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星敏感器测量模型及其在卫星姿态确定系统中的应用 被引量：50
1
作者 刘一武 陈义庆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期162-167,共6页
星敏感器是卫星高精度姿态测量的重要部件 ,如何正确建立其测量误差模型是影响姿态确定精度的关键因素。本文推导出星敏感器三轴姿态测量误差的方差计算公式 ,对测量误差的性质进行研究 ,揭示了在星敏感器三轴测量中 ,光轴测量精度劣于... 星敏感器是卫星高精度姿态测量的重要部件 ,如何正确建立其测量误差模型是影响姿态确定精度的关键因素。本文推导出星敏感器三轴姿态测量误差的方差计算公式 ,对测量误差的性质进行研究 ,揭示了在星敏感器三轴测量中 ,光轴测量精度劣于根据另两轴测量所确定的光轴指向精度。在此基础上提出了新的星敏感器测量模型 ,给出改进的姿态滤波器观测方程 ,减小了观测误差 ,由此可以进一步提高姿态确定的精度。本文方法不仅适用于通常使用的双星敏感器姿态确定系统 。 展开更多
关键词 星敏感器 卫星 测量模型 姿态测量 测量误差
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地磁场传感器及其在飞行体姿态测量中的应用 被引量：35
2
作者 王广龙 祖静 +1 位作者 张文栋 马铁华 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第3期361-364,共4页
目的研究飞行体姿态测量方法以及地磁场传感器的姿态测量原理，建立地磁场传感器姿态测量数学模型，通过理论推导给出飞行体姿态的计算方法．方法根据法拉第电磁感应定律，即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理，设计一种基于地... 目的研究飞行体姿态测量方法以及地磁场传感器的姿态测量原理，建立地磁场传感器姿态测量数学模型，通过理论推导给出飞行体姿态的计算方法．方法根据法拉第电磁感应定律，即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理，设计一种基于地磁场传感器的姿态测量系统．结果设计出一种飞行体姿态测量传感器及其测量系统，并进行了实验数据分析和处理，其中飞行体转速测量误差为０．０５ｒ／ｓ．结论该地磁场传感器可应用于高过载旋转飞行体的姿态测量． 展开更多
关键词 地磁 磁场传感器 姿态测量 飞行体
全文增补中
弹体飞行姿态测量方法探讨 被引量：27
3
作者 杜振宇 石庚辰 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期53-56,60,共5页
研究弹体在炮口附近飞行姿态测量的方法 ,建立了加速度计组合姿态测量的数学模型 。
关键词 弹体 飞行姿态测量 加速度计 炮弹引信 引信安全系统设计
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应用线阵CCD的空间目标外姿态测量系统 被引量：26
4
作者 艾莉莉 袁峰 丁振良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期161-165,共5页
设计了9路线阵CCD相机组合的空间目标外姿态测量系统,该系统解决了面阵图像传感器用于姿态测量时存在的速度和精度的矛盾,能够实时重构放置于被测物体上的点合作目标在世界坐标系下的三维坐标,并经空间解算,确定被测物体的姿态角。该系... 设计了9路线阵CCD相机组合的空间目标外姿态测量系统,该系统解决了面阵图像传感器用于姿态测量时存在的速度和精度的矛盾,能够实时重构放置于被测物体上的点合作目标在世界坐标系下的三维坐标,并经空间解算,确定被测物体的姿态角。该系统着眼于合作目标和相机光学系统的相对位置,解决了多相机与多点合作目标一一对应时的目标干扰问题;设计了新的光学系统构架,提高了精度,节省了空间;实现了多相机测量系统的局部标定和全局标定。图像采样率为1316帧/s时,姿态测量精度为1′。测试结果表明,该姿态测量系统可以实现对被测对象高精度的实时测量,且具有合作目标简单,价格低廉等优点。 展开更多
关键词 线阵CCD 姿态测量 合作目标 多相机测量系统
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非合作航天器的相对位姿测量 被引量：30
5
作者 徐文福 刘宇 +2 位作者 梁斌 李成 强文义 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1570-1581,共12页
