基于标定场的激光雷达两步标定方法

针对激光雷达大测量范围高精度测角测距问题,提出一种基于标定场的激光雷达两步标定方法.该方法在分析激光雷达测角误差和测距误差的基础上,提出激光雷达误差修正模型.该模型将距离修正从标定模型中分离,首先利用靶标场完成全视场的角度标定,并确定其外部参数,再利用基线场实现距离标定.以降低距离标定参数与角度标定参数之间的耦合性,保证激光雷达角度和距离标定的精度和准确度.实验结果表明方法合理有效,能够实现激光雷达的高精度标定.     

空间陀螺仪显式标定与隐式标定方法

针对航天器陀螺仪误差系数的标定问题,提出了显式与隐式两种标定方法。建立了显式标定与隐式标定方法的状态方程与测量方程,利用扩展Kalman滤波获得了陀螺仪误差系数的高精度估计,同时比较了显式标定与隐式标定的不同,仿真结果表明,在当前参数设置下,显式标定与隐式标定精度基本相同,两种方法得到的误差系数估计相对误差在10%以内,而隐式标定方法实现较为容易,但对航天器姿态测量精度较为敏感。     

OPC UA技术在智能校准系统中的应用

为提高手持式数字万用表检定系统的自动化程度,结合机器人、工业相机、传感器等具有一定智能技术的设备,研制手持万用表的全自动校准系统。针对系统基于LabVIEW构建的上位机和基于PLC技术构建的下位机之间如何实现安全、稳定的实时数据交互,提出基于创建共享变量的传统技术和基于OPC UA新一代通信技术的两种通讯方法。通过工程实现,充分验证了基于OPC UA技术的新方法实现LabVIEW和PLC通信的可行性,该方法具有开发周期短、稳定性高、响应性快、实时性强等优点,同时编程工作减少,代码更简洁美观,降低维护难度。     

温度传感器现场动态校准方法与实验研究

建立了用于温度传感器现场动态校准的激光负阶跃温度发生装置，并采用传感器动态校准处理方法，对ＢＴＳ－１００型ＰＮ结温度传感器进行了现场动态校准与性能改进的实验研究。实验结果表明，上述校准方法具有非介入，现场性强及校准精度高等特点，具有广阔的应用前景。     

准远场天线测量修正方法研究

远场测量是获得天线辐射特性的一种常用方法。然而对于一维电尺寸大,另一维电尺寸小的天线,如基站天线,由于场地因素的限制,往往不能满足远场测量条件,用近场测量又费时费力。在这种准远场条件下,天线测量结果与远场情况下的测量结果有较大差异。本文基于柱面波展开,给出了一种由准远场距离上测得的方向图计算远场的理论计算方法,经过该算法补偿后的结果与理论计算结果吻合很好,从而验证了算法的正确性。     

激光目标模拟器功率现场校准装置

激光探测设备被广泛应用于精确瞄准、捕获、跟踪系统中,在其投入使用前,需要进行多次仿真测试。激光目标模拟器是激光探测设备仿真测试时使用的重要仿真设备,但是具有体积大、不易搬运的特点。本文设计了一种激光目标模拟器现场功率校准装置。该校准装置由光阑、聚焦光学系统、能量探测单元、时域探测单元、二维位移机构、微型转台和控制软件等组成。校准装置可现场对1.064μm、峰值功率范围(10^-5～10^-1)W的激光目标模拟器功率稳定性及均匀性进行准确、快速校准,功率稳定性及均匀性测量不确定度均小于8%（k=2）,从而为激光目标模拟器提供计量保障。     

相控阵天线快速校准方法

相控阵天线的快速测量和校准一直是相控阵天线研究的热门问题。传统校准方法的测量速度较慢,不能满足大量工程需求的测量校准要求。针对实际工程应用需求,在对幅相求解算法研究的基础上,提出了一种基于幅度测量的快速校准方法--四相幅度校准法（FPC）。经理论分析,该方法的校准时间仅相当于采用6位数字移相器的旋转矢量法所花费校准时间的1/16。对四相幅度校准法、采用4位数字移相器的旋转矢量法和采用6位数字移相器的旋转矢量法的校准速度和校准精度做了对比试验,试验结果验证了四相幅度校准法的正确性和高效性。      

