iGPS测量场精度分析及其应用研究

为了支持iGPS测量系统在航空、航天、船舶等大型复杂产品装配过程中的布局优化和系统选型,提高测量效率和精度,对其测量精度分布规律进行了研究。阐述了iGPS测量系统的工作原理,构建了其计算机仿真模型;根据其布局形式的特点,提出了iGPS测量单元与测量网络的概念;给出了一种iGPS测量场精度分析方法,并通过实例对测量单元和测量网络的测量场精度与发射器布局及目标点空间位置间的量化关系进行分析。试验结果表明,当发射器间距为20 m时,iGPS测量场的测量精度在垂直方向上的波动范围在0.01 mm内,在水平方向上测量精度呈线性变化,最高测量精度为0.12 mm,出现在测量场的中心,最低测量精度为0.25 mm,出现在测量场的边界处。在iGPS测量场精度分析的基础上,提出了一种基于精度约束的测量方案评估方法及其实施步骤,为iGPS测量系统的选型和工程应用提供支持。     

带翼展飞行器质量质心测量系统设计与误差分析

为解决传统的基于三点法的质心测量系统无法应用于带翼展飞行器的问题，提出了一种基于三点方式的任意旋转角质心测量法。为了提高系统测量精度，采用响应面法分析多种随机误差对系统测量精度的综合影响。首先，构建了带翼展飞行器的质量质心测量系统，然后利用随机误差传递公式得到各个随机误差与系统测量精度之间的关系式，并使用响应面法和拉丁超立方抽样法得到多种随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型，进而依据二次项关系式模型和系统精度指标得到各元器件的精度要求，并分析了满足系统测量误差的旋转角度范围。最后对200 kg、400 kg、800 kg三种质量级别的待测带翼展飞行器在不同旋转角度下进行了多次测量，并将响应面计算结果与理论值进行了对比。对比结果表明，质心测量精度满足系统精度要求，从而验证了任意旋转角度下该测量方法的有效性，以及随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型的正确性。     

飞机装配大尺寸多系统测量场构建及应用

针对飞机装配对大尺寸、高精度、兼容性强、扩展性好、快速组网的测量技术需求,开展面向飞机装配的大尺寸多系统测量基准场构建技术研究,提出基准点优化设计原则,采用基于激光跟踪仪的多站位冗余测量长度约束算法,构建兼容飞机装配现场设备的三维精密测量基准场,并通过试验对比验证了测量基准场的标定精度.最后通过典型应用案例阐述了在飞机...     

基于星惯组合的分布式船姿船位测量体制研究

目前航天测量船的外测精度除了取决于无线电测量设备本身的测量精度外,还受到船体变形测量精度、船体平台的姿态测量精度等多种因素制约,针对此问题,研究并提出了一种船姿船位测量新体制——基于星/惯/卫组合的分布式船姿船位测量体制,构建了分布式船姿船位测量系统原型,推导相关数据处理模型,给出了各船载测量设备测量数据的比对方法。分布式船姿船位测量体制取消了变形测量系统,减少了1项主要误差源,提高了航天测量船的外测综合精度,并简化了船体结构设计。     

基于脱靶量数据的发射系航迹参数求解方法

针对当前海态巡航飞行试验末段外测无法跟踪测量的实际问题,基于现有脱靶量测量系统,建立了利用某脱靶量测量数据到发射系的转换模型。此模型将脱靶量测量数据统一到发射系航迹中,有利于航迹分析工作。并建立了转换结果的误差估计模型,误差模型充分考虑了脱靶量测量误差、靶船定位误差以及靶船航向角误差。利用仿真数据对转换模型及误差模型进行了计算验证。结果表明,位置误差满足精度要求。该方法对延拓外测处理时段具有积极意义。     

基于误差补偿的点云数据修正方法研究

为提供测量效率及精度,提出了一种基于多源数据融合的测量数据修正方法。首先分别利用低精度高效率设备和高精度低效率设备对同一构件进行测量获得高密测量点云和稀疏基准点云,此后基于本文所提定位块定位方法对两组数据进行配准,然后依据测量点云与基准点云间构建误差矩阵,继而对高密测量点云进行修正以提高测量精度。实验结果表明,该方法可将测量数据的误差由3.374mm减小到0.517mm。     

一种新型飞机曲面壁板自动制孔法向测量方法

针对飞机曲面壁板自动制孔的高垂直度要求,本文提出一种新型的基于多激光位移传感器的法向测量方法。首先,在刀具坐标系下,利用标定基准板及激光跟踪仪对各个激光位移传感器空间位置坐标信息进行标定;其次,将标定结果与激光位移传感器实际测量的距离值相结合,求解制孔部位周边激光点坐标;最后,利用最小二乘法求解制孔部位法向量。该测量方法不以测量设备的位姿为前提,且对安装精度也无较高要求,具有精度高、操作方便、适用于工程应用等特点。     

