掺硼大单晶金刚石制备及其刀具切削温度在线检测研究

为了实时测量单晶金刚石刀具加工区域的温度和实时监测金刚石刀具超精密加工工件表面的质量,利用掺硼金刚石的半导体性质,建立掺硼金刚石电阻与温度的对应关系,得出其测量灵敏度为6.2Ω/℃;利用所研制的掺硼单点金刚石刀具在金刚石车床上分别对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和碳纤维增强塑料(CFRP)试件进行了单点金刚石刀具(SPDT)的切削温度测量,实验验证了所研制的掺硼金刚石刀具切削温度测量系统能够灵敏地测量精密切削过程中的切削温度;金刚石刀具切削CFRP试件时,切削温度和加工表面形貌出现周期性的变化,这一发现对于指导单点金刚石刀具超精密表面加工状态的在线监测也很有价值。

一种单级控制的高精度指向系统研究

实现高指向精度是单级控制指向系统的主要技术难题,消除指向机构的位置浮动环节可提高其指向精度,为此提出一种单级控制的高精度指向系统。采用一种无位置浮动环节的RPS-SPS并联指向机构,通过研究其传动模型和误差消除算法,验证所提指向系统原理的正确性,进行了原型机研制和实验测试。测试结果表明:在加载和空载两种状态下,原型机的单轴指向误差均不大于0.004°,其合成指向误差均优于0.006°,其指向稳定时间均小于100 ms,原型机具备了两轴的指向功能,其工作空间可达到两轴±9°。理论和实验研究均证明了该指向系统的可行性和有效性,研究成果为该单级控制的高精度指向系统的工程应用奠定了技术基础。

面向高精地图的局部相对位置动态生成方法及其应用

面向路侧智能设备与搭载高精地图的自动驾驶车辆之间信息共享、传输的应用场景,本文提出一种高精度相对位置动态生成和表达的方法。该方法依托高精地图通用关键信息进行编、解码,通过几何匹配技术实现相对位置信息传输,提升了高精度位置信息传输的安全性和不同地图间的兼容性;给出了完整的信息生成方法、编码解码流程方案,并取得了良好的试验效果。

煤矿井下微震震源高精度定位研究

煤矿井下微震震源准确定位,对于动力灾害监测预警具有重要意义.由于微震震源需要通过井下传感器接收信息反演确定,传感器的安装位置限制于煤矿井下巷道周围,传感器沿巷道近平面的不合理布置将大大降低震源定位精度.针对由传感器信息反演震源位置引起的病态问题,本文提出了基于微震监测测点优化布置的震源高精度定位算法.首先通过计算系数矩阵条件数,判定病态问题;然后利用中心化法和行平衡法联合进行病态矩阵预处理.对预处理后的矩阵A、b利用L曲线法计算正则参数,结合Tikhonov正则化算法计算得到震源坐标正则解.研究结果表明,中心化法有效降低了矩阵数量级,行平衡预处理降低了病态条件数,预处理后Tikhonov正则解的震源坐标误差最小可以达到3.09m,与预处理前的高斯消去解相比误差大大降低.通过上述优化处理,实现了井下受限空间微震监测震源高精度定位.

面向城市复杂环境的3种多频多系统GNSS单点高精度定位方法及性能分析

城市智能交通、自动驾驶等对高精度动态定位的需求为分米级甚至厘米级,但在城市复杂环境下信号遮挡、衰减和多径频繁发生,GNSS定位的可用性和精度严重降低。本文充分利用现有可用的多频多系统GNSS(GPS/BDS/Galileo/QZSS)数据,采用最新提出的单历元PPP宽巷模糊度固定方法(PPP-WAR),并与传统PPP方法和广域伪距增强精密定位方法进行对比试验,分析了这3种单点高精度定位方法在大都市高楼密布道路、小城镇狭窄道路和工业区开阔道路3种不同信号遮挡条件下的车载动态定位性能。结果表明,目前城市环境中的三频数据完整性高达94%以上,可满足基于多频GNSS单历元定位的需求。粗差阈值设定为3 m时,单历元PPP-WAR解在小城镇狭窄道路的水平定位误差RMS为0.41 m,达到了分米级定位精度,比广域伪距增强精密定位解和传统PPP解分别提高了53.9%和21.2%;3种方法在大都市高楼密布环境下的定位可用性均高于70%,在另外两种城市环境下的定位可用性均高于90%。粗差阈值0.5 m时,单历元PPP-WAR方法和传统PPP方法在小城镇狭窄道路环境中可用性依然可达~70%。单历元PPP-WAR方法受城市环境中4种典型地物(地下通道、高架桥、行道树和高楼)的影响最小。总之,在干扰因素多的城市复杂环境中单历元PPP-WAR方法更具优势,在干扰因素少的城市开阔环境中传统PPP方法更优。