为了解决在轨维护和轨道垃圾清除中非合作目标的识别问题,提出了基于立体视觉的位姿(位置和姿态)测量方法。采用中值滤波器对原始图像进行平滑,去除星空背景干扰和其它噪声;将Canny边沿检测器用于对平滑后的图像进行检测,得到包含边沿... 为了解决在轨维护和轨道垃圾清除中非合作目标的识别问题,提出了基于立体视觉的位姿(位置和姿态)测量方法。采用中值滤波器对原始图像进行平滑,去除星空背景干扰和其它噪声;将Canny边沿检测器用于对平滑后的图像进行检测,得到包含边沿信息的二值图像。然后,对该二值图像进行Hough变换,提取待识别对象的直线特征,并计算直线间的交点。最后,对所提取的左、右相机图像的点特征进行3D重构,得到各点在世界坐标系中的坐标,并据此建立目标坐标系,求出其相对于世界坐标系的位置和姿态。仿真结果表明,对于较远距离(>2.5m),位置测量精度优于40mm,而近距离内(<2.0m)优于10mm,相对姿态精度优于2°,基本满足对非合作目标进行跟踪、接近、绕飞等位姿测量要求。 展开更多
关键词 非合作目标 立体视觉 位姿测量 交会对接
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基于IMU的机器人姿态自适应EKF测量算法研究 被引量：30
6
作者 班朝 任国营 +1 位作者 王斌锐 陈相君 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期33-39,共7页
为了实现机器人运动学参数标定,提出一种用惯性测量单元(IMU)实时获取其末端姿态信息的方法。然而,IMU在进行机器人动态姿态测量时,存在加速度计信号中有害加速度(除重力加速度之外的其他加速度)叠加,噪声统计特性参数不易获取,陀螺仪... 为了实现机器人运动学参数标定,提出一种用惯性测量单元(IMU)实时获取其末端姿态信息的方法。然而,IMU在进行机器人动态姿态测量时,存在加速度计信号中有害加速度(除重力加速度之外的其他加速度)叠加,噪声统计特性参数不易获取,陀螺仪信号随时间发生漂移等影响测量精度的问题。针对这些问题,设计了一种自适应拓展卡尔曼滤波(EKF)姿态测量改进算法。基于EKF模型,首先构建第一级量测噪声方差阵,设定权重因子,降低有害加速度对测量结果的影响;其次在Sage-Husa自适应滤波算法中引入了渐消记忆因子的思想,实时跟踪采样数据的量测噪声,构建第二级量测噪声方差阵;最后采用姿态更新的四元数算法进行数据融合,修正陀螺仪信号漂移产生的误差。实验结果表明,相比Sage-Husa自适应滤波算法,该算法峰高时俯仰角和横滚角的平均绝对误差分别降低了50%和36.43%,峰谷时俯仰角和横滚角的平均绝对误差分别降低了14.28%和19.44%,能有效提高姿态测量精度。 展开更多
关键词 机器人 惯性测量单元 姿态测量 数据融合 指数渐消记忆 拓展卡尔曼滤波
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基于液压支架倾角的采煤高度测量方法 被引量：29
7
作者 陈冬方 李首滨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期788-793,共6页
针对综采工作面采煤高度测量问题,研究了1种利用液压支架角度传感器测量采煤高度的方法。以1种两柱式液压支架的典型模型进行倾角测高分析,考虑到支架底座应用场合多为斜坡面,推导了倾斜坡面角度对高度测量的影响公式。在分析影响高度... 针对综采工作面采煤高度测量问题,研究了1种利用液压支架角度传感器测量采煤高度的方法。以1种两柱式液压支架的典型模型进行倾角测高分析,考虑到支架底座应用场合多为斜坡面,推导了倾斜坡面角度对高度测量的影响公式。在分析影响高度测量精度因素的基础上,通过改变传感器安装位置的方式来提高倾角测量精度,以及采用卡尔曼滤波方法消除振动噪声提高倾角测量精度。利用倾角测高方法设计了由4个双轴倾角传感器组合的测高系统,经过水平地面和井下环境测高验证,在6 m高支架上高度测量精度为5~10 cm。与激光测高相比结果表明,倾角测高方法更能满足在煤矿开采中的粉尘环境下应用。 展开更多
关键词 液压支架 倾角测量 姿态测量 煤层高度
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机载GPS、姿态和激光扫描测距集成定位系统的精确定位方程、误差分析与精度评估 被引量：22
8
作者 江月松 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期241-247,共7页
全球定位系统 (GPS)、姿态测量 (惯性导航系统 (INS) )和激光扫描测距技术集成的直接空对地定位系统是近年来遥感与测绘领域发展起来的新型定位技术 ,是定量化三维遥感中获取地面几何信息和生成数字高程模型的主要新技术手段之一。该文... 全球定位系统 (GPS)、姿态测量 (惯性导航系统 (INS) )和激光扫描测距技术集成的直接空对地定位系统是近年来遥感与测绘领域发展起来的新型定位技术 ,是定量化三维遥感中获取地面几何信息和生成数字高程模型的主要新技术手段之一。该文给出了该系统的精确定位方程 ,分析了误差源对定位精度的影响 ,并给出了数量级评估。 展开更多
关键词 GPS 姿态测量 激光扫描测距 定位方程 误差分析 精度评估 全球定位系统
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基于加速度计和磁强计的定向钻进姿态测量及方位校正 被引量：27
9
