道路平整度检测多源数据高精度同步采集

随着使用年限增加,道路出现了不平整等路面损坏情况,急需一种快速、有效的道路平整度检测设备对道路进行检测。设计了一种道路平整度检测多传感器数据同步采集系统,以FPGA为控制核心,利用GPS输出的NEMA数据和高稳晶振建立高精度的时间基准,采用A/D采样的方式进行同步数据采集。为提高系统的抗干扰能力和数据采样的精度,传感器信号调理电路采用差分放大和抗混叠滤波设计。实验结果表明,该系统完成了多传感器数据高精度同步采集,时间同步精度为微秒级,能够为评价路面平整度提供高精度原始数据,具有数据采样精度高、稳定性好、抗干扰能力强、成本低等优点,已在武汉夕睿光电技术有限公司的道路检测车上得到成功应用。

基于器件信息融合的双旋转惯导系统误差调制策略

目前,大型水面和水下载体一般安装两套旋转惯导系统(RINS),两套系统按相同的旋转调制策略独立运行,系统信息仅互为备份,缺乏有效融合。针对两台旋转惯导系统配置,开展基于器件信息深度融合的联合旋转调制策略研究,进一步提高系统精度。不改变单套系统结构和编排的前提下,优化经典的单轴4位置旋转方案,联合设计两套系统惯性测量单元(IMU)的旋转策略和转停时序,确保任一时刻有一台惯导处于转停状态,在时序上对转停状态下的惯性测量单元输出(陀螺仪和加速度计)信息进行融合,减小因惯性测量单元转动与刻度系数误差和安装误差的耦合效应。误差特性的理论分析验证了联合调制策略的优势。仿真结果表明:在典型误差作用下,采用联合旋转调制策略的系统定位误差,由单套旋转惯导系统精度的2.3 n mile/72 h提高到0.7 n mile/72 h。

NIM5驾驭氢钟守时能力分析

时间频率量值源头的独立自主是建设我国综合PNT体系的重要基础。为进一步评估基于我国国家秒长基准的原子时标守时能力,利用改进的有限脉冲响应钟差预测与频率调控方法,对激光冷却铯原子喷泉钟与氢钟的频差实测数据进行后处理,分别产生了自主型时标和溯源型时标。通过国际原子时合作链路将两个时标与协调世界时进行了长期比对实验,结果表明:2021年12月~2022年12月期间,两个时标的时间偏差均优于±4 ns、频率稳定度均优于8×10^(-16)/5 d。

城市峡谷下视觉辅助的GNSS/INS多阶段定位方法

城市峡谷环境中卫星信号遮挡严重且质量易变,导致智能车的定位易失准甚至失效。为有效利用可观测的卫星信号,提出了一种基于可视卫星的GNSS/INS融合定位方法。首先,利用鱼眼相机筛选视距卫星,进而基于正交回归拟合方法定义空视情况优劣;接着,构建基于因子图的GNSS/INS融合定位框架,考虑到观测的不稳定性,分别构建了伪距、多普勒频率、载波相位观测因子,并在满足观测条件时增添对应的约束因子进行优化;最后,设计了基于空视情况的区间优化规则,优化长度跟随遮挡区间变化,以适应不同的遮挡情况。实车实验表明,相比传统的多传感融合方法,本文的多阶段定位方法在严重遮挡区域内定位精度提高了40%以上,有效提高了城市峡谷中的定位精度。