未来综合导航定位技术刍议

社会的发展和人们生活水平的不断提高,使得人们对位置及其相关信息的需求不断增加。未来人们对于导航定位技术的需求将是快速、高精度、高动态和无缝的。未来的综合导航定位技术主要包括单点快速高精度定位技术和特殊地区导航定位技术两大类。本文简要介绍了这两类导航定位技术的现状及今后的发展趋势。

基于一模分量的矿井高压电网故障区段定位方法

矿井高压电网发生单相接地故障后,快速识别故障区段对矿井电网的安全稳定运行具有重要意义。现有配电网故障区段定位研究鲜少涉及矿井高压电网,而传统稳态法用于中性点经消弧线圈接地系统时存在定位死区,暂态法需配合选相装置使用且存在故障特征量随时间衰减的缺点。通过分析矿井高压电网单相接地故障附加状态下经Clark变换得到的电流一模分量特征,得出故障点上游电流一模分量明显大于故障点下游、电流一模分量不受故障相及消弧线圈电流影响的结论,从而提出一种无需选相、基于一模分量的矿井高压电网故障区段定位方法。该方法利用Clark变换得到矿井高压电网故障附加状态下各监测点的电流一模分量,计算各区段两侧的电流一模分量幅值差值,根据故障路径在分支节点处的电流一模分量幅值差值最小确定故障路径,再依据故障区段两侧电流一模分量幅值差值在故障路径上最大确定故障区段。仿真及实验结果表明,该方法在矿井高压电网任一相发生单相接地故障时均能实现准确的故障定位,不受故障初始角、故障接地电阻、故障位置和系统运行方式的影响。

高精度大视场多星模拟器设计与验证

在星敏感器高精度的地面精确标定任务中,为满足其对高精度大视场多星模拟器的需求,研制了可实现20°×40°视场内65颗恒星位置、星等精确模拟的高精度星模拟器。文章从星模拟器原理出发,基于星模拟器空间坐标系转换设计了模拟星支架,通过分析影响模拟星指向的误差,采用“主次镜一体式安装”、“全铝式模拟星系统”、“星孔位置补偿”等关键技术,设计高精度模拟星系统;建立各模拟星在o-x′y′z′坐标系中的空间位置模型,推导出各模拟星俯仰偏摆角度、单星指向及星间角距数学模型,并计算出单星指向理论误差及星角距理论误差,作为装调及试验的理论基础。试验结果显示,所有模拟星单星指向误差均优于1.914″,任意两模拟星角距误差优于4.3″;设计的高精度大视场多星模拟器精度满足要求,解决了新型星敏感器对高精度大视场多星模拟器的需求,可以作为高精度星敏感器地面性能标定的重要设备。

五轴联动机床运动轴位置信息高频率高精度实时采集

高频率高精度的机床运动轴位置信息可用于精确地拟合出机床的加工轨迹,是机床动态误差监测、动态加工精度评估的基础。针对加工过程中机床运动轴位置信息高频率、高精度采集的难题,提出一种五轴联动机床运动轴位置信息高频率高精度实时采集方法。基于机床伺服系统位置环信号采集与分析获取高频原始位置信息,将高频原始位置信息转换为坐标值后进行线性误差补偿和考虑回转误差的齐次运动学变换,最终得到工件坐标系下刀位点坐标形式的高频率、高精度的机床运动轴位置信息。在一台配置西门子840Dsl系统的DMU 80P五轴数控机床上对采集方法进行验证,试验结果表明五轴同步采集频率达到1kHz;相对于机床静态定位精度,线性轴采集精度达到±2μm,旋转轴采集精度达到±0.0025°。

微机控制气动比例阀位置和力反馈系统的研究

利用单片微机控制脉宽调制式气动比例压力阔系统，采用位置闭环和力闭环控制，有效地克服比例压力阔的非线性及空气介质压缩性的影响，满足气动缸活塞的精确定位和输出高精度压力的要求。利用该系统控制精密研磨机的研磨压力和时间，利用单片机控制可控硅和伺服电机系统，从而控制研磨轮的转速，易于保证研磨的质量。