人工智能在矢量推力现场动态校准中的应用研究

基于航天工程中对于发动机试车台矢量推力现场动态校准需求,以摆锤式动态力加载装置为力源,研制了发动机试车台矢量推力现场动态校准装置。在发动机试车台试验校准点有限的情况下,将人工智能技术应用在校准工作中,对矢量推力的动态响应特性进行校准与补偿。验证结果表明,该方案动态性能优异,响应迅速,满足试车台矢量推力校准的需求,为后续进一步准确测试矢量推力提供了依据。     

Influence of different atmospheric models and seeing effects on the nonlinear calibration

This paper describes a technique intended to improve calibration of vector magnetograms achieved by the spectral line Fei 5324.19 Å which was first described in detail by Hagyard and Kineke [Hagyard, M.J., Kineke, J.I., Improved method for calibrating filter vector magnetographs, Solar Phys., 158, 11–28, 1995.]. The technique attempts to compensate for nonlinear behavior of the measured linear and circular polarizations of the line as functions of inclination angle and field strength. This method depends on different atmospheric models. To the three different atmospheric models, the VAL-C quiet photosphere model, the Ding and Fang penumbra model and Allen umbral model, the circular polarization signal is directly linearly proportional to the longitudinal field strength in the range of 800 G, 1000 G and 1300 G, respectively. For the transverse field, however, this linear relationship holds over much smaller ranges which are 200 G, 300 G and 200 G. The improved method improves the accuracy in calibrating the polarization signals over a wide range of field strengths and inclination angles. With the seeing effects decreasing in the magnetic observation, the longitudinal fields and the transverse ones are underestimated. The differences in the zero-iterative longitudinal and transverse field are relatively minor, but differences in the multi-iterative longitudinal and transverse field can be as high as 260 G and 500 G. The improved calibration method is more sensitive to the seeing effects variation than the former calibration method.     

自动测试系统校准方法研究

自动测试系统的校准是计量界面临的一个新问题,国内还没有相关的校准规范。以实际工程项目为基础,采用一种面向实际应用的自动测试系统校准方法。对于系统中的仪器,根据实际的测试需求及精度不同分别采用仪器检定和仪器校准方法,对于自动测试系统特有的测试通道采用回路标定、替代标定两种标定方法,满足了被测设备的测试准确度要求,实际测试也证明了该方法的可行性。     

航天用太阳电池地面标定测试装置研究

传统的标准太阳电池标定方法分为高空标定与地面标定,地面标定方法已纳入国际标准。地面标定由于操作简便、标定结果较为精准目前被广泛应用。太阳电池标定结果准确与否对航天器电源系统姿态敏感期、地面环境模拟的设计具有重要意义。本文对太阳电池地面标定方法展开研究,根据国家标准中地面标定方法原理研制了便携式、高准确度的地面标定测试设备,包括准直孔、太阳电池托盘、太阳跟踪器等标定装置,使地面标定过程简易化,对航天用太阳电池地面标定有着重要意义。     

宽带雷达信号源的自动功率定标

介绍了一种利用功率检波电平实现对宽带雷达信号源的输出功率进行功率定标的方法,通过制定衰减表自动装载和规避不同工作环境条件下（主要是微波机箱的工作温度）引起的系统误差。     

一种基于立体标定件的双摄像机外参数标定法

对于应用于现场测量的立体视觉测量系统,两摄像机间的外参数标定是保证系统测量准确度的重要环节之一。介绍了一种利用立体标定件实现系统外参数标定的方法,其特点是只要两摄像机同时拍摄一幅标定件图像,利用标定件上的球形特征点与其成像点之间的共线性约束建立共线性标定方程组,通过Levenberg-Mar-quardt迭代优化算法分别确定两摄像机与世界坐标系的关系,最后利用世界坐标系作为中介,将两摄像机间的外参数求出。同传统标定方法相比,该方法简单、快捷,鲁棒性好,可用于现场标定。     