有限训练样本下的多尺度空洞密集网络高光谱影像分类

为了在有限训练样本情况下充分提取高光谱影像的空间光谱特征,提高分类精度,提出一种结合空洞卷积和密集网络的高光谱影像分类方法。首先,构建多尺度空洞特征提取模块,引入不同数量的空洞卷积层和普通卷积层通过级联的方式增大模型的感受野,并提取多尺度特征。然后,在多尺度空洞特征提取模块之间建立密集连接,实现特征复用的同时缓解梯度消失问题,而模块内部无密集连接,避免构建深度网络而导致网络参数过多的问题。最后,将得到的特征依次通过池化层,全连接层和Softmax层完成分类。另外,本文在全连接层后加入dropout正则化防止出现过拟合。在Indian Pines和WHU-Hi-Longkou数据集上与经典分类方法进行对比,本文方法 OA分别为98.75%和98.82%。实验结果表明,本文设计的网络模型在有限训练样本情况下,分类效果最优。

高精度小型经纬仪转轴锁紧机构结构设计

随着光测设备对机动化、小型化的需求增多,受系统空间限制,原大型经纬仪的转轴锁紧机构复杂,占用空间大,加工难度大,并不适用小型经纬仪转轴锁紧。本文根据项目特点设计了小型经纬仪转轴锁紧结构,具有稳定性高、结构简单、加工难度小、占用空间小等特点,可以实现经纬仪在任意角度的转轴锁紧,实现凝视功能。其中对锁紧机构的组成与工作原理进行了详细的介绍与阐述,经过计算选择核心零件的材料,实践结果表明了该结构的合理性。

基于无人船数据的水下测量与地形建模

基于无人船测量获取的水下地形三维点云数据来实现水下地形建模具有重要意义。介绍了无人船主要结构及工作原理,并利用无人船对某一沉陷水域进行测量,随后利用ArcGIS软件中3D Analyst工具进行水下进行建模实践,并创建TIN,通过插值法转换成栅格数据,随后,在ArcSence软件中进行沉陷水域水下地形三维可视化显示。实验结果表明,采用水下建模方法效果较好。

基于单轴光学陀螺与MEMS IMU的室内移动机器人寻北

三轴高精度光学陀螺成本高体积大,限制了陀螺寻北技术在移动机器人领域的应用。针对该问题,提出一种基于单轴光学陀螺和微机电系统(MEMS)惯性测量单元的室内移动机器人寻北方法,达到或者接近三轴光学陀螺的寻北精度,成本和体积降低约2/3。移动机器人于第1位置静止时,根据单轴光学陀螺的输出与MEMS三轴加速度计的输出,获得两个可能方位角,以相同的方式获得移动机器人在第2位置的两个可能方位角,两个位置的方位角相减得到4个可能的方位角变化值,通过和MEMS捷联惯导系统所得方位角变化值比较,确定第2位置的唯一方位角。误差分析显示在方位角接近90°和270°时,所提出的方法接近三轴光学陀螺的寻北精度,仿真实验和跑车实验证实了所提出方法的有效性。

一种红外经纬仪-雷达引导方法的设计与研究

光学经纬仪和弹道雷达都是重要的靶场测试设备。针对弹道雷达在目标飞行初始段存在盲区无法短时间捕获目标的问题,提出在弹道坐标测量过程中主动段光学经纬仪实时交会引导雷达跟踪目标,中末段弹道雷达引导经纬仪对目标继续成像的经纬仪-雷达配合跟踪策略,从而克服单一传感器的局限和不足。开展了理论分析并设计实地实验,验证方法的可行性和有效性,为提升空中目标跟踪标捕获率和丰富靶场弹道坐标测量方法手段提供借鉴和参考。

基于双目视觉系统下建筑测绘仪前景分析

阐述了基于双目视觉系统下的建筑测绘仪的社会化应用与市场前景。首先对此类产品的技术性能、技术壁垒、应用场景进行了介绍,其次描述该产品的技术性能优势,再次介绍了产品应用现状,最后从市场需求和行业价值的角度方向讨论了产品的应用前景。其大幅度地提升了室内测绘的效率,为建筑测绘提供了一个高精度、高效、傻瓜式的工具。