作者 罗武胜 徐涛 杜列波 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期106-110,共5页
描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿... 描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具即测量装置仍放在一段无磁钻铤内部的情况下,获得准确的方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。 展开更多
关键词 定向钻进 姿态测量 方位角 方位校正 磁强计
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卡尔曼滤波在四旋翼飞行器姿态测量中的应用 被引量：28
10
作者 王帅 魏国 《兵工自动化》 2011年第1期73-74,80,共3页
针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试... 针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试验。结果表明,该算法能避免动态噪声对加速度传感器数据的影响,提高四旋翼飞行器姿态测量的精度。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 四旋翼飞行器 姿态测量
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基于太阳方位角原理的炮弹飞行姿态遥测 被引量：20
11
作者 桂延宁 杨燕 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期250-252,共3页
本文根据常规兵器外弹道弹丸飞行姿态测试这一应用需求 ,采用数字测量技术及弹载预处理技术 ,对太阳方位角遥测系统进行了研究。文中给出了太阳方位角测量原理及太阳方位角传感器数学模型 ,提出并实现了数字太阳方位角遥测系统。该系统... 本文根据常规兵器外弹道弹丸飞行姿态测试这一应用需求 ,采用数字测量技术及弹载预处理技术 ,对太阳方位角遥测系统进行了研究。文中给出了太阳方位角测量原理及太阳方位角传感器数学模型 ,提出并实现了数字太阳方位角遥测系统。该系统实际用于 1 8万 g炮射环境的靶场测试 ,首次在我国获得了高 g弹丸在外飞行弹道上的太阳方位角数据 ,并由此获得了弹丸的章动、进动和转动等信息 。 展开更多
关键词 太阳方位角 炮弹 飞行姿态 遥测系统 外飞行弹道 数学模型 探测原理
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四旋翼微型飞行器设计 被引量：25
12
作者 张广玉 张洪涛 +1 位作者 李隆球 王林 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2012年第3期110-114,共5页
针对常规无人飞行器尺寸较大,无法适用于室内狭小空间飞行的问题,设计了一种四旋翼微型飞行器.建立了微型飞行器的动力学模型,介绍了组成飞行器的相关硬件.构建了由三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计组成的姿态测量系统,给出了姿态... 针对常规无人飞行器尺寸较大,无法适用于室内狭小空间飞行的问题,设计了一种四旋翼微型飞行器.建立了微型飞行器的动力学模型,介绍了组成飞行器的相关硬件.构建了由三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计组成的姿态测量系统,给出了姿态解算的具体步骤.使用了互补滤波器对陀螺测量误差进行矫正,并给出了互补滤波器融合系数的确定方法.采用基于欧拉角反馈的PID控制器进行姿态控制,无需建立复杂的控制系统模型.该飞行器最大尺寸15 cm,重量22g,可垂直起降和悬停,适用于狭小空间的侦察任务. 展开更多
关键词 四旋翼 微型飞行器 姿态测量 互补滤波器 PID控制器
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基于天文观测的相机标定及姿态测量技术研究 被引量：23
13
作者 戴东凯 王省书 +1 位作者 胡春生 焦宏伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期100-104,共5页
为利用相机进行天文观测以实现高精度的相机姿态测量,必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法工作距离有限的问题,提出了以恒星为控制点的相机标定方法,根据球面天文学方法计算观测时刻控制点的世界坐标,利用摄像测量原理... 为利用相机进行天文观测以实现高精度的相机姿态测量,必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法工作距离有限的问题,提出了以恒星为控制点的相机标定方法,根据球面天文学方法计算观测时刻控制点的世界坐标,利用摄像测量原理建立了恒星观测模型,求解相机的内外参数并分析了误差因素。实验结果表明,该标定方法在不依赖于精密、复杂的外部设备情况下可达到较高精度,并具有较强的抗噪声能力。将标定结果用于天文观测并求解相机姿态,航向角和俯仰角的解算重复性优于10″,能够满足高精度姿态测量的需求。该方法可进一步推广应用于星敏感器的标定。 展开更多
