神经网络在校正传感器非线性度方面的研究

BP神经网络及其改进算法虽然在测量准确度方面有所改善,但结构的不确定性、训练时间长的缺点限制了其在现场测量系统的应用。在引入LM算法的同时,通过分段的方法对其缺陷进行了改进。仿真结果证明了该方法具有收敛速度快、实时性强的特点。

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

资源三号测绘卫星为了获取较大的幅宽和较高的空间分辨率,其三线阵相机和多光谱相机采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面影像。如直接提供分片的CCD影像产品,用户难以使用。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题,拼接后的影像不仅视觉无缝,同时几何无缝。该产品同时解决了多光谱波段间配准的问题,且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计。该产品消除了大部分畸变,故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行验证,试验区三线阵传感器校正产品RFM替代精度优于1%像元,无地面控制点立体定位精度优于15 m,带控制点平面误差在3 m以内,高程误差在2 m之内,且三线阵平差平面定位精度要优于两线阵。

基于传感器校正与融合的农用小型无人机姿态估计算法

实时姿态信息获取是运用农用小型无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)进行变量作业控制的重要环节,本文采用STM32单片机、微机电系统(Micro-electro mechanical system,MEMS)加速度计、陀螺仪、磁强计和无线收发模块设计出农用小型无人机姿态实时解算系统,文中对三轴数字传感器的校正方法以及基于四元数和梯度下降法的多传感器融合姿态估计做了详细地介绍与推导.结果表明,在72 MHz时钟频率下模拟集成电路总线(Inter-integrated circuit,IIC)传感器数据采集及滤波消耗6.2 ms,迭代步长β取0.8,一次姿态解算消耗约0.96 ms,数据更新频率可达100 Hz,能满足实时性要求.经测试在静态时俯仰角和翻滚角输出的平均绝对误差小于1.5,偏航角平均绝对误差小于2.9,小幅震动条件下的俯仰角、翻滚角和偏航角平均绝对误差增加1～2左右.这表明该传感器校正方法与姿态融合算法实用有效,能为农用小型无人机的飞行控制与变量作业实施提供准确的姿态数据.

传感器校正的优化灰色神经网络建模方法研究

随着测试技术的发展,传感器被广泛应用于各种精密测量与检测领域。由于受到被测量对象、测量环境等因素影响,其输入输出特性会产生各种误差。提出了一种基于神经网络优化的灰色GM(1,N)系统的非线性传感器的校正方法,使得通过该方法补偿的位移传感器具有理想的输入输出特性。将传感器校正过程分为数学表达式求解环节和误差逼近环节。首先将实验数据进行统一化数据处理,提出灰色GM(1,N)模型的优化灰色系数矩阵求解方法以及利用BP神经网络的非线性映射特性来求取灰色模型的合理初始条件(1,C),弥补GM(1,N)模型自身模型求解的缺陷,获得高精度的传感器校正数学函数表达式。然后,利用RBF神经网络良好的局部逼近能力对残差修正,实现传感器校正的精度要求。最后,推导出优化后的合并模型,实现对传感器的校正。与其他信息融合技术相比,该方法能给出传感器校正数学函数表达式,充分利用各模型的优点,在小样本、贫信息的情况下依然可以获得很高的校正精度。实验证明该优化模型的模型精度为99.8%,模型平均残差约为5.5 nm,模型精度满足要求,方法切实有效。

资源三号卫星传感器校正产品定位精度验证与分析

在已有对资源三号(ZY-3)卫星遥感影像质量初步验证工作的基础上,选择同时具有平地和山地的典型实验区影像,进一步深入研究并验证ZY-3卫星传感器校正产品的定位精度。以在实验区外业测量的高精度GPS点作为控制点及检查点,通过区域网平差算法对传感器校正产品自带的有理多项式系数进行精化,消除系统误差;通过自动生成数字表面模型(DSM)和正射影像(DOM),验证其平面测图和立体定位精度,分析地形、控制点数量与分布对精度的影响。实验结果表明:在地形平坦地区,ZY-3卫星数据的平面定位精度可达1.476 m,高程定位精度可达2.213 m;在地形起伏较大的山区,平面定位精度可达1.506 m,高程定位精度可达2.895 m。该精度能满足1∶5万比例尺DEM及DOM制作要求,并可用于1∶2.5万比例尺地形图的修测。

三轴加速度传感器校正方法研究

加速度是研究汽车安全的重要数据来源,而要获得可靠的加速度参数则要求加速度传感器有较高的精确性,针对三轴加速度传感器基本标定和坐标轴不垂直的校正问题,设计了相应的加速度传感器校正模型和模型求解算法,并通过实际测试对比加速度传感器在校正前和校正后的精度,从而来验证校正方法的可用性。经过该方法校正的多轴加速度传感器可以将不垂直性带来的测量误差减小到±2%以内,能满足多种实际工程测量的需求。