多基站下GPS/GLONASS单点定位在矿区中的应用

由于各种误差的影响,民用传统单点定位精度只有数十米量级,为了提高其定位精度,采用局域差分GNSS定位技术,用户站接收来自基准站提供的坐标改正数,进行改正可以消除大部分误差,精度可以得到一定的提高。根据某GNSS网中1个点的观测数据来模拟用户站,其他3个点模拟基准站进行定位解算。研究结果表明,局域差分单点定位精度可以提高到亚米级,在矿区定位和测量中有重要作用。

基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)技术应用于高层建筑动态监测具有其他传感器所不具备的独特优势。固定模糊度的精密单点定位(Precise Point Positioning-Ambiguity Resolution,PPP-AR)技术提高了单点定位的精度和可靠性。针对传统GNSS高层建筑动态监测方法的不足,提出了一种基于PPP-AR的组合高低频GNSS高层建筑动态监测新方法。基于高层建筑风振监测实验,将该方法与传统的差分定位方法、精密单点定位方法、加速度计方法进行对比分析。结果表明,新方法可以准确获取结构的似静态变形、振动变形以及结构的振动主模态信息。该方法既可以降低工程成本,又可以保障测量精度,具有良好工程应用价值。

多余长基线对高精度GPS数据解算的影响分析

针对现有GPS数据处理过程中多余长基线对高精度GPS数据解算影响方面研究较少,文中选择具有不同已知点分布的两种CORS网观测数据,并按照解算时间分为4h、6h、8h、12h、18h和24h共6个时段,以定量分析在不同已知点分布和解算时间时多余长基线对高精度GPS数据解算的影响。最终得出,多余长基线的存在会对GPS数据解算的精度产生影响,且随着解算时间的增加,其影响呈减小趋势;多余长基线的存在也会对解算结果产生较大影响,在已知点分布较差时,影响最大值达到了12.7mm,在已知点分布较好时最大值也达到了6mm,且在各时段内,影响均较为明显。因此在进行高精度GPS数据解算时,需考虑多余长基线的影响。

高采样率下BDS-3/BDS-2/GPS单频PPP定位性能研究

针对目前有关高采样率下北斗-3(BDS-3)单频精密单点定位(PPP)性能研究较少,未对高采样率下北斗-3/北斗-2/全球定位系统(BDS-3/BDS-2/GPS)单频精密单点定位性能展开研究的现状,本文基于非差非组合模型,结合抗差卡尔曼滤波理论对BDS-3/BDS-2/GPS高采样率下单频PPP定位性能展开详细研究。文章以定位精度与收敛速度作为评价指标,详细分析高采样率下BDS-3/BDS-2,GPS,BDS-3/BDS-2/GPS动静态单频PPP定位性能。实验结果表明,BDS-3/BDS-2的引入能够有效提升GPS单频动态PPP定位性能,其在东、北、天(E,N,U)方向贡献率分别为16%、5%、15%。

无人机视觉快速巡查系统建设方案

为提高无人机的定位精度、缩减影像数据后处理时间,提出基于GPS/IMU紧耦合定位技术。应用POS辅助光束法平差技术和CUDA技术实现影像快速拼接。实验证明该方案能够大幅提高无人机巡查效率,在辅助城市巡查管理中取得了显著成效。

农田重金属污染快速检测技术研究与应用

随着工业化和城市化的发展,农田重金属污染和治理问题日趋严峻,急需一种能够高效便捷地对多种农田重金属同时准确测定的新技术手段。本文利用高精度单波长X射线荧光分析,对涉及农田土壤领域重金属含量的快速检测进行了系统研究,研究表明基于单波长X射线荧光的重金属快检方案可有效解决当前农业土壤领域的多种重金属高效准确检测问题,数据质量表明重金属含量分析结果和标准值具有强相关性,其中土壤中镉、铅、砷的决定系数分别为0.9991、0.9996、0.9987,检测下限分别为0.06、1.55、1.02 mg/kg。与现行土壤法规限值相比,此方法可完全满足分析要求,而且可用于野外现场分析与应急检测。研究考察了方法精密度和测量时间、样品粒径、样品水分对结果的影响,以及方法对8种土壤类型13个样品的测量适用性,数据结果表明高精度单波长X射线荧光分析是农田重金属分析检测的利器,可满足当前农田监测土壤、环境应急、环境治理的重金属检测需求,具有良好的现场和应急应用的前景。

高精度宽量程智能电能表研究

针对单相智能电能表多种电流规格带来的研发、生产以及产品型号维护工作量大等问题，本文设计了一种高精度宽量程单相智能电能表，依托于新一代计量芯片，解决了计量芯片与主控芯片的通讯5．3V电平与5V电平的匹配问题、采取多种措施有效降低了小电流误差跳变、单点校表生产工艺设计大大提高了生产效率。