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。

超声波测距仪的研究

介绍了超声波测距仪的基本原理、硬件系统、软件设计 ,给出了实验结果 ,分析了超声波测距误差的主要来源 ,实验表明 ,测距精度已能满足工程上的要求。

超声波测距仪的设计

介绍了利用微处理机控制单元 (MCUmicroprocessorcontrolunit)控制的超声测距仪的原理 :由MCU控制时间计数 ,计算超声波自发射至接收的往返时间 ,从而得到实测距离。给出了系统构成、电路原理及程序设计。并且在数据处理中采用了温度补偿和修正量的调整。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高和流程清晰等优点。

一种高精度超声波测距处理方法

根据声的发射、反射及传输理论推出并用实验验证了测距回波包络曲线的近似方程，据此提出了一种高精度超声波测距信号处理方法．介绍了以单片机实现该方法的超声测距系统，该系统在２．５～１２ｍ范围内测距误差不大于０．２５％．

精确校正激光测距仪三光轴平行的理论计算方法研究

利用光学系统中的偏心环(框)结构精确校正光轴平行,是激光测距仪准确可靠测量目标距离的重要保障。由于这种光轴校正训练难以在实物上开展,所以本文以激光测距仪瞄准物镜具有偏心物镜框、环这种常见的双偏心结构为例,研究了精确校正瞄准与激光发射两光轴平行的仿真模拟所需的理论计算公式。具体研究内容有:一是证明两光轴平行度误差量可以借助平行光管和黑相纸测量出来;二是在已知光轴平行度误差量和瞄准物镜焦距情况下,给出校正光轴平行时计算瞄准物镜主点径向位移量的公式;最后,结合实际操作情况(利用拨转偏心物镜框、环实现物镜主点径向移动),在已知光轴平行度误差量和校正前偏心物镜框、环最薄点位置情况下,研究出精确校正光轴平行所需的确定偏心物镜框、环最薄点新位置的理论计算公式。

基于双探测器的手持式激光测距仪系统设计与实现

针对传统激光测距仪测距精度低、成本高以及速度慢等问题,设计一种基于双探测器的手持式激光测距仪。该测距仪使用分束镜实现光路内校准,设计检相电路将信号相位转变为带有相位信息的直流电平,并使用CORDIC数字计算方法求解相位,最后应用基于超定方程组的测距解模糊算法求解待测距离,对3台双探测器测距仪和2台K60测距仪以精度0.18 mm进行测距比较试验。研究结果表明：与传统测距仪相比,光路内校准可以消除电路附加相移,检相算法简单快速,解模糊避免对最优距离的搜索,因此提高了测距精度和测距速度。在0-60 m的测程内,3台双探测器测距仪的平均测距时间小于1.8 s,平均测量误差小于2 mm,测量标准差小于1 mm。与K60系列测距仪相比,双探测器测距仪测距精度和测距速度都有较大提升,验证了该设计方案的可靠性。

基于Sage窗的自适应Kalman滤波用于钟差预报研究

钟差预报是时间保持工作中的一项关键技术。Kalman算法作为一种最优预报算法,具有实时性的特点,在时间保持工作中得到了广泛的应用。但是由于经典Kalman算法需要准确确定模型随机误差和测量误差,否则状态估计会引入一定的误差,在原子时算法中表现为原子钟噪声和钟差测量噪声。原子钟的噪声参数值通常是通过Allan方差估计,若估计不够准确,Kalman预报将会出现误差。通过研究基于Sage窗的自适应Kalman预报算法,实时修正状态模型误差。利用自适应因子调整状态预测协方差阵有效降低了模型误差,提高了预报精度,最后通过两台氢原子钟和两台铯原子钟的实测数据验证了算法的有效性。

基于超定方程组的相位激光测距解模糊算法

快速准确的测距解模糊算法是相位式激光测距仪实现快速测距的关键问题。研究了一种基于超定线性方程组的相位测距解模糊算法,该算法避免了对最优解的搜索,因而运算量小、求解速度快。首先使用差频测相法在较大的不模糊距离上捕获到目标,获得近似距离值,然后使用这一距离值准确求解出不同频率调制波之间的周期数之差,从而构建超定线性方程组,最后应用最小二乘法求解出准确距离。同时还对该算法的2种解法进行计算机仿真,比较仿真结果,选取用间接法求解目标距离,并对该解法进行了精度分析。对3台K-60系列激光测距仪在精度为0.18 mm的国家标准基线上进行了测距试验,结果表明,3台样机的平均测量误差小于2 mm,测量标准差小于1 mm,验证了该算法是有效的。

利用氧气吸收被动测距的近程实验

利用高光谱成像光谱仪作为测量设备,卤钨灯作为目标,设计了近程实验方案以验证基于氧气吸收的被动测距技术。介绍了基于氧气吸收的被动测距技术的基本原理和实验方案;根据测距原理和假设前提,选择了实验设备和实验目标,在外场近程条件下对该被动测距技术进行了测试验证。实验证明了该技术在目标辐射情况未知、大气状况未明情况下的测距能力,显示了该测距技术的可行性和优越性。通过软件仿真曲线和模型拟合曲线对实验数据进行了解算,得出实验条件下模型测距误差为4.26%,仿真测距误差为6.23%。实验结果表明:依托实验数据的模型拟合曲线不仅可以较高精度地反演目标距离,而且可以通过曲线外推实现远程目标的距离解算。