中值滤波方法在燃气涡轮传感器数据校正中的应用研究

分析了发动机测量信号滤波需求,设计了针对传感器数据校正的中值滤波器和快速算法,给出了模拟发动机故障和变工况试验情况下的传感器输出,给出了滤波比较研究结果。数值实验和实际应用于涡轮试验测量数据滤波的结果表明,中值滤波器对于脉冲噪声可以完全剔除,对随机噪声也具有较好的抑制效果,并能够较好保持信号中的陡峭边沿等趋势成份。

资源三号卫星传感器校正产品的精度评估

分别选取资源三号(ZY-3)卫星平地和山地区域的前后视影像,量测20个GPS点作为控制点和检查点,对卫星传感器校正产品定位精度进行验证。通过区域网平差算法对传感器校正产品(SC)自带的有理函数模型(RPC)进行优化,消除系统误差。实验结果表明:在地形平坦地区ZY-3卫星SC产品的平面定位精度可达3.275 m,高程定位精度可达1.686 m;在地形起伏较大的山区平面定位精度可达4.335 m,高程定位精度可达3.628 m,满足1∶50 000地形图测绘的要求。

传感器校正及融合的实现技术

讨论了在普通传感器的基础上,运用灵活的软件手段,建立一个智能化的神经传感器系统.采用VisualC++语言对RS485处理,可以实现对系统的微机监控.

基于移动锚节点的无线传感器网络节点坐标校正

提出一种通过测量移动锚节点的方位信息校正无线传感器网络中传感器节点坐标的算法.对于锚节点位置精确已知、概率分布已知和完全未知等情况,首先给出了传感器节点的定位方法,然后从理论上分析了传感器节点的定位误差,最后提出了传感器节点在不同坐标轴上坐标的独立校正方法.仿真结果表明,所提算法能够有效避免错误校正的发生,提高了传感器节点的位置精度.

基于地磁辅助的弹载两轴陀螺传感器校正方法研究

为解决弹载环境下两轴陀螺传感器难以实现三轴校正的问题,提出基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法。建立两轴陀螺传感器测量误差模型,由单轴地磁信号解算得到弹丸x轴角速率,解决了因陀螺传感器量程限制而无法测量低旋弹丸x轴滚转角速率的问题;研究线性最小二乘模型和卡尔曼滤波模型校正两轴陀螺传感器相关参数的方法,数值仿真分析弹丸x轴角速率解算误差和陀螺传感器测量噪声对校正结果的影响;半实物仿真模拟两轴陀螺传感器在工程中的应用,研究基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法校正效果。数值仿真结果表明:当弹丸x轴角速率解算误差在0. 261 8 rad/s以内且当陀螺传感器测量噪声在0. 001 6 rad/s以内时,经过校正后,弹丸y轴和z轴角速率校正误差在0. 01 rad/s以内。半实物仿真结果表明:当弹丸x轴角速率解算误差在0. 8 rad/s以内时,两种校正模型均能将陀螺传感器的测量误差从-0. 30～-0. 05 rad/s范围减小到-0. 02～0. 02 rad/s范围内。数值仿真和半实物仿真结果证明:基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法具有较好的校正效果。

一种图像传感器灰度响应非线性现象校正方法

图像传感器校正方法是提高图像传感器输出图像质量的关键手段。针对传统图像传感器校正方法只是单一的对图像传感器非均匀性或者非线性进行校正且通用性较差的问题,基于光子转换理论提出了一种图像传感器灰度响应非线性现象校正方法。针对一款科学级CCD与一款科学级CMOS图像传感器作为实验对象进行校正。实验结果表明,该方法可以同时对图像传感器的非均匀性及非线性现象进行校正,校正后图像传感器输出图像的对比度及均匀性得到显著提升。此外,该算法对CCD图像传感器及CMOS图像传感器均有校正效果,具有明显的通用性。

基于支持向量机的电容式压力传感器建模方法

将支持向量机(SVM)引入传感器建模研究中,这里,SVM作为校正误差的一个逆模型。SVM有效地解决了小样本学习问题,因此,该方法对试验数据无特殊要求。最后,电容式压力传感器(CPS)建模试验结果证明了该方法的可行性和高效性。