随机几何应用于遥感数据地物目标提取方法综述

遥感数据地物目标(如道路、建筑物、水系和树冠等)提取有利于交通管理、城市规划等相关领域的发展。随机几何理论应用于目标提取具有灵活性、面向对象性、稳定性和收敛性等优势,逐渐成为学者研究遥感数据地物目标提取方法依据的重要理论基础。鉴于此,依据近些年来国内外的相关文献,对现有的随机几何理论和方法进行了总结,梳理了随机几何理论应用于地物目标提取建模的基本思想,介绍了该类模型的参数求解算法以及实验结果的评价方法,并针对现有方法及其特点总结了随机几何理论应用于地物目标提取的建模流程。总结了现有方法存在的优势与劣势,并从提取效率、精准性、应用性和求解算法完备性四方面给出了未来研究的可能性,为随机几何理论的应用以及遥感影像解译提供了有价值的思路。

全站仪在公路高边坡监测中的技术要点及运用

在公路工程高边坡工程建设中,根据边坡的不稳定性,利用全站仪测量自由设站的原理,对公路工程高边坡位移变化进行非接触量计方法实施监控,以国道227线公路工程变更麦日(甘凉界)至巴亨垭口段边坡变形监控工作为案例,系统介绍了全站仪自由设站原理非接触量计方法在公路工程高边坡监控中的主要技术要求和运用情况,在施工过程中对边坡监控发挥的主要功能。

全站仪轴系误差的解析几何模型体现与检定原理

全站仪轴系误差会持续影响观测结果,是影响全站仪测角精度的关键因素,在实际应用中甚至会因为观测条件的不同而产生破坏性影响。本文通过建立三轴结构解析几何模型,对轴系误差进行定量分析,并结合检定规范阐述了轴系误差的检定原理,为研究轴系误差的产生与计算轴系误差提供了新的途径和思路,也为计量检定过程提供了有效参考。

基于无人机测绘技术的建筑工程变形监测及分析策略

随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断扩大,建筑工程变形监测成为了一个重要的研究领域。传统的监测方法存在着一些限制和不足,无法满足现代工程的需求。因此,基于无人机测绘技术的建筑工程变形监测及分析策略成为了新的研究方向。该文旨在探讨基于无人机测绘技术的建筑工程变形监测及分析策略。介绍了无人机测绘技术的优势及其在建筑工程变形监测中的应用现状,然后阐述了无人机测绘技术对建筑工程变形监测的重要意义。着从数据采集、数据处理、数据分析等方面探讨了基于无人机测绘技术的建筑工程变形监测策略,对研究成果进行总结,展望未来发展趋势与挑战。

VP型宽频带倾斜仪故障信号的BBA-SOM智能诊断

针对现有VP型倾斜仪故障诊断主要依靠人工经验和诊断流程较为复杂的问题,提出以互补集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)多尺度近似熵和二进制蝙蝠算法(binary bat algorithm,BBA)优化SOM神经网络参数的VP型倾斜仪故障诊断新方。首先,将归一化后的仪器故障信号进行CEEMD分解,对6阶本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)求取多尺度近似熵值;然后将网络输入法按比例分为训练集和测试集,以训练集的识别率为适应度函数,应用二进制蝙蝠算法(binary bat algorithm,BBA)优化SOM神经网络的竞争层维数和网络训练次数;最后应用上述得到的BBA-SOM网络模型对倾斜仪故障特征数据进行辨识。实验表明:CEEMD多尺度近似熵判据对倾斜仪故障特征的区分效果符合预期;相对于朴素贝叶斯、AdaBoost集成学习与LDA等学习模型,BBA-SOM模型可以准确进行故障诊断;该方法对实现VP型倾斜仪故障的自动诊断有重要现实意义。