关键词 测量 相机标定 姿态测量 恒星 天文观测
原文传递
基于PSD的角度测量系统 被引量：19
14
作者 朱国力 吴学兵 邹万军 《电测与仪表》 北大核心 2006年第1期29-32,共4页
本文主要对盾构导向系统的重要组成部分电子激光标靶进行了研究。在讨论了平行光束经过凸透镜聚焦后在焦平面上汇聚点位置与入射角关系的基础上,本文研究了通过PSD传感器和处理电路测量汇聚点位置进而得出入射光角度的方法,对影响测角... 本文主要对盾构导向系统的重要组成部分电子激光标靶进行了研究。在讨论了平行光束经过凸透镜聚焦后在焦平面上汇聚点位置与入射角关系的基础上,本文研究了通过PSD传感器和处理电路测量汇聚点位置进而得出入射光角度的方法,对影响测角精度的因素和解决方法进行了讨论,最后对测角原型系统进行了试验研究和精度分析。实验结果表明,测量范围在-5°～+5°时,精度为0.56mrad,满足盾构导向精度要求。 展开更多
关键词 PSD ELS 测角系统 姿态测量
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基于单目视觉的姿态自动测量方法 被引量：22
15
作者 劳达宝 张慧娟 +1 位作者 熊芝 周维虎 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期159-165,共7页
提出一种将EPnP算法和SoftPOSIT算法融合的单目视觉姿态自动测量方法.首先,利用EPnP算法计算得到立体靶标的位姿参数,并将该位姿参数作为SoftPOSIT算法的迭代初始值带入.其次,将SoftPOSIT算法计算位姿的的迭代过程与立体靶标结合,实现... 提出一种将EPnP算法和SoftPOSIT算法融合的单目视觉姿态自动测量方法.首先,利用EPnP算法计算得到立体靶标的位姿参数,并将该位姿参数作为SoftPOSIT算法的迭代初始值带入.其次,将SoftPOSIT算法计算位姿的的迭代过程与立体靶标结合,实现姿态的自动测量,并仿真验证了拓扑确定位姿的有效性.最后,为了验证姿态测量结果的精度,以高精度二维转台为基准,将立体靶标安装在二维转台中,通过控制转台转动角度得到靶标姿态的测量数据.实验结果表明,当转台转动角度在[-20°,20°]时,靶标姿态角α的测量结果标准差为0.20°,姿态角β的测量结果标准差为0.27°. 展开更多
关键词 单目视觉 姿态测量 EPnP SoftPOSIT 立体靶标
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基于BP神经网络的姿态测量系统摄像机标定 被引量：19
16
作者 蔡盛 李清安 乔彦峰 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期832-834,共3页
针对摄像机标定过程中复杂的成像和畸变模型,利用误差逆传播(BP)神经网络对复杂非线性映射关系的强大逼近能力,对姿态测量系统中的摄像机进行隐式标定,建立了姿态测量中三维空间目标特征点与它在图像平面上像点间的映射关系,使姿态测量... 针对摄像机标定过程中复杂的成像和畸变模型,利用误差逆传播(BP)神经网络对复杂非线性映射关系的强大逼近能力,对姿态测量系统中的摄像机进行隐式标定,建立了姿态测量中三维空间目标特征点与它在图像平面上像点间的映射关系,使姿态测量系统无须进行复杂的摄像机标定,直接恢复目标特征点的三维信息,从而计算得到目标姿态信息。结果表明,该方法对于空间点坐标恢复的均方根误差小于0.015mm,可以获得较高的精度。 展开更多
关键词 姿态测量 摄像机标定 误差逆传播 误差逆传播(BP)神经网络
原文传递
基于视觉与激光准直的激光跟踪姿态角测量方法 被引量：20
17
作者 张刘港 熊芝 +2 位作者 冯维 周维虎 董登峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期30-36,共7页
针对大型装备建造、航空航天、汽车等领域对姿态测量技术的需求,提出一种以激光跟踪设备为基站,视觉测量与激光准直技术相结合的姿态测量方法。首先对测量模型中涉及的坐标系进行了定义,其次建立了激光跟踪设备坐标系与视觉坐标系之间... 针对大型装备建造、航空航天、汽车等领域对姿态测量技术的需求,提出一种以激光跟踪设备为基站,视觉测量与激光准直技术相结合的姿态测量方法。首先对测量模型中涉及的坐标系进行了定义,其次建立了激光跟踪设备坐标系与视觉坐标系之间的转换关系,通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角的测量,在上述基础上,基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量。最后在实验室环境下搭建了姿态测量验证实验平台,将靶标装载在三自由度摇摆台上,利用六轴绝对关节臂姿态角测量值作为基准进行比对,实验证明,在测量距离为2.5 m处,姿态角测量范围为-20°~20°时,姿态角测量误差绝对值可控制在2°内。 展开更多