递推最小二乘估计与测量体制

一、引言目前,在外弹道测量中,最小二乘估计仍是一种基本估计理论。外测系统中,经常采取增加测量设备,获得多余观测信息,利用最小二乘估计提高弹道参数估计的精度。为鉴定制导系统精度的多套站连续波系统联用就是使用这一种技术的具体实例。弹道参数估计的精度提高与利用增加何种测量元素的测量体制是密切相关的。举例来说,在主动段测量中,试图用增加R、A、E测位元素的方法去改善速度参数估计的精度也许毫无意义,而增加多R测速元素对弹道速度参数估计的精度却是有益的。但在自由飞行段(或轨道运行段中),增加R、A、E定位元素,并根据二体运动的力学条件估算弹道速度参     

基于三频外差法的异构铸件三维测量系统

惯性平台中的台体和本体均为复杂异构铸件,目前多采用人工划线法建立多个基准来进行测量,效率和精度低,易漏检误检。基于多频外差法的三维光学测量系统已广泛应用于航空、航天等制造领域,根据被测铸件异构的特点,结合双目视觉和相位光栅法较高的检测效率和精度,搭建了一套三维测量系统。首先通过平板标定法得到系统的固定参数和可变参数,然后利用数字光栅投影仪向被测零件表面投射三套不同频率的相移条纹图,相机同步采集变形条纹图,再利用四步相移和三频外差法得到周期为1的相位分布,以此为基准展开得到连续分布的绝对相位,结合极线约束和相位匹配重建出被测零件的三维点云数据,最后在三维软件中完成点云处理、曲面重构和三维测量。实验结果表明,系统的绝对测量精度小于0.1mm,能够实现异构铸件的三维尺寸测量,具有较高的检测效率。     

基于测地线距离的空间非合作目标点云配准

针对局部结构相似及翻滚遮挡下目标动态特性辨识问题，提出一种融合疏密度指标与全局测地线距离的空间非合作目标点云配准方法。首先，引入球面投影法，将不规则的空间目标点云映射到规则的球面流形上。然后，设计基于点云离散程度的疏密度评价指标，将球面点云划分为不同的局部点云子集，在此基础上构建全局测地线距离矩阵以增强点云局部形状信息的感知能力。最后，依据全局测地线距离矩阵推导建立了场景点云与模型点云间配准矩阵，实现空间非合作目标的动态特性辨识。仿真与试验结果表明：提出的算法在目标局部结构相似及点云缺失下的配准精度优于最近迭代点（ICP）算法与基于凸包粗配准的改进ICP算法。     

复合材料舱体零件数控定位技术

文摘复合材料壳体采用手工划线定位零件的装配方式,精度低、重复性差,对工人的操作水平要求较高,而且利用金属划针会造成复合材料壳体表面损伤,为改变手工划线定位现状,提出利用数控设备结合喷涂设备完成零件位置线标记,为保证零件位置轮廓准确性,开展等距喷涂技术研究,构建数控定位轨迹方程,通过数控系统硬件连接组建零件定位系统,通过数控设备结合喷码装置实现复合材料壳体表面零件轮廓位置的喷涂标记,零件定位精度可以满足±0.1 mm的要求,实现了数控定位代替手工操作方式,提升了复合材料壳体零件定位精度和一致性。     

利用集群内测距和对目标测向的协同定位方法

当多个飞行器间相对位置测量精度显著高于飞行器绝对定位精度时，在飞行器间增加相对测量，对各飞行器的定位测量协同处理，能提高绝对定位精度。本文针对集群飞行器对非合作目标不能测距而仅能测向的情况，通过在集群飞行器间引入相互测距，来提高集群飞行器自身和对非合作目标的定位精度。对于这种不完整相对测量情况，给出了能提高定位精度的协同定位求解方法，包括非线性静态优化估计和线性化后最小二乘估计方法。这种协同定位方案，不需要进行完整的相对位置测量，对测距和测向在群体相对测量中进行合理分解，降低了飞行器测量设备配置的要求。通过仿真验证了该方法的有效性。     

Performance Analysis of Monopulse Receivers for Secondary Surveillance Radar

In modern secondary surveillance radar (SSR) the monopulse technique is currently introduced for the measurement of the azimuth of the targets. The monopulse technique is based on a suitable processing of signals received by a multiple antenna. In SSR the signals are generated by a transponder on the aircraft as replies to interrogations from ground equipment, and consist of trains of pulses. The monopulse measurements can be carried out on the basis of a single pulse from each train, so that it provides a great number of azimuth estimates. Many monopulse measurement devices exist, corresponding to different processing techniques. From the point of view of accuracy and precision, their behaviors differ with respect to the sources of errors, both internal (noise and imperfect calibrations) and external (interference and propagation effects). The four main types of monopulse receivers are analyzed here with respect to the effects of the internal error sources on the resulting measurement accuracy. After an introductory discussion of the performances of the receivers, a detailed analysis is carried out on the basis of a general mathematical model. The results are given in an analytical form and in some comprehensive diagrams.     

