend upon two parameters, r = 4?0/?aT2 and s = ?dT/?0. The symbols ?0 and ?d are the position and rate measurement accuracies, respectively, ?a is the standard deviation of the white noise maneuver process and T is the antenna scan time. The scalar tracking filter equations are derived and numerical results are presented. Lower steady state tracking errors plus the earlier attainment of steady state accuracies are the direct consequence of incorporating the rate measurements into the tracking filter.     

三星无源定位的精度分析及定位算法

 在三颗地球同步卫星加气压高度表的无源定位中,定义了气压高度表水平几何误差因子(HDOP)和伪距位置几何误差因子(PDOP),并给出了相应的数学表达式和分布图。提出了在卡尔曼滤波算法中增加多普勒频率作为观测量,同时选用衰减记忆法滤波,并给出了相应的算法。仿真结果表明：衰减记忆法滤波可以有效克服因Singer模型不准确引起的卡尔曼滤波发散;对于高中动态用户,增加多普勒频率后的衰减记忆卡尔曼滤波算法的定位精度要高于常规卡尔曼滤波法和迭代最小二乘法的定位精度。     

MOTION COMPENSATION FOR HIGH RESOLUTION AIRBORNE SAR WITH IMU & GPS

Ｔｈｅｅｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎａｃｔｕａｌａｎｄｎｏｍｉｎａｌｆｌｉｇｈｔｐａｔｈｓｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｐｈａｓｅｃｅｎｔｅｒ（ＡＰＣ）ｉｓｄｅ－ｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｍｏｔｉｏｎｅｒｏｒ．Ｕｎｃｏｍｐｅｎ－ｓａｔｅｄＡＰＣｍｏｔｉｏ...     

超精密车床主轴回转误差运动的动态测试

介绍了两点误差分离法动态测试超精密车床主轴回转误差运动的方法,建立了数学模型并进行了仿真,研制了测试系统。实验表明该测试系统操作方便,性能稳定,测试精度良好。     

有源相控阵中场测量中的空间误差研究

由于中场监测设备量少,且测量效率高,所以是有源相控阵雷达阵面测量的重要方法之一,在工程中得到了广泛应用。其系统误差包括监测方法误差和测量设备误差,其中测量方法误差非常关键,而测量设备误差与所采用的具体设备有关。在中场测量中,探头的位置偏移导致的空间误差是其特有的测量方法误差。本文对空间误差进行了理论分析,并以x波段有源相控阵的中场测量为例,给出了空间误差的计算结果和实验结果。计算结果表明,空间幅度误差很小;空间相位误差与被测阵面口径、测量距离和探头位置偏移有关。实验结果进一步验证了这种计算结果。分析结果为中场测量的实施提供了参考,具有一定的工程意义。     

基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统

针对行人导航定位问题,研究了基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统实现的关键技术。首先基于人体运动学原理构建了零速检测模型,使用最优综合判断条件有效检测出对应的零速时刻,实时进行速度和姿态的更新修正。在检测到零速时刻时,将速度误差、位置误差作为观测量,经Kalman滤波估计惯导系统误差并进行反馈校正,抑制惯导系统的误差,提高导航定位精度。研制了集信息采集、数据传输、导航解算与监控显示于一体的可穿戴式行人导航系统,可对行人的运动状态进行实时监控。所设计的基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统,平均定位误差小于行走距离的1.1%,最大不超过1.7%,验证了本系统的可靠性和适用性。     

三向测量技术在深空探测中的应用研究

较详细地介绍了三向测量技术（包括三向测距和三向测速）,阐述使用三向测量的工程背景和重要意义,给出利用三向测量数据进行实时定位的数学推导,并分别对三向测距和三向测速原始数据的误差进行了分析;最后给出在＂嫦娥一号＂试验轨道段采用三向测量技术得到的残差分析结果。结果表明,在未进行站间时间同步的情况下,＂嫦娥一号＂卫星100km×100km环月轨道段三向测距误差约200m,三向测速误差约2cm/s,利用三向测量数据可以单独进行轨道确定,验证了我国后续深空探测中应用三向测量技术的可行性。