一种数字水准标尺的新型编码规则及识读方法

为满足高精度、大视距的数字水准测量需求,提出了一种新型二维复合编码的数字水准标尺编码规则,标尺条码由绝对编码和相对编码两列组成。绝对编码由不同宽度的黑白条码组成,沿标尺长度方向上若干个条码组合形成一个码段,采用二-十进制的编码规则唯一确定该码段在标尺上的绝对位置;相对编码由等宽度,相对大尺寸的黑白条码组成,通过同时存在于相对编码和绝对编码中的参考码表示标尺上的位置。针对所提出的编码规则,设计了视线位置的精确识读方法。对所设计水准标尺进行高差、重复性以及远视距实验,结果表明,该二维复合编码的水准测量在30 m以内的测量时间小于1.57 s,条码识别率为100%,最大偏差小于0.09 mm,具有解码快速、识别精确、稳定等优点。

MEMS陀螺发展综述

MEMS陀螺是基于微机械电子技术(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)开发的惯性传感器。得益于体积小、成本低等优点,MEMS陀螺被广泛应用于航空航天、工业控制、消费电子等领域。为了研究MEMS陀螺性能与控制方法之间的关系,首先介绍了MEMS陀螺的工作原理和主要性能参数,然后综合分析了MEMS陀螺发展的4个阶段:开环陀螺、力平衡陀螺、全角陀螺和频率调制陀螺,最终对MEMS陀螺未来技术发展趋势进行了总结。

一种基于特征点过程的遥感影像道路中心线提取算法

针对现有的道路提取算法提取速率低和完整度低等问题,提出了一种基于特征点过程的遥感影像道路中心线提取算法。根据道路区域的光谱性构建特征点过程,并利用线(表征道路段)连接特征点构成初始的网络结构;根据道路的连接性、弯曲性等特点对网络结构进行约束,同时,根据道路光谱性构建了学生-检验光谱测度约束模型;结合以上模型构建道路提取模型,并设计相关的模拟算法求解提取模型,在最大化后验概率准则下获得最优的道路中心线。以Ikonos,GeoEye-1,Gaofen-2卫星影像为实验对象验证和比较了提出算法和对比算法,利用缓冲区评价法对实验结果进行了定性和定量评价。结果表明,提出算法提取道路中心线的速率和完整度有显著提高,证明了该算法的有效性。

基于双环单轴光纤陀螺仪的3位置寻北方法

光纤陀螺寻北仪的寻北精度与光纤陀螺仪的精度及其在单位置处的采样时间长度直接相关。针对传统单环单轴光纤陀螺4位置寻北方法的寻北精度受限于光纤陀螺仪精度和单位置采样时间的问题,提出了一种采用双环单轴光纤陀螺仪的3位置寻北方案。首先设计了一种双环单轴光纤陀螺仪。其次,基于双环单轴光纤陀螺仪,提出了一种旋转0、90、180的三位置寻北方法,推导出了航向表达式。最后,对所提方法进行了实验验证。实验结果表明,在相同单次寻北时间下,相比传统的单环单轴光纤陀螺仪4位置和2个正交放置的单环单轴光纤陀螺仪2位置寻北方法,采用所提出的方法,寻北精度分别提高了40.74%和21.95%,具有明显的精度和成本优势。

垂线偏差对惯导系统位置误差的影响分析

针对制约高精度惯性导航系统精度的垂线偏差误差项问题,研究了垂线偏差对惯性导航系统水平位置误差的影响及各级惯导系统误差补偿时垂线偏差的指标需求。首先,推导了垂线偏差引起的惯导系统误差项的直接差分法和四阶龙格库塔数值更新算法,对比分析了两种算法在不同地区的水平位置误差的更新效果;然后,采用3种分辨率的垂线偏差网格数据对惯导系统进行补偿;最后,分析了垂线偏差补偿频率对位置误差补偿的效果并开展了车载导航DOV补偿实验。仿真及实验结果表明,两种误差更新算法都可以有效计算水平位置误差;垂线偏差最大可引起近3000 m的位置误差,水平姿态误差与方位姿态误差1 h漂移约18″和72″;经DOV补偿后,水平定位精度提升了约230 m。