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题：其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点（ICP）点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。     

GPS/BDS精密单点定位技术在滑坡变形监测中的应用研究

分别探讨了GPS精密单点定位技术、GPS/BDS精密单点定位技术及BDS精密单点定位技术在地形较为陡峭、有部分卫星被遮挡的滑坡体特殊环境中的应用能力。选用四川西山村8个监测站,总时长跨度16个月的观测数据进行试验及分析,结果表明:西山村滑坡体整体正以平均9.2mm/月的速度向南滑动,并伴随着垂向上的整体下沉。精度区间统计结果显示,平均5.93h时长的GPS精密单点定位的解算精度基本能达到较高水平且相对稳定,可以有效监测变形较缓慢的滑坡体。GPS/BDS的解算结果的精度接近于单GPS的水平,但由于BDS的数据可利用率整体上不稳定,拉低了GPS/BDS的解算结果的整体精度,表明了当前的单BDS精密单点定位的精度受地形等外界环境变化的影响更大。利用观测时长及数据的可利用率指标加权处理解算结果,降低了观测质量不高的结果对整体结果的贡献比,提高了定位结果的精度和容错率。     

鱼雷线导线团拉伸应变激光精确测量方法

分析了线导线团拉伸应变激光精确测量方法及实施方案，采用激光精确测量后，测量设备准确度得到显著提高，解决了影响该产品质量的关键问题及拉伸应变的量值传递方法问题，填补了该项空白。     

基于四元数的单目视觉物体位姿测量方法

对基于点特征的单目视觉定位算法进行了研究,设计了一种5点平面靶标,在五个特征点的基础上提出了一种基于四元数的单摄像机位姿测量方法。建立了四元数空间变换矩阵,然后再根据特征点在世界坐标系下的坐标值以及特征点在CCD成像面上的坐标值,在空间投射的基础上利用最小二乘法求解出靶标的四元数空间变换矩阵,从而求得靶标的空间位姿。通过实验对该单目视觉定位方法进行验证,实验结果表明：测量模型平移定位精度达到了,旋转定位精度达到了。     

飞行器航路转弯机动测风方法

传统测风方法基于空速管等测风设备实现精确的实时测风。考虑降低成本,有些飞行器上没有安装空速管等测风设备。针对这种情况,文章提出一种通过航路转弯机动飞行实现测风的方法,即假设大气风场短时间内不变,基于速度三角形原理在转弯前、后的2个航路上分别构建2个方程,通过联解2个方程得到大气风场信息。采用蒙特–卡洛法进行仿真,结果表明该方法简单有效、具有较高精度,为大气风场实时测量提供了一条新的思路。     

复杂城市环境下GNSS/INS轻轨轨道中线精密测量方法CSCD

在城市轻轨线路的中线精密测量中,传统的基于GNSS的测量方式往往受高楼、站台、上跨桥及声屏障等复杂环境信号遮挡影响,甚至无法接收到GNSS信号,难以得到满足精度要求的轨道中线坐标;而基于全站仪的测量方式需建立轨道控制网,作业效率低下。为了满足城市轻轨中线精密测量高精度和高效率的需求,采用GNSS/INS轨道中线精密测量方法,基于Kalman滤波将惯导、GNSS数据进行融合,并根据轨道检测仪在轨道上不发生垂向和侧向运动的特点,采用运动约束算法,以提升组合导航系统测量精度。同时设计了基于新息滤波的抗差检测,以剔除定位质量差的GNSS数据。通过将里程计比例因子误差增广到状态向量的方式进行参数估计,以减小里程计测量误差。通过集成惯导、GNSS、里程计等传感器的轨检小车,采集城市轻轨轨道测量数据。经数据处理和对比分析,在GNSS信号较差的复杂场景下能够得到厘米级的轻轨轨道中线坐标,且测量效率大大提升。     

基于WLAN的室内定位方法研究

室内定位技术是指当携带定位设备的人或物处于室内环境时,携带者或外部监控系统获取其室内位置信息的技术。选取了目前应用前景较为广泛的WLAN定位技术进行研究,阐述了WLAN室内定位技术的基本原理,对比分析了目前两大WLAN定位技术:三边定位法和指纹定位法。针对现有技术的不足提出了新算法进行优化和改进,选取实际环境设计实验验证算法性能,结果表明新算法综合现有技术优点,可在降低成本的同时提高精度并减少运算时间。