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基于STM32的无人机姿态测量系统设计 被引量：30
1
作者 刘辉邦 褚金奎 +1 位作者 支炜 李晓雨 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第8期108-110,共3页
设计一种基于STM32的无人机姿态测量系统。该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,结合MEMS数字陀螺仪和MEMS数字加速度计设计而成,采用一种简单有效的互补滤波算法进行姿态解算,有效地提高了姿态测量的... 设计一种基于STM32的无人机姿态测量系统。该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,结合MEMS数字陀螺仪和MEMS数字加速度计设计而成,采用一种简单有效的互补滤波算法进行姿态解算,有效地提高了姿态测量的精度。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能够满足一般无人机姿态测量的要求。 展开更多
关键词 STM32 姿态测量系统 姿态解算 互补滤波
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一种微型矢量水听器姿态测量系统 被引量：14
2
作者 笪良龙 王文龙 +1 位作者 孙芹东 侯文姝 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期20-25,共6页
矢量水听器姿态校正的通常做法是将姿态测量系统捷联安装在声纳平台上,这种方案无法准确测量矢量水听器的姿态变化。针对这个问题,设计了一种微型姿态测量系统,并将其捷联封装在矢量水听器内部。系统采用MEMS陀螺测量角速度,用毕卡迭代... 矢量水听器姿态校正的通常做法是将姿态测量系统捷联安装在声纳平台上,这种方案无法准确测量矢量水听器的姿态变化。针对这个问题,设计了一种微型姿态测量系统,并将其捷联封装在矢量水听器内部。系统采用MEMS陀螺测量角速度,用毕卡迭代算法解四元数姿态更新方程。用MEMS加速度计和磁力计分别测量重力方向和磁北方向,再使用扩展卡尔曼滤波对解算姿态角进行实时校正。经测试,该系统横滚角和俯仰角的静态误差小于0.2°,航向角的静态误差小于0.8°。摇摆实验中,横滚角和俯仰角的动态相对误差小于2.9%,航向角的动态相对误差小于3.6%。海上试验结果证明该姿态测量系统应用于矢量水听器可明显提高目标方位估计的精度。 展开更多
关键词 微型 姿态测量系统 扩展卡尔曼滤波 矢量水听器 目标方位估计
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基于STM32的姿态测量系统设计 被引量：13
3
作者 李世光 王文文 +2 位作者 申梦茜 高正中 肖佳宜 《现代电子技术》 北大核心 2016年第9期12-14,21,共4页
以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态... 以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态。对于MEMS温漂和噪声干扰的问题,提出了一种基于四元数的互补滤波算法,对测量的姿态数据进行补偿修正。实验结果表明,该姿态测量系统简单可靠、性能稳定、精确度高,成功完成了姿态的最优控制。 展开更多
关键词 MEMS STM32 姿态测量系统 互补滤波
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基于预置欧拉旋转的垂直姿态测量 被引量：10
4
作者 程为彬 潘萌 +2 位作者 汤楠 汪跃龙 霍爱清 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1817-1822,共6页
传统的正交坐标系在垂直姿态附近存在信号幅值和信噪比极低等不足,导致姿态解算精度低。分析了传统正交坐标系垂直姿态测量精度不足的内在原因,基于提高原始测量信号幅度及其信噪比的目的,提出一种预置旋转的正交坐标系,研究了其理论模... 传统的正交坐标系在垂直姿态附近存在信号幅值和信噪比极低等不足,导致姿态解算精度低。分析了传统正交坐标系垂直姿态测量精度不足的内在原因,基于提高原始测量信号幅度及其信噪比的目的,提出一种预置旋转的正交坐标系,研究了其理论模型和测量误差,进行了原理验证。测试及其解算数据表明,预旋转坐标系在垂直姿态时可增强原始信号幅度10倍以上,较大地提高了垂直姿态测量的总体精度。 展开更多
关键词 姿态测量 垂直姿态 正交坐标系 欧拉旋转
