基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究 被引量：24

1

作者 陈航科 张东升 +1 位作者 盛晓超 王凯 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第12期82-85,89,共5页

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角... 针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明:应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。 展开更多

关键词 姿态角测量 KALMAN滤波 信号融合 加速度计 陀螺仪

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无衍射光电子标靶及误差分析 被引量：4

2

作者 陈慧 赵斌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期34-40,共7页

提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、... 提出了一种新型的用于盾构机导向的无衍射光电子标靶,利用映射关系将全站仪激光入射到标靶中CCD上的光斑场盾中心位置和全站仪的角度值联系起来,结合电子水平仪读数,得到标靶的完整姿态角,并计算盾首中心坐标。分析测量过程中全站仪、标靶各部件引起的误差,推导标靶测量姿态角及盾首中心坐标的误差。分析表明,标靶测量盾首的偏差精度达到毫米级,满足盾构导向的精度要求。 展开更多

关键词 无衍射光:电子标靶 姿态角测量 误差分析

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无衍射光电子标靶的直接映射标定方法研究 被引量：4

3

作者 陈慧 赵斌 马国鹭 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期407-411,共5页

为了实现盾构机的自动导向,研制了一种新型无衍射光电子标靶,给出了该电子标靶系统的构成和姿态角测量原理。针对标靶光学系统难以确定精确光学中心的问题,提出一种新型标定方法,直接将全站仪激光入射在标靶中CCD上的光斑中心位置和全... 为了实现盾构机的自动导向,研制了一种新型无衍射光电子标靶,给出了该电子标靶系统的构成和姿态角测量原理。针对标靶光学系统难以确定精确光学中心的问题,提出一种新型标定方法,直接将全站仪激光入射在标靶中CCD上的光斑中心位置和全站仪的角度值联系起来,建立一一对应的映射关系数据库。工作时,由光斑中心位置可直接插值得到入射光线的空间角度,再结合电子水平仪读数,计算出标靶的实际坡度角、滚动角和水平方位角,并进而计算盾首中心坐标。结果表明,利用该方法对无衍射光电子标靶进行标定能够获得较高的标定精度,从而在标靶进行测量工作时获得较高的测量精度。 展开更多

关键词 测量与计量 无衍射光 电子标靶 姿态角测量 标定

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固定翼无人机着陆姿态角测量算法研究 被引量：3

4

作者 齐乐 袁宝玺 +3 位作者 郭凤娟 郭建新 徐悦 米辰 《导航定位学报》 CSCD 2022年第4期56-64,共9页

针对固定翼无人机自主着陆过程中姿态角测量不精确的问题,提出了一种新的基于单目视觉的姿态角测量方法。并且针对现实环境中拍摄的合作目标图像存在的光照不均、反光和模糊等情况,提出了纹理增强和检测效率优化算法,消除了图像退化对... 针对固定翼无人机自主着陆过程中姿态角测量不精确的问题,提出了一种新的基于单目视觉的姿态角测量方法。并且针对现实环境中拍摄的合作目标图像存在的光照不均、反光和模糊等情况,提出了纹理增强和检测效率优化算法,消除了图像退化对检测结果的影响,从而实现了对光照退化具有鲁棒性的检测方案。实验结果表明,姿态角测量误差为0.39°,每秒检测帧数达到了83.33帧,能够同时满足无人机着陆误差与实时性的要求。 展开更多

关键词 固定翼无人机 视觉导航 合作目标检测 姿态角测量

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基于灭点查找的姿态角测量方法在路面三维重建中的应用 被引量：3

5

作者 曹毓 冯莹 +3 位作者 杨云涛 赵立双 向仁强 许伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1081-1086,共6页