关键词 姿态测量 激光跟踪 激光准直 视觉测量
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一种融合互补滤波和卡尔曼滤波高精度姿态测量算法 被引量：20
18
作者 李杰 杨雁宇 +4 位作者 冯凯强 李小燕 郑涛 杜思远 许廷金 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期51-55,86,共6页
针对在4级海况下船体大幅度晃动,甚至丢失GPS信号的复杂环境,常规算法会导致姿态测量精度急剧下降的情形,为‘动中通’中的航姿系统设计了一套姿态融合算法。在GPS有效时,卡尔曼滤波的观测量引入双天线GPS输出的航向角,解决航向角观测... 针对在4级海况下船体大幅度晃动,甚至丢失GPS信号的复杂环境,常规算法会导致姿态测量精度急剧下降的情形,为‘动中通’中的航姿系统设计了一套姿态融合算法。在GPS有效时,卡尔曼滤波的观测量引入双天线GPS输出的航向角,解决航向角观测性弱和估计不准的问题,同时引入互补滤波得到的陀螺修正量,提高了水平姿态角的可观性,融合两种算法提高了解算精度。在GPS无效时,通过互补滤波,抑制陀螺漂移,输出高精度水平姿态角,配合天线所接收信号的强度使‘动中通’正常工作。为验证算法的有效性,进行了动态实验,实验结果表明:该算法在GPS有效的情况下能保证俯仰滚动角(RMSE标准)精度在0.2°以内,航向角精度在0.5°以内,在GPS无效情况下也可使俯仰和滚动角精度长时间维持在0.3°以内,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 动中通 姿态测量 卡尔曼滤波 互补滤波
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水平定向钻进随钻测量及方位校正研究 被引量：19
19
作者 徐涛 罗武胜 +1 位作者 杜列波 吕海宝 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期236-240,共5页
根据水平定向钻进角度随钻测量的要求,描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头姿态—方位角、倾斜角和工具面向角的方法,针对由于钻具铁磁性材料造成干扰磁场对方位测量引入的误差,提出了利用当地地磁场进行校正的方法,详细分析... 根据水平定向钻进角度随钻测量的要求,描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头姿态—方位角、倾斜角和工具面向角的方法,针对由于钻具铁磁性材料造成干扰磁场对方位测量引入的误差,提出了利用当地地磁场进行校正的方法,详细分析了校正原理,同时给出校正步骤和仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具的情况下获得准确的方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。 展开更多
关键词 水平定向钻 姿态测量 随钻测量 方位角 方位校正 磁强计
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水田激光平地机平地铲姿态测量系统的设计 被引量：19
20
作者 黎永键 赵祚喜 《农机化研究》 北大核心 2012年第2期69-75,共7页
水田激光平地机水平控制作为农田激光平地技术的重要组成部分,其研究过程中首先要解决平地铲实时倾角测量问题。为提高倾角测量精度,设计了平地铲姿态测量系统,采用MEMS传感器集成模块ADIS16300作为惯性测量单元,通过卡尔曼滤波实现传... 水田激光平地机水平控制作为农田激光平地技术的重要组成部分,其研究过程中首先要解决平地铲实时倾角测量问题。为提高倾角测量精度,设计了平地铲姿态测量系统,采用MEMS传感器集成模块ADIS16300作为惯性测量单元,通过卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算平地铲倾角。分析了姿态测量系统的构成,阐述了两种传感器融合测量实时倾角的方法,基于ARM7 Cotex-M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。采用AHRS500GA对该姿态测量系统性能进行了融合算法验证与ADIS16300测量平地铲倾角验证。测试结果表明,该姿态测量系统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以进一步应用于激光平地机的水平控制之中。 展开更多
关键词 激光平地机 姿态测量 传感器融合 姿态航向参考系统
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