基于传感器矫正的汽车双重防盗系统设计

汽车防盗系统依靠报警设备进行被动的防盗,依靠GPS的网络型防盗受到信号覆盖区域的影响性较大,价格较高,防盗方式单一。为了提高防盗性能,提出一种PSO-BP传感器校正的汽车双重防盗系统设计方法,使用优化后的神经网络对安装在车辆上的速度传感器与超声波传感器进行输出校正,提高传感器信号的准确率,使用TC35i通信模块,建立GSM网络的防盗信号,加入了加速度传感器对汽车被盗后的速度进行网络跟踪与报警。实验证明,经过优化神经网络传感器校正后的汽车防盗系统不但在不同的环境下能够准确对汽车被盗进行准确报警,还能实现良好的人车交互能力,具有很强的使用价值。

大幅宽面阵相机多片探测器影像拼接方法

大幅宽面阵相机通常采用多片探测器拼幅成像的方式来增大幅宽。为了提高数据的使用效率,用户要求提供几何无损和视觉无缝的拼接产品。由于分片探测器间重叠区域小甚至无重叠区,拼接后影像畸变增大等原因,传统像方拼接方法难以适用。针对此问题,文章提出一种基于传感器校正的大幅宽面阵相机多片探测器影像高精度几何拼接方法。该方法首先根据卫星相机分片探测器的物理结构及其成像几何特性,虚拟一个完全理想的无畸变面阵影像,影像覆盖范围与原始分片探测器影像覆盖范围相同;在严格标定分片探测器像元指向的基础上,建立虚拟影像与原始分片影像的像点坐标换算关系,并将原始分片影像的像点灰度值赋给虚拟影像对应像点,进而实现对分片影像的无缝拼接和畸变校正。经对仿真数据和在轨数据的试验验证,结果表明:对于不同探测器拼接方式和搭接区重叠情况,文章中所提方法可获得视觉无缝和几何无损的拼接影像,影像的片间拼接精度和影像内部几何畸变均优于1个像素。

基于LabVIEW的最小二乘法校正在控制中的应用

在自动控制系统中传感器的非线性特性和测量的准确性直接影响设备的控制精度,尤其是针对特殊测量而设计的传感器需要有自动校准功能以提高测量的准确性。工业自动化领域对设备级的控制大量采用可编程逻辑控制器PLC进行控制,然而PLC通常不具备非线性传感器自动校准所要求的数据计算能力。采用PLC同时采集被校准传感器的输出值和标准传感器的输出值,再将2个传感器的输出值传给LabVIEW上位机。基于LabVIEW设计的非线性传感器校正仪采用回归分析技术,应用最小二乘法原理,上位机对传感器的输出值进行拟合,得到满足精度要求的最佳拟合方程及最佳拟合系数。通过LabVIEW上位机与PLC的数据通讯,LabVIEW上位机将拟合系数回传给PLC,PLC利用拟合系数实现对被校传感器的校正。

双循环结构高动态滚动时域自主姿态估计

为了解决基于陀螺/三轴磁强计自主姿态估计在线易受干扰、实时性较差的问题,提出了一种基于双循环结构的高动态滚动时域飞行器自主姿态估计方法以提高系统精度和抗干扰能力,并且满足高动态应用场景。首先,建立姿态估计以及三轴磁强计在线校正两个独立的单元,并通过构建残差集的方法将两者有机融合,使得每个滤波器具有不同的更新频率、较低的状态阶数,以提高整体系统实际可用性;然后,利用陀螺与三轴磁强计的异步特性,在灵敏度矩阵的基础上构建高动态滚动时域估计方法,进一步优化了系统的实时性;最后,通过仿真实验证明,所提方法提高了系统在线运行精度,减少了计算等待时间,满足高动态、高精度应用场景需求。

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法

加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型。在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。

自动图像校正原理与方法及在火车导轨图像测量中的应用

提出了一种操作简便的隐参数校正方法。通过校正板上特征点的世界坐标和对应的畸变图像中的图像坐标求出两坐标系之间的转换矩阵元素——隐参数，再由隐参数将被测图像还原到世界坐标系中，得到相当于摄像机在与测量平面垂直并且镜头不存在任何畸变的情况下拍摄得到的图像，并进行图像测量。将此方法应用于火车导轨磨耗图像测量中，现场测试的结果表明，图像校正精度可达0．2mm，测量系统精度达到0．5mm，符合标准要求。

资源三号测绘卫星传感器校正产品生产方法研究

分析了资源三号测绘卫星影像产品的高精度要求和几何处理的关键问题,提出了基于虚拟TDI CCD阵列重成像技术的传感器校正产品生成方法。尤其针对多光谱影像4个谱段采用同一虚拟TDI CCD,解决了谱段间几何配准问题。生产了河北安平地区三线阵及多光谱传感器校正产品,进行了平差实验和立体模型定向精度分析。利用传感器校正产品进行了数字表面模型(DSM)和数字正射影像(DOM)生产实验,并进行精度验证。结果表明,资源三号测绘卫星传感器校正产品的几何精度完全满足1∶5万立体测图要求。