在对机场道路或高速公路直线段等平直路面的三维重建应用中,针对道路平直的特点,提出了基于灭点查找的姿态角测量方法来校正扫描仪获取的路面三维重建结果。该方法通过提取前视图片中道路灭点的像素坐标来获取运载平台实时的航向角和俯... 在对机场道路或高速公路直线段等平直路面的三维重建应用中,针对道路平直的特点,提出了基于灭点查找的姿态角测量方法来校正扫描仪获取的路面三维重建结果。该方法通过提取前视图片中道路灭点的像素坐标来获取运载平台实时的航向角和俯仰角信息,在此基础上结合运载平台的速度信息获得行驶轨迹,最后以行驶轨迹为参考对扫描仪获得的点云数据进行配准,从而获得真实路面场景的三维形貌。实验结果表明,该方法获得的姿态角精度较高,利用此方法重建后的路面三维形貌与实际情况达到了较好的吻合。 展开更多

关键词 三维重建 姿态角测量 灭点 激光扫描仪

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基于磁通门传感器的弹丸姿态角测量系统设计 被引量：3

6

作者 王康谊 李世中 薛鹏 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第3期283-284,288,共3页

基于地磁场方向性的磁探测技术是弹药系统实现姿态控制的重要方向之一。以磁通门传感器为敏感器件,提出了弹丸姿态角测量系统的电路组成,重点分析了电路设计中所涉及的相关问题及解决途径。实验结果表明,所设计电路的功能达到了预期目标。

关键词 磁通门传感器 地磁场 姿态角测量 电路设计

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红外地平仪地球模拟器光学校准精度分析 被引量：1

7

作者 吕银环 童广辉 崔维鑫 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期392-397,共6页

针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器,使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统,采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值,可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理... 针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器,使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统,采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值,可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理,首先对地球模拟器进行精密校准,然后基于误差传递公式计算直角坐标的校准测试误差,对光学校准精度进行分析,最终实现红外地球敏感器姿态角测量的误差分析。计算与实际测量结果表明,通过使用实时三维测量系统对地球模拟器进行精密校准后,双圆锥扫描红外地平仪的姿态角模拟测试误差可降低到0.01°以下。验证了该测量系统在大型航天地面检测设备中的有效性与实用性。 展开更多

关键词 三维坐标实时测量系统 光学校准精度 姿态角测量

原文传递

一种基于近景摄影测量的三轴气浮台连续姿态测量方法 被引量：1

8

作者 张继超 兰文琦 +3 位作者 金泽林 杨雄丹 周沛希 刘建程 《导航定位学报》 CSCD 2020年第3期69-75,共7页

针对3自由度气浮仿真实验平台的姿态测定中,现有测量手段对气浮台空间占用较大,导致缩减了气浮台可用负载的问题,提出1种基于近景摄影测量的3轴气浮台连续姿态测量方法:分析气浮平台姿态测定的任务需求,采用10参数模型对高精度工业相机... 针对3自由度气浮仿真实验平台的姿态测定中,现有测量手段对气浮台空间占用较大,导致缩减了气浮台可用负载的问题,提出1种基于近景摄影测量的3轴气浮台连续姿态测量方法:分析气浮平台姿态测定的任务需求,采用10参数模型对高精度工业相机进行标定;在气浮平台布设人工标志点,通过台体坐标系将相机坐标系下的测量值转换到真北基准下,完成气浮仿真装置姿态测量平台的搭建,实现对气浮台的连续动态测量。实验结果表明,该方法在3轴方向的重复测量误差,均优于设计的10″容差值,证明具有可行性和有效性,可以为降低航天器系统的研制风险提供参考。 展开更多

关键词 3轴气浮台 近景摄影测量 标定 真北基准 姿态角测量

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三维姿态角高精度测量装置 被引量：7

9

作者 孙国燕 高立民 +2 位作者 白建明 杨东来 潘亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期963-970,共8页