超声波式数字测距仪的研究

介绍了超声波式数字测距仪的原理 ,主要论述了在测量中存在超声波的传播速度随着温度的变化和其它干扰信号对测量的影响问题 。

双波段红外成像系统对空中点目标测距的方法

提出了对空中点目标进行被动测距的方法。基于红外辐射在大气中的传输规律和红外成像系统的特性,建立了目标和背景的表观对比度模型。通过对两个波段上对比度模型的分析,推导出了测距公式和距离分辨率公式。理论分析表明,只要得到大气在两个波段上的消光系数,通过测量目标在两个波段、两个时刻上的目标表观对比度,即可计算得到目标距离和目标径向速度,而距离分辨率则取决于系统的对比度探测能力及相关参数。利用所得公式计算了不同气象条件下,目标距离分辨率与目标距离之间的关系。计算结果表明,该测距方法具有工程应用价值。

一种应用于高精度脉冲激光测距的自动增益控制方法

对高精度脉冲激光测距仪而言,引入自动增益控制技术可以在保证测距精度的前提下极大地扩展接收系统的动态范围。本文分析并讨论了激光测距仪回波接收系统中增益调整的手段,在此基础上给出了高精度测距条件下增益控制的范围,提出了一种根据实时测量的噪声和信号幅度动态调整接收系统增益的自动增益控制方法。实验结果表明,含有自动增益控制的回波接收系统可以自适应于回波功率的变化,在宽动态范围内保证高精度测距。

多功能墙体探测仪的设计方法

针对墙体中水管、电线、金属物体的探测问题,设计了3种无源传感器,并设计了相关数据处理方法以确定被测物体的中心位置。利用PCB覆铜,制作了用于探测水管的电容极板以及用于探测电线的金属天线。建立了水管检测模型,得到输出信号随被测物体位置的变化规律。基于差分探头模型,提出了一种利用PCB线圈作为敏感单元的金属探测方法,通过数值计算,保证了差分线圈的平衡。最后,针对上述传感单元,设计了被测物体的中心检测算法。测试数据表明,各传感单元均具有较大的探测深度,中心检测误差均在合理范围之内。

小型低值LD激光测距仪的测距能力与系统的信噪比

研制成一种小型、便携式、低值、对人眼安全、无合作目标的小型低值半导体ＬＤ激光测距仪．工作波长λ＝９０５ｎｍ；测距范围１４～１０００ｍ；测距精度＜±１ｍ；重复频率１００Ｈｚ．有多种工作模式，具有省电功能．它的测距能力优于国内外同类低值ＬＤ激光测距仪．ＬＦ－１激光测距仪是一种光子雷达系统．本文从光子测距方程、系统结构、信噪比分析角度。

运用多个光学成像探测器估算目标距离

将昆虫复眼的大视野优势和人眼的高分辨率优势结合起来,提出了一种大视野多目光学探测装置的实现方法。重点对多个光学成像探测器目标测距问题开展研究,由于跟踪窗口在中央探测器中,可以运用5个探测器的数据推导出简单的距离计算公式,并对多种成像情况展开讨论。由于计算公式中的参数都是数值很小的量,计算所得的值只是估算结果,因此这种测距方法的实用性如何,有待在实际工作中进一步验证。

基于相似原理的新型双目测距法

针对当前各类测距方法的缺点和不足,提出了一种基于相似原理的新型双目测距法。介绍了该方法的原理,并推导了距离的计算公式。由于该计算公式不便于直接在工程中应用,又提出了一种实验方法来实现新型测距法的工程价值。为验证该方法的实用性,进行了两组实验。实验结果表明,该方法在中短距离上可以实现较高精度的测量。该方法成本低,适用于移动机器人的视觉测距系统,并可以使机器人同时获得望远镜和广角镜能力,提高了其感知世界的深度和广度。

脉冲激光模拟器

介绍了一种用于测试激光测距机系统性能的脉冲激光模拟器。该模拟器由 1 0 64nm半导体激光器、准直光学系统、驱动电路、同步及延迟电路、仿真计算软件等组成 ,可以模拟脉冲激光测距机在各种大气条件下 ,对不同距离及不同特性的目标测距时的回波信号。

基于TDC+STM32激光测距系统标定方法设计

针对基于TDC+STM32激光测距系统,设计了一种对测量结果进行标定的方法,以数据拟合算法为核心,采用串口发送接收,MFC处理等技术,通过采集大量的实验数据,并对数据进行拟合,得到参数用来对系统进行标定,使测距系统能实时反映目标距离值。

人眼安全激光测距机的一些进展

本文综述了人眼安全激光测距机的发展状况，介绍了用喇曼频移Ｎｄ：ＹＡＧ和Ｅｒ：ｇｌａｓ直接泵浦实现１５４μｍ波段人眼安全激光器的方法，并对其在军事激光测距领域的发展及应用进行了较详细的概述。

一种单双目结合的全景避障测距方法

基于平行双目的测距技术已经较为成熟,而在许多实际应用中两相机的位置并不平行,导致两相机视场重叠区域大幅减少,从而缩小了测距范围。针对此问题,提出一种单双目结合的全景测距方法。该方法通过在视场重叠区域使用双目测距,在非重叠区域使用单目测距,以实现在整个视场都能实现障碍物测距,并且将此方法推广到全景相机上实现360°方位的测距。通过实验验证该测距方法的精度,实验结果表明,该方法具有较好的测距精度,能满足避障的精确性要求。