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机器视觉的液压支架姿态角度测量系统设计 被引量：9
5
作者 许金星 《煤矿机械》 北大核心 2019年第9期11-13,共3页
介紹了液压支架的各种姿态以及造成液压支架姿态变化的原因,设计了基于机器视觉的液压支架姿态角度测量系统的硬件结构,分析了测量系统软件中各模块的运行流程,并设计了10组实验测量液压支架的航向角、横向角和俯仰角,通过对比实验结果... 介紹了液压支架的各种姿态以及造成液压支架姿态变化的原因,设计了基于机器视觉的液压支架姿态角度测量系统的硬件结构,分析了测量系统软件中各模块的运行流程,并设计了10组实验测量液压支架的航向角、横向角和俯仰角,通过对比实验结果与设定值,验证了该测量系统的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 机器视觉 液压支架 姿态测量系统 四点共面 角度
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基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态测量系统的姿态解算 被引量：8
6
作者 李晶 袁峰 丁振良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期858-863,共6页
提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点。利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线... 提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点。利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线段间的相交矢量关系推导出了一种新的基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态解算模型。算法结合Rodrigues参数集切换理论避免了奇异性的发生,并给出了这种姿态解算方法的流程。仿真结果表明,与四元数算法相比,该算法在未损失计算精度的前提下,计算消耗时间减少了37.6%,实时性优于四元数法,并且避免了奇异性问题。 展开更多
关键词 外姿态测量 CCD测量系统 RODRIGUES参数 参数切换 奇异性
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基于四元数卡尔曼滤波的四旋翼姿态测量系统设计与实现 被引量：8
7
作者 钟雨露 周翟和 +1 位作者 曾传伟 邹克臣 《电子测量技术》 2020年第1期41-45,共5页
在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速... 在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速度计以及微机电磁力计进行数据融合处理,在硬件设计中采用双加速度计,并同时采用不同采样频率对其采样以增强系统的冗余性。仿真结果表明该数据融合方法的稳定性以及准确性,同时仿真数据表明系统的测量误差在0.5°以内,能够满足微小型四轴飞行器控制系统所需的姿态测量要求。 展开更多
关键词 数据融合 四元数卡尔曼滤波 MATLAB仿真 姿态测量系统
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大视场三维姿态角光学测量系统设计
8
作者 张永胜 刘海珂 +1 位作者 赫海涛 张亚军 《计算机测量与控制》 2024年第8期20-26,共7页
三维姿态角光学测量通过对物体表面的光学图像处理,实现对物体的角度姿态测量;为提高目标三维姿态角光学检测的准确性,提出基于立体视觉的大视场三维姿态角光学测量系统设计方法;利用双基准平行准直光源与姿态敏感器,通过图像传感器、US... 三维姿态角光学测量通过对物体表面的光学图像处理,实现对物体的角度姿态测量;为提高目标三维姿态角光学检测的准确性,提出基于立体视觉的大视场三维姿态角光学测量系统设计方法;利用双基准平行准直光源与姿态敏感器,通过图像传感器、USB接口芯片等部件实现分割光斑、质心定位等功能;在Linux内核基础上设计信号收集、数据移植、串口通信、姿态角分析4个软件模块,同时引入立体视觉算法探究靶标点和图像像点对应关联,运用视差定理确立空间角度的三维坐标,实现大视场三维姿态角测量;实验结果证明:所建系统姿态角标定误差小、时间同步性强,测量累计时间低于15 s,具有较高的测量精度和鲁棒性,为机械设备精密部件尺寸测量提供了一种有效的技术手段。 展开更多
关键词 立体视觉 三维姿态角 光学测量 系统构建 姿态敏感器 视差定理