基于二维自准直仪和坐标系旋转变换矩阵,提出一种高精度、高稳定性三维姿态角(偏摆角、俯仰角和滚转角)测量方法,并设计了一种三维测角装置。介绍了该装置的工作原理和结构组成。建立了三维测角模型,根据自准直测角原理和坐标旋转矩阵... 基于二维自准直仪和坐标系旋转变换矩阵,提出一种高精度、高稳定性三维姿态角(偏摆角、俯仰角和滚转角)测量方法,并设计了一种三维测角装置。介绍了该装置的工作原理和结构组成。建立了三维测角模型,根据自准直测角原理和坐标旋转矩阵推导了理论算法。基于测量要求设计了光学系统,采用现场可编程门阵列(FPGA)单芯片实现了实时双CMOS图像传感器的驱动成像、像点识别与细分定位、三维转角计算及与USB的快速通信。提出了三维测角装置的标定方法,保证了实际设备参数与理论设计数据的统一。最后对提出的滚转角测量算法进行了实验验证,并分析了影响测角精度的因素及其影响程度。标定和试验结果表明:在±20′的视场范围内,三维测角装置的偏摆角、俯仰角和滚转角的测量精度分别达到了2.2″,2.5″和8.7″。该结果验证了设计的装置结构简单、稳定可靠、精度高,且易工程实现三维姿态角的测量。 展开更多

关键词 三维姿态角测量 角度测量装置 二维自准直仪 滚转角 俯仰角 偏摆角 标定

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Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验关键技术研究 被引量：6

10

作者 孙海生 祝明红 +1 位作者 黄勇 刘志涛 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期50-55,共6页

介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术,包括振动条件下倾角传感器迎角测量修正技术、大迎角振动抑制技术、实时速压测量技术等。某飞机模型大迎角连续扫描测力试验结果表明,Φ3.2m风洞战斗机大迎角试... 介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术,包括振动条件下倾角传感器迎角测量修正技术、大迎角振动抑制技术、实时速压测量技术等。某飞机模型大迎角连续扫描测力试验结果表明,Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术能够满足先进战斗机大迎角气动特性风洞试验需求。 展开更多

关键词 战斗机 大迎角 模型姿态角测量 振动 实时速压测量 连续扫描

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基于双姿态传感器的关节运动角度测量方法 被引量：5

11

作者 卢涛 王勇 肖飞云 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期738-742,747,共6页

针对单自由度关节运动角度测量精度制约于传感器安装姿态的问题,文章以肘关节相对运动角度为测量对象,提出了一种基于双姿态传感器的关节运动角度测量方法。通过欧拉角法建立相应的数学模型,详细阐述了运用双姿态传感器对关节运动角度... 针对单自由度关节运动角度测量精度制约于传感器安装姿态的问题,文章以肘关节相对运动角度为测量对象,提出了一种基于双姿态传感器的关节运动角度测量方法。通过欧拉角法建立相应的数学模型,详细阐述了运用双姿态传感器对关节运动角度进行测量的测量原理;并通过静态验证实验与动态对比实验对该测量方法进行了验证。实验结果表明:采用该方法对关节相对运动角度进行测量,于传感器安装姿态无任何特殊要求,测量精度可以达到±0.5°,在实际测量应用中切实可行。 展开更多

关键词 姿态传感器 肘关节运动角度 姿态角测量系统 坐标变换 等效转角

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超声波阵列的飞行高度与姿态测量方法 被引量：5

12

作者 杨景阳 李荣冰 +1 位作者 杭义军 刘建业 《航空计算技术》 2013年第5期128-131,共4页

针对无人机近地面降落阶段对相对高度及姿态精确测量的需求,以固定翼无人机为对象,设计了多路超声波测距传感器在无人机上的新型布局方式。利用空间几何关系,建立相对高度及姿态计算模型,测得四个固定点的高度,为无人机着陆提供精确的... 针对无人机近地面降落阶段对相对高度及姿态精确测量的需求,以固定翼无人机为对象,设计了多路超声波测距传感器在无人机上的新型布局方式。利用空间几何关系,建立相对高度及姿态计算模型,测得四个固定点的高度,为无人机着陆提供精确的相对高度及姿态角信息。充分利用布置在无人机不同位置的测距传感器之间的几何关系,直接获得姿态角,提高了无人机降落阶段的安全性。实验结果表明,能够及时有效地提供给控制台无人机着陆时的相对高度及姿态信息,准确指引无人机的安全降落。 展开更多