基于遗传算法的非线性摄像机标定

鉴于传统非线性摄像机标定方法存在需要设置初始点、容易陷入局部最优点等缺点。为了解决这些问题 ,提出运用浮点数编码的遗传算法优化摄像机的内部参数 ,通过试验证明 ,基于遗传算法的摄像机标定不仅可以克服传统优化算法的缺点 ,并且还具有鲁棒性强、标定准确的优点。     

“高分五号”全谱段相机可展开定标漫反射板设计

为了对“高分五号”卫星全谱段光谱成像仪的太阳反射谱段辐射性进行长期监测与校正，并针对其谱段范围宽、精度要求高、口径大、使用寿命长等特点与要求，优化设计了可展开的漫反射板进行全光路全视场的辐射定标。定标漫反射板安装在相机光学系统的前端侧面，不影响相机正常成像，在定标时通过驱动机构展开漫反射板到相机前端，根据“高分五号”卫星轨道特点、定标能量要求及相机安装矩阵等设计定标漫反射板展开角度为39°。研制了430mm×430mm大尺寸聚四氟乙烯漫反射板组件以保证在展开时满足全光路全视场的定标，漫反射板在420～2400nm光谱范围内半球反射率高于95%，在相机观测方向BRDF变化优于25%。同时，设计了漫反射板稳定性监视辐射计用于监测漫反射板在轨性能衰减，监测精度15%。在轨定标精度分析为476%，满足指标要求。     

Investigation of the Mars Express HRSC color channel calibration

The High Resolution Stereo Camera (HRSC) onboard the Mars Express spacecraft in orbit about Mars has four detector channels dedicated to produce images in four spectral channels. Utilizing these spectrophotometric data requires understanding the instrument radiometric calibration and other photometric properties of the data. We present here some results of our investigation into the HRSC color data characteristics. This covers comparison of HRSC measurements with those of telescopes and the Observatoire pour la Minéralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) instrument, also on Mars Express. We also investigate the dependence of HRSC Color measurements on solar phase angle and altitude of the Mars surface. These results confirm and extend our earlier findings [McCord, T.B., Adams, J.B., Bellucci, G., Combe, J.-Ph., Hansen, G., Hoffman, H., Jaumann, R., Lumme, K., Neukum, G., Pinet, P., Poulet, F., the HRSC Co-I Team, The Mars Express high Resolution Stereo Camera spectrophotometric data: characteristics and science analysis. J. Geophys. Res. 112, E6, 2007.]. A basic finding from our study is that there are nearly constant offsets between the I/F value derived from the HRSC data and those determined from OMEGA and groundbased telescope measurements, especially in the HRSC red bandpass. These offsets are nearly independent of solar phase angle and Mars surface altitude but are considerably larger for the one comparison at Phobos we were able to make. Several hypotheses could explain these effects: atmospheric scattering, surface photometric effects, shift of the spatial registration or calibration. All these possibilities were investigated.     

基于投影约束的C臂外参数优化方法

C臂外参数计算是手术导航系统实现图像空间与手术空间映射的关键环节.标记点提取误差将使外参数偏离真值.采用投影方法系统分析选点误差对外参数计算的影响,发现相机光轴方向平移参数收敛性弱、易受误差干扰.利用不同平面上投影距离之比作为约束对线性方法所得外参数进行修正.借鉴二/三维图像配准方法,采用修正后的估计外参数与已标定内参数进行重投影,根据几何方法直接求出外参数修正量,避免反复迭代优化.仿真结果表明,该标定方法对误差具有一定免疫性,能够提高外参数精度.      

线结构光传感器标定点获取方法研究

提出了一种基于双重交比不变性的线结构光传感器标定点获取的方法,利用该方法和设计的标定靶标,可方便的获取大量的高精度的标定点,解决了线结构光传感器标定点不易产生且数量少的问题,从而可以在一定程度上提高标定的精度.仿真结果表明该方法是可行的.      

一种基于指数积公式的空间机械臂自标定方法

为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积（POE）公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节旋量理论值和实际值之间的伴随变换关系建立了空间机械臂实际运动学模型,对运动学模型取微分建立了线性化的运动学误差模型,给出了基于最小二乘法的运动学标定模型。进行了7自由度空间机械臂运动学自标定仿真,仿真结果表明运动学标定过程能快速收敛到稳定值,标定后空间机械臂末端位姿精度有明显提高。