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高精度姿态测量技术静态检验方法 被引量：6
9
作者 唐君 王安国 张磊 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期115-119,共5页
在观测时间和观测地点确定,姿态测量系统保持基准姿态情况下,可预先计算出某颗星体在系统视场中的运功轨迹和时间信息。以此为依据,调整设备基座,使星体的实际运动轨迹和计算轨迹重合,并且时间信息保持一致,建立系统的基准姿态。通过计... 在观测时间和观测地点确定,姿态测量系统保持基准姿态情况下,可预先计算出某颗星体在系统视场中的运功轨迹和时间信息。以此为依据,调整设备基座,使星体的实际运动轨迹和计算轨迹重合,并且时间信息保持一致,建立系统的基准姿态。通过计算测姿系统输出信息和基准姿态间的偏差,提出并实现一种高精度姿态测量技术的静态检验方法。对姿态测量设备的系统误差进行了精确检测,并对系统输出的三轴姿态信息予以订正。计算结果表明:航向角、横摇角、纵摇角均方差分别为19.98″、11.43″、12.05″,该方法检验精度可达角秒量级,精度较高。 展开更多
关键词 天文导航 静态检验 基准姿态 姿态测量 恒星参考系 星体轨迹
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基于过载上电的弹载飞行数据记录仪研究 被引量：6
10
作者 杨帆 吴志强 王宇 《自动化仪表》 CAS 2020年第9期80-84,共5页
弹载飞行数据记录仪安装在智能弹药内,测量并记录弹体的外弹道飞行位姿数据,在炮弹发射过程中要承受巨大过载。微机电系统(MEMS)惯性传感器是弹体位姿测量系统的重要组成部分,其机械结构在上电状态下难以承受高过载冲击,因此需要一种自... 弹载飞行数据记录仪安装在智能弹药内,测量并记录弹体的外弹道飞行位姿数据,在炮弹发射过程中要承受巨大过载。微机电系统(MEMS)惯性传感器是弹体位姿测量系统的重要组成部分,其机械结构在上电状态下难以承受高过载冲击,因此需要一种自动上电电路,保证在炮膛冲击后再给位姿测量系统供电;另外,还需要保证数据记录仪在高过载环境下稳定、可靠地运行。针对上述问题,提出了一种记录仪受过载冲击后自动给测量系统上电的方法,使MEMS惯性传感器在过载冲击过后开始工作;采用过载开关冗余设计,提高过载开关的可靠性;采用供电电源冗余设计,提高系统供电的可靠性;通过系统灌封的方式,提高了系统结构的抗过载能力。通过试验验证了过载上电、锂电池供电回路以及数据记录的可靠性,弹载飞行数据记录仪能可靠记录炮弹的位姿数据。 展开更多
关键词 弹载飞行数据记录仪 过载上电 微机电系统惯性传感器 位姿测量 过载开关冗余 供电电源冗余 系统灌封 抗过载
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基于图像识别的管道组对工艺自动控制系统设计
11
作者 李翊 刘杰 +2 位作者 刘长沙 于翰文 姜洪奎 《化工自动化及仪表》 CAS 2024年第4期686-692,共7页
为确保管道组对的精确度,提出基于图像识别的管道组对方法。设计了一种管道自动对中调姿机构,并使用Solidworks软件对其进行了三维建模和运动仿真,以评估其结构设计的合理性。根据整体视觉测量方案,成功搭建了视觉测量系统的硬件平台,... 为确保管道组对的精确度,提出基于图像识别的管道组对方法。设计了一种管道自动对中调姿机构,并使用Solidworks软件对其进行了三维建模和运动仿真,以评估其结构设计的合理性。根据整体视觉测量方案,成功搭建了视觉测量系统的硬件平台,并对系统硬件进行了选型。研发了一款基于SQLServer数据库框架的视觉测量和控制软件,它将系统标定、图像采集处理、图像模糊抗噪及位姿解算等多项功能融合为一体,为用户提供了全方位的图像采集处理和控制体验。经过对管道组对平台的测试试验,证明了所提测量方法在精确度方面的优势。 展开更多
关键词 管道组对 调姿机构 图像采集处理 模糊抗噪 视觉测量系统
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自行高炮车体姿态测量误差对射击诸元影响分析 被引量：6
12
作者 孟凡东 单甘霖 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第2期182-185,共4页
根据火控系统的基本原理,建立了火控系统解算射击诸元的模型,对自行高炮车体姿态测量误差对高炮射击诸元的影响进行了数学建模与仿真分析。研究方法及结论可以为自行高炮车体姿态传感器的设计与选型提供参考。
关键词 自行高炮 射击诸元 车体姿态 测量误差 火控系统
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点结构光动态姿态角测量系统 被引量：4