关键词 微惯性姿态角测量系统 超声波定高系统 多路超声波测距传感器 相对高度及姿态

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基于改进樽海鞘群算法的飞行器航迹自适应控制系统设计

13

作者 方霞 《计算机测量与控制》 2024年第8期145-152,共8页

飞行器在实际飞行过程中会受到风力、气流等外界干扰,会引起飞行器轨迹离期望轨迹,导致传感器获取的飞行器状态信息存在误差;为及时反馈飞行器的飞行状态,设计基于改进樽海鞘群算法的飞行器航迹自适应控制系统;改装姿态角测量传感器、... 飞行器在实际飞行过程中会受到风力、气流等外界干扰,会引起飞行器轨迹离期望轨迹,导致传感器获取的飞行器状态信息存在误差;为及时反馈飞行器的飞行状态,设计基于改进樽海鞘群算法的飞行器航迹自适应控制系统;改装姿态角测量传感器、位置测量传感器、空速计等传感器,调整处理器与航迹控制器的内部结构,实现硬件系统的优化设计;根据飞行器飞行任务,规划飞行器期望航迹作为系统的控制目标;利用改进樽海鞘群算法自适应检测飞行器位姿,计算气压、风速等飞行环境参数,在考虑飞行环境干扰的情况下,通过当前飞行器位姿与目标航迹的比对,得出飞行器航迹控制量的求解结果,通过控制指令的执行,实现系统的航迹自适应控制功能;实验结果表明,所设计系统应用下飞行器直线、曲线航迹控制偏差的平均值分别为0.8 km、2.1 km,飞行器的抖振幅值为2.5 dB。 展开更多

关键词 改进樽海鞘群算法 飞行器航迹 飞行器位姿 姿态角测量传感器 自适应控制

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红外地平仪圆锥扫描瞬时视场对姿态角测量误差的影响 被引量：1

14

作者 童广辉 刘学明 龚惠兴 《科学技术与工程》 2008年第6期1458-1461,1465,共5页

对双反射镜圆锥扫描红外地平仪和楔镜圆锥扫描红外地平仪的工作原理及瞬时视场进行了比较,计算了两种类型红外地平仪的瞬时视场进出地球的扫描延时,分析了扫描延时对姿态角测量误差的影响。

关键词 红外地平仪 楔镜 扫描延时 姿态角测量误差

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虚拟扩展成像在大视场姿态角测量中的应用 被引量：1

15

作者 江洁 王昊予 张广军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期631-634,共4页

对基于光电准直和针孔成像原理的姿态角测量系统,提出一种虚拟扩展成像面技术,对图像传感器成像面进行复用,虚拟扩大系统的测量视场.基于反射不对称的针孔光阑设计,实现一种光斑模式识别方法,对光斑质心和正反射模式进行识别,并进行虚... 对基于光电准直和针孔成像原理的姿态角测量系统,提出一种虚拟扩展成像面技术,对图像传感器成像面进行复用,虚拟扩大系统的测量视场.基于反射不对称的针孔光阑设计,实现一种光斑模式识别方法,对光斑质心和正反射模式进行识别,并进行虚拟成像面坐标扩展.通过计算机仿真,对识别结果进行了分析验证,表明这种方法对各种光斑模式都能准确识别,成倍扩大了测量视场. 展开更多

关键词 虚拟扩展成像面 大视场姿态角测量 光斑模式识别 光电准直

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基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法 被引量：5

16

作者 王平 王华 任元 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1907-1915,共9页

针对现有姿态控制系统检控分离导致姿控系统存在异位控制等突出问题,提出了一种基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法。建立了基于磁悬浮控制力矩陀螺金字塔构型的动力学模型,根据惯量矩定理分析了基于磁悬浮控制力矩陀螺... 针对现有姿态控制系统检控分离导致姿控系统存在异位控制等突出问题,提出了一种基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法。建立了基于磁悬浮控制力矩陀螺金字塔构型的动力学模型,根据惯量矩定理分析了基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器测控一体化机理,并通过金字塔构型中3个磁悬浮控制力矩陀螺的联合求解,得到了航天器姿态角速率的解析表达式。仿真结果证明了该方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 控制科学与技术 姿态角速率测量 磁悬浮控制力矩陀螺 惯量矩定理 解析解

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