高精度地形星载激光测高仪在轨几何标定方法

激光测高仪数字化标定方法由于标定频次高、人力物力消耗少等突出性优点越来越受到关注。本文提出了一种两步法的激光测高仪数字化标定方法,针对线性体制激光测高仪的几何定位模型,构建了关于翻滚角、俯仰角和测距系统误差的几何标定模型,并使用公开参考地形数据SRTM与高精度机载LiDAR点云进行了标定试验。与GF-14实际外场面探测器试验标定的数据比较分析。结果显示,本文提出的几何标定方法与地面探测器标定参数测角差异在0.5角秒以内,测距差异在0.2 m以内。通过独立数据验证标定结果的高程精度,本文提出的数字化标定方法和探测器标定方法的足印高程偏差表现出良好的一致性,两种方法标定所获取的足印高程与高精度机载点云高程的RMSE均优于0.3 m。本文方法在保证精度的同时,减少了人力物力的消耗,为星载激光测高仪在轨常态化标定提供了新的思路和方法。

基于机器视觉的低对比度工件轮廓尺寸标定方法

受照明不均匀和图像噪声的影响,低对比度工件的轮廓可能不连续且边缘模糊,导致尺寸参数标定结果误差增加,影响了工件尺寸参数的准确性。针对这个问题,引入机器视觉技术来改善工件轮廓的清晰度和准确性。首先,通过摄像机和相关设备的布置,获取工件的图像,针对低对比度可能存在的噪声,采用正交处理方法对图像进行降噪以提高图像质量;接下来,基于预处理图像提取工件表面形态与轮廓信息,为尺寸参数标定提供参考和基准。为了进行标定,采用一维标靶的设计,建立相机平面到一维标靶平面的空间映射路径。在这个映射路径下将工件轮廓映射到二维平面坐标上,实现尺寸标定。对比实验结果表明:设计的方法应用效果良好,可以标定低对比度工件轮廓尺寸,标定后的工件轮廓尺寸与设计值的误差小于1 mm,提高工件的加工、生产制造精度。

大视场相机最优投影模型识别及星光标定方法

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过将光束平差算法与北方苍鹰寻优策略相结合,对投影模型调节系数、相机内方位参数、相机外方位参数及镜头畸变系数同步优化,直到星点像面重投影均方根误差达到全局最小,得到最优投影模型及其参数。实测实验表明,大视场角相机星光标定后,星点像面坐标的重投影均方根误差为1/9 pixel。在连续帧星光标定实验中,通过卡尔曼滤波算法对相机参数随机误差进行了有效消除。该方法可在相机星光标定过程中识别最优投影模型并标定全部成像参数,具备连续帧标定及参数校准能力。

有机无机混合肥料离散元参数标定方法研究

[目的]在有机无机混合肥料仿真试验中,传统参数标定方法待标定参数多,标定过程复杂。本文根据有机肥对无机肥颗粒黏附特性,提出一种新的离散元仿真接触参数标定方法。[方法]利用自由落体碰撞试验、静摩擦试验、滚动摩擦试验对复合小球和钢的接触参数进行校准;设计Plackett-Burmen Design试验、爬坡试验和Box-Behnken响应面试验,得到混合肥料接触模型最优参数,通过堆积角对比试验、有机肥和无机肥混合比例预测试验、撒肥盘颗粒分布对比试验验证最优参数。[结果]复合小球与钢的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.323、0.776、0.255;有机肥肥料之间最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.40、0.70、0.14;有机肥与钢板之间的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.44、0.70、0.15;Hertz-Mindlin with JKR模型参数为0.017。最优参数进行对比验证堆积角的相对误差为1.05%,最优参数能预测不同混合比例肥料的堆积角,撒肥盘抛撒试验列分布最大相对误差为35.95%,平均误差15.86%。[结论]试验结果验证了标定方法正确性,同时为后续有机肥-无机肥-机械互作系统研究提供依据。