13
作者 江洁 苗准 张广军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期532-536,共5页
设计出一个基于机器视觉中点结构光测量原理和以CMOS图像传感器局部感兴趣窗口(ROI)功能为基础的动态姿态角测量系统。介绍了系统测量原理、系统总体设计、以及软硬件算法的设计及实现。该系统硬件平台包括点结构光光源和姿态敏感器,实... 设计出一个基于机器视觉中点结构光测量原理和以CMOS图像传感器局部感兴趣窗口(ROI)功能为基础的动态姿态角测量系统。介绍了系统测量原理、系统总体设计、以及软硬件算法的设计及实现。该系统硬件平台包括点结构光光源和姿态敏感器,实现了CMOS图像传感器的ROI功能,大大减少了图像数据量,提高了帧频。同时,采用FPGA实现了并行流水的图像预处理。基于序贯四连通域算法和一阶矩计算的实时光斑质心定位,将硬件处理结果实时传输给软件算法进行数据再处理,减少了软硬件平台间交互的数据量,提高了系统测量速度。软件平台实现了系统的标定和测试,并给出了结果。实验结果表明:该测量系统测量范围大,测角速度快,较好地实现了非接触式的动态测量。 展开更多
关键词 姿态角 点结构光 动态 测量系统
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基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计 被引量：5
14
作者 李晓雨 马春林 +1 位作者 支炜 褚金奎 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第9期101-103,106,共4页
由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射,并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点,设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统;该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,... 由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射,并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点,设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统;该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,通过采集红外传感器的姿态信息,进行姿态解算,进而获得无人机的姿态角;同时分析了太阳干扰对实验的影响。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能有效满足一般无人机姿态测量的要求。 展开更多
关键词 红外传感器 姿态测量系统 无人机 太阳干扰
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分布式位置和姿态测量系统的概念与应用方向 被引量：5
15
作者 李道京 滕秀敏 潘舟浩 《雷达学报（中英文）》 CSCD 2013年第4期400-405,共6页
该文讨论了分布式位置和姿态测量系统(POS)的概念与体制。针对不同的应用方式,论述了其主要技术指标,明确了光学遥感设备尤其是多子阵天线结构成像雷达对其要求,初步分析了获得高精度位置和姿态信息可能的技术途径,指出了其未来的应用... 该文讨论了分布式位置和姿态测量系统(POS)的概念与体制。针对不同的应用方式,论述了其主要技术指标,明确了光学遥感设备尤其是多子阵天线结构成像雷达对其要求,初步分析了获得高精度位置和姿态信息可能的技术途径,指出了其未来的应用方向。 展开更多
关键词 位置和姿态测量 分布式系统 合成孔径雷达 光学遥感 对地观测
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基于微型惯性测量单元的姿态测量系统 被引量：4
16
作者 毛牯 蔡体菁 +1 位作者 刘勇 宋军 《舰船电子工程》 2008年第3期76-78,180,共4页
采用国产微机械石英陀螺仪和挠性加速度计,研制出微型惯性测量单元,利用外部速度和航向信息,构成微型惯性测量单元的姿态测量系统,用它来测量关心区域的局部水平姿态,经模拟台和跑车试验,该姿态测量系统的水平姿态测量精度小于0.2°。
关键词 微型惯性测量单元 姿态测量 捷联系统
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长征四号运载火箭制导、姿控和轨道测量系统 被引量：4