触发式测头在机标定方法研究

触发式测头是触发式在机测量系统的重要组成部分,对测头进行有效标定可以提高在机测量精度。触发式测头在机标定包括测头预行程误差标定和测头空间位置标定,为剥离测量系统空间误差,基于齐次坐标变换建立测量系统空间误差模型,在此基础上提出了利用标准球进行标定的触发式测头预行程误差标定方法和测头空间位置标定方法。对基于金刚石车床的触发式在机测量系统进行测头标定,利用在机测量系统对平面、柱面与球面特征进行在机测量,测量结果验证了标定方法的有效性。

无人机空中激光雷达拍摄图像目标自标定方法

激光雷达在作业前需要进行准确的标定,否则很容易导致拍摄出来的图像发生畸变。为保证拍摄质量,针对传统标定方法精度不足的问题,研究一种无人机空中激光雷达拍摄图像目标自标定方法。针对机载激光雷达拍摄到的目标点云图像实施去噪处理。利用深度学习中的KCRNet网络构建一种点云匹配模型,实现特征点云匹配。以特征点对为基础,构建标定参数优化模型。利用遗传算法对模型进行求解,得出最优标定参数,完成无人机空中激光雷达拍摄图像目标自标定。结果表明:所研究方法标定后,粗差率相对更小,最高值仅为2.6%,标定精度均值为99.2%,标定时间均值仅为5.0 s,由此说明该方法的标定效果更好,使得拍摄出来的图像质量更高。

基于Huang-Faugeras约束的相机分步自标定方法

提出一种运动变焦相机分步自标定的方法 .因相机在运动过程中其纵横比、主点固定不变 ,可以事先标定 ;在假设像素无扭曲的情况下基于Huang Faugeras约束线性求解焦距 ,只需输入基础矩阵 ,不必预先进行任何类型的投影阵分解或投影束校正 .线性求解焦距避免了非线性法的不稳定性 ,实际数值实验表明文中方法简单实用 .

基于GNSS-RTK定位的无人机L波段探空系统标定方法

随着我国北斗卫星导航探空观测系统升级换代工作逐步推进,降低L波段探空系统测风数据差异的需求尤为迫切。利用无人机GNSS-RTK定位信息研究新的标定方法,相较传统标定手段,避免人为因素干扰、极大的降低测量误差,新的标定方法更加科学有效,对保证测风数据的有效性,提高高空气象观测数据质量具有重要应用意义。

一种动基座下设备姿态关系的标定方法

惯性测姿设备应用于动基座条件下的姿态测量时,其姿态角通过光电准直经纬仪等光学设备向目标传递。为了确保传递精度,惯性测姿设备与姿态传递设备之间的姿态关系需进行标定。动基座下,光电准直经纬仪对准惯性测姿设备的基准立方镜测量,利用同步数据采集器对惯性测姿设备、伺服稳定平台和光电准直经纬仪进行同步数据采集,依据姿态角的坐标转换建立传递方程组,通过求解方程组中的未知参数,实现惯性测姿设备和传递设备之间姿态关系的动态标定。利用惯性测姿设备和传递设备进行试验,验证了该动态标定方法的可行性。

强流脉冲束流位置探测器标定技术

电子直线感应加速器性能提升对束流探测器提出了高精度测量要求,由此不仅要求高精度的探测器设计装配技术,而且也要求探测器的准确标定。从强流脉冲束流位置探测器测量原理出发,从理论和实验两方面开展强流脉冲束流位置探测器标定技术研究。在理论上采用解析方法,分析了不同的计算处理方法和标定方法的标定效果,提出了特征平面标定,在建立的位置标定系统上,对用于多脉冲电子直线感应加速器的No.23电阻环进行了标定实验研究,实验结果验证了理论分析结果,根据理论和实验研究结果,确定了强流脉冲束流位置探测器标定方法。

高氡浓度地震监测泉在标准仪器校准方法中的应用研究

基于水氡浓度为20000~100000 Bq·m^(-3)的新09泉、新10泉和新15泉,利用国际刻度参考装置Alpha GUARD测氡仪及其水氡测量组件,开展标准仪器传递校准实验研究,校准K值相对误差分别为3.60%、-0.81%及2.09%。实验结果与氡气固体源校准结果对比表明,水氡浓度在20000 Bq·m^(-3)以上水样可以通过标准仪器校准新方法检验,且利用不同水氡浓度的泉水不会影响校准结果准确性。新疆地球物理观测中心可利用高氡浓度的日常监测泉,将Alpha GUARD测氡仪作为标准仪器对FD-125型氡钍分析仪进行校准,从而替代固体氡源校准。本研究为地震监测氡观测的校准新方法操作技术规程及推广试用提供了数据支撑。

海洋电导率传感器动态标定方法研究

针对海洋电导率传感器动态响应特性测试需求,使用水文传感器时间常数测量装置对典型海洋电导率传感器进行了测试。通过实验,分析得到时间常数特性,总结提出动态标定方法,并全面准确地进行了测量不确定度评定。结果表明:时间常数与电导率阶跃大小无关,与运动速度符合特定函数关系,因此可以选择比较稳定的8 mS/cm~12 mS/cm中的任一点作为电导率阶跃标定点,用运动速度与时间常数的函数关系作为动态标定结果;各速度点时间常数测量结果的相对扩展不确定度优于7.4%,小于其最大允许误差±10%。

超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度试验方法的研究

为了解决合金钢构件布氏硬度无损、在线、在役定量监/检测问题,构建并使用先进临界折射纵波参量试验装置,开展了超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度的试验,测量超声临界折射纵波在合金钢标定试件上的传播特性参量,计算评定布氏硬度所需的检测参量,即声速及衰减系数。通过改变收、发探头前沿间距和标定试件的显微织构,观察上述变化对超声波传播特性参量的影响,遴选并评定合金钢标定试件布氏硬度敏感检测参量,建立了临界折射纵波定量评定45#钢标定试件近表层布氏硬度标定映射关系的数学模型,并验证其预测准确度。结果表明,试验所得的临界折射纵波检测参量对标定试件布氏硬度的敏感程度不同,声速与布氏硬度具有较强的关联性,且声速预测模型的测量误差为实际应用的10%,满足要求;而衰减系数不能作为评价合金钢近表层布氏硬度性能的检测参量。本研究为采用超声无损检测方法评定合金钢构件布氏硬度提供了一定的借鉴。

结构光自标定方法综述

相机—投影仪结构光系统标定是三维重构、三维测量等操作的基础,标定精度直接决定了重构与测量精度。基于标定物的传统标定方法精度高但过程繁杂,自标定方法操作简单,可以满足一些特殊场景的需要,但数学模型复杂且精度与鲁棒性较差。针对当前结构光自标定方法进行了系统综述,对不同自标定方法进行分类归纳,对结构光完全自标定重点论述,且对系统重构效果进行比对。最后,提出了结构光自标定方法存在的问题与挑战,及未来可能的发展方向。

基于大电流通态压降法的SiC MOSFET模块结温标定方法研究

本文提出了一种应用在大电流通态压降法测量SiC MOSFET模块结温中的低自热标定方法。针对标定过程中的模块电压漂移现象,采用SiC MOSFET模块热-电耦合模型对其温升过程进行仿真并找出导致电压漂移的诱因。为了降低标定短脉冲下的通态压降不稳定和自发热导致的SiC MOSFET模块电压漂移现象,根据热-电耦合模型的仿真结果设计了一种低自热标定方法,并设计实验进行验证。相比于传统的单脉冲标定方法,本文所提出的低自热标定方法自发热最大下降34%,模块自发热导致的结温监测误差由最初的26.9℃降低为7.6℃。