17
作者 徐信华 邵载民 +1 位作者 陈百初 郭放 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第4期3-9,共7页
我国新研制的长征四号运载火箭于1988年9月7日进行首发飞行试验,把我国第一颗气象卫星送入离地面900公里的太阳同步轨道。本文介绍该火箭的制导、姿控和轨道测量系统的组成,工作愿理以及飞行试验结果分析。
关键词 运载火箭 制导 姿态控制 轨道 测量
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舰载POS MV数据采集与处理技术的水上定位性能
18
作者 毕继鑫 丁世一 《水运工程》 北大核心 2023年第3期41-49,共9页
为提高水运工程复杂作业环境舰载水下声学设备的定位能力,研究了舰载POS MV系统组成单元及搭载的Applanix IN-Fusion GNSS INS组合定位基本原理。基于POSPac MMS构建了4种POS数据后处理模式选择策略及方法流程,形成了舰载POS数据采集与... 为提高水运工程复杂作业环境舰载水下声学设备的定位能力,研究了舰载POS MV系统组成单元及搭载的Applanix IN-Fusion GNSS INS组合定位基本原理。基于POSPac MMS构建了4种POS数据后处理模式选择策略及方法流程,形成了舰载POS数据采集与处理核心技术体系。依托温岭航道疏浚工程扫测项目开展离岸35 km持续2.17 h的POS MV WaveMaster数据采集及处理工程实践。研究结果表明:1)POS MV在非星站差分情况下,其实时定位平面、高程精度均为米级,横纵摇、艏向平均精度分别为0.026°、0.029°。2)在POSPac MMS的PP-RTX和SingleBase后处理模式下,平面、高程定位精度提高至2~3 cm,横摇、艏向平均精度分别提高至0.012°、0.015°,真垂荡数据中误差稳定在0.01 m。3)POS MV可以实时获取稳定、有效的惯导数据,辅助后处理技术能够为水运工程提供准确的位置和姿态信息。 展开更多
关键词 水运工程 POS MV GNSS INS组合惯性导航 定位定向测姿 IN-Fusion技术 方位测量系统
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弹载磁测系统可视化标定软件设计
19
作者 王清源 张晓明 李惠杰 《舰船电子工程》 2023年第2期101-104,共4页
由于传感器制造误差、弹体磁场等干扰,弹载磁测系统需要在弹体发射前进行标定以提高磁传感器的测量精度。当前磁测系统的标定存在两个问题:一是流程繁琐,数据处理复杂;二是数据缺乏可视化处理,导致标定准确率难以保证。基于上述问题,论... 由于传感器制造误差、弹体磁场等干扰,弹载磁测系统需要在弹体发射前进行标定以提高磁传感器的测量精度。当前磁测系统的标定存在两个问题:一是流程繁琐,数据处理复杂;二是数据缺乏可视化处理,导致标定准确率难以保证。基于上述问题,论文设计了一种弹载磁测系统可视化自动标定软件。软件将之前复杂的数据处理等问题简化为单击按钮的操作,同时,软件实现了全流程的数据可视化。通过测试证明,该软件能够有效提升磁测系统标定的工作效率。 展开更多
关键词 地磁测姿 磁测系统 可视化 椭球拟合
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抗干扰弹载地磁测姿系统设计 被引量：4
20
作者 姚雨林 贾方秀 王钰 《兵器装备工程学报》 CAS 2016年第4期101-105,共5页
实时准确的弹丸姿态测试是实现高速旋转弹丸正确修正的关键技术。受弹丸高转速、发射时高过载及全天候使用等因素的限制,地磁测量弹体姿态成为解决该关键问题的唯一途径。根据地磁场基本特性、磁阻传感器测量姿态的基本原理,建立了飞行... 实时准确的弹丸姿态测试是实现高速旋转弹丸正确修正的关键技术。受弹丸高转速、发射时高过载及全天候使用等因素的限制,地磁测量弹体姿态成为解决该关键问题的唯一途径。根据地磁场基本特性、磁阻传感器测量姿态的基本原理,建立了飞行过程中实时解算弹体姿态的简化模型。针对弹体剩磁、舵机干扰等众多影响磁传感器准确测量的问题,设计了抗干扰的弹载地磁测姿系统。为了评估地磁测量弹体转速和滚转角的精度,与基于光敏器件和太阳方位角的绝对滚转角测量系统同时进行飞行试验,通过飞行试验验证,所设计的抗干扰系统有效地减小了弹体剩磁和舵机干扰的影响,基于地磁信息解算出的滚转角速率与光敏器件测量得到的绝对滚转角速率误差在0.5Hz,解算出的滚转角度误差为6°,符合工程应用的要求。 展开更多
关键词 姿态解算 磁测量 抗干扰系统
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