基于Halcon的相机标定方法研究与精度验证

机器视觉已经在现代工业测量领域中得到了广泛应用,而相机标定直接影响机器视觉的测量精度。通过搭建相机视觉实验平台,在分析了单目相机标定原理基础上,以GB050-2-7×7型圆点标定板为实验对象,利用Halcon软件对圆点标定板进行相机标定实验并验证测量精度。当采集的标定板图像数量为16时相机标定精度最优,此时相机的平均偏差为0.0707mm。在进一步测量实验中测量出标定板上7个特征圆点的直径平均值为19491mm,6个特征圆点之间的间距的平均值为2.0632mm,测量精度都高于0.1mm,验证了Halcon软件标定结果的测量准确性。

基于精密离心机的三轴硅微谐振加速度计标定方法

为更准确辨识三轴硅微谐振加速度计的误差系数,提高加速度计在飞行器上的加速度矢量测量精度,设计基于精密离心机的加速度计标定方法。分析硅微谐振加速度计的工作原理及误差项,在考虑离心机主要误差源的基础上建立包含零位偏移、标度因数、非正交安装误差、二次项误差与横向灵敏度的硅微谐振加速度计误差模型;设计离心机匀角加速度旋转的三姿态标定方法,在径向轴高g输入的同时,增加角加速度激励,可以更好标定加速度计横向灵敏度;对所提出的标定方法进行仿真,通过最小二乘法完成模型参数辨识。仿真结果表明,参数辨识相对误差可控制在2%以内,二次项系数与横向灵敏度辨识精度均小于1μg。

电容式MEMS陀螺电极间隙标定方法研究

该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙的测量与标定。基于陀螺工作原理建立了电极间隙理论分析模型,推导了电容间隙与输出电压之间的关系,搭建了电极间隙测量与标定平台,测量了多个陀螺不同电极的间隙,并与采用电容-电压(CV)分析仪、台阶仪的测试结果进行了对比。与CV分析仪测试方法相比,该方法可有效地避免寄生电容的影响,在寄生电容未知的情况下可准确测量出有效电极间隙,同时具有更高的分辨率。与台阶仪测试方法相比,该方法可以准确反映实际电极位置的间隙大小。被测陀螺的电极间隙理论设计值为2μm,采用该文提出的方法测试值分布范围为1.92~2.2μm,采用CV分析仪测试结果为2.004μm(寄生电容已知),采用台阶仪平均测试值为2.11μm。

一种考虑加表不对称误差的冗余惯组标定方法

使用冗余惯性器件的捷联惯组有效地提高了其可靠性,还能提高导航精度,但也同时对其标定技术提出了新的要求。提出了一种迭代式的冗余惯组分立标定方法,可消除加表不对称误差对标定造成的影响,提高标定精度。首先建立了基于方向余弦的惯性器件输入输出模型,用最优估计方法计算模型中各参数。其次,使用迭代方法消除由于加表刻度因数不对称造成的参数估计误差,且所提方法无需北向基准。试验结果证明,在整个5100 s的动态导航中使用所提方法后,全程位置精度均有所提升,并能将末端位置精度提升约400 m。

面向装配对接的双视觉测量试验系统优化标定方法

针对航空航天、轨道交通零部件装配对接测量与定位过程,为解决测量视场范围大、多种测量设备组合使用步骤烦琐等问题,对面向装配对接的双视觉测量系统标定方法进行了研究。通过构建双视觉测量系统模型,分析系统间各相机参数的关系,在单个双目系统中引入闭环约束,结合LM算法对单个双目系统中的相机参数进行优化,另外采用改进的EPnP算法对双视觉系统进行标定,并结合自行设计的双面一维靶标完成了双视觉系统的全局标定和坐标转换。模拟对接试验的结果表明,该优化标定算法在精度上优于传统算法,并在使用过程中简化测量步骤,提高测量效率。