激光跟踪仪高精度位姿测量技术研究
发布时间：2021-04-18 21:53
高精度位姿测量技术是近年来在精密工程测量领域的热门研究内容。近年来,随着我国大规模工业制造的开展,对装备制造业的支持与投入不断加大,各种高端工业装备的发展十分迅速。同时,作为该领域发展水平体现之一的精密测量技术也越来越得到重视,对测量的要求也不断提高,由于测量对象自身结构的多样性和运动状态的复杂性,测量时不仅要获取更高精度的位置信息,同时也需要获取姿态信息和对应的时间信息。现有位姿测量的手段和方法较多,但大多只针对某一具体应用环境,对于大尺寸工业装备的安装和检测缺乏统一的测量手段,能兼顾高精度和动态测量的要求。本文在总结和分析现有位姿测量方法基础上,结合大型科学工程建设、武器装备检测需求、载人航天工程等应用背景,提出了一套基于激光跟踪仪的位姿测量方法,本文的主要工作内容如下:1.归纳和总结了现有位姿测量技术,包括位姿测量中常用坐标系的定义方式、静态和动态位姿测量的原理和方法。以iGPS系统与经纬仪联合测量为例研究了基于立方镜的多传感器联合位姿测量方法,分析和推导了激光跟踪仪专用位姿测量附件的原理和计算模型。2.提出了一种基于激光跟踪仪对立方镜进行准直测量的静态姿态测量方法。立方镜姿态测...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
导弹发射初始姿态评定不管采用何种发射方式，导弹发射筒在发射过程中必须承担极高的温度、压力与冲击，
战略支援部队信息工程大学博士学位论文天线方向图主瓣最大辐射方向将偏离一定角度，使得方向图变得不对称。一般要求轴偏和横偏不大于 0.1 倍最短波长。馈源的调整首先需要对其位置和姿态进行实时测量，然后将测量结果反馈至伺服控制系统，由伺服控制系统实现馈源位姿的高精度调整，以准确保证馈源相心与焦点重合，如图 1.1 所示为 500 米射电天文望远镜 FAST 及其馈源舱[8-10]。
并对导弹发射中对发射装置引起的变形量（位置、姿态参数）进行实时测量，从而改进设计，以帮助提高导弹的发射精度和各项性能指标。另外，导弹在飞行过程中都有相应的制导系统来计算自身的速度与位姿，一旦与设计值的差值超出范围，则通过控制系统使其发生相应的改变以控制导弹飞行[11-18]。因此，在导弹设计研制过程中，也需要使用一定的手段来标定模拟导弹飞行运动时的位姿以评定精度。再如航天器交会对接，其关键技术之一即为高精度位姿测量技术。整个对接过程可分为四个阶段：远程导引、近程导引、最终逼近和交会对接。远程导引阶段指两个航天器相距较远时，由地面测控装备测量和控制追踪飞行器进行变轨，直至进入到其敏感器能捕获目标飞行器的距离，此时距离大致为 15-100km；近程导引阶段则通过追踪飞行器上的微波和激光雷达测量目标飞行器相对于自身的位置、姿态和运动参数，引导到距离目标飞行器0.5-1km 位置；最终逼近阶段则继续依靠测量和控制使追踪飞行器进一步靠拢目标飞行器，直至距离为 100m 左右，并保持相对速度稳定；交会对接则完成最后的对接任务，由两个飞行器上的摄影相机和激光测距仪等测量系统进行实时动态测量，包括距离、相对速度和姿态参数，并在发动机引导下完成最后逼近、撞击和锁紧，如图 1.3 所示[19-24]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进中位数方法的BDS卫星钟差数据预处理策略[J]. 王宇谱,张胜利,徐金锋,李博. 测绘科学. 2019(02)
[2]基于改进当前统计模型的容积卡尔曼滤波算法[J]. 刘国情,王悦,袁俊泉,郑岱堃. 空军预警学院学报. 2018(01)
[3]基于扩展卡尔曼滤波算法的飞行器姿态测量系统[J]. 曹阳. 数字通信世界. 2017(11)
[4]星上设备安装姿态高精度自动测量系统设计[J]. 杨再华,孙刚,隆昌宇,张春柳,闫荣鑫. 机械工程学报. 2017(20)
[5]精密工程测量技术及其发展[J]. 李广云,范百兴. 测绘学报. 2017(10)
[6]水平仪的发展及应用[J]. 马浩慧. 上海计量测试. 2017(04)
[7]一种新的航天器姿态快速测量方法[J]. 张杰,张巍,范生宏,王顺,鲁利刚. 无线电通信技术. 2017(04)
[8]基于GNSS的飞行器姿态确定算法研究[J]. 刘帅,赵国荣,王元鑫,曹唯一. 计算机与数字工程. 2017(06)
[9]空中飞行目标的三维姿态参数测量[J]. 李兴红,向茜. 导弹与航天运载技术. 2017(03)
[10]GPS姿态测量技术研究现状及发展趋势[J]. 孙立刚. 自动化应用. 2017(04)
博士论文
[1]中短程捷联惯导/GNSS导航系统关键技术研究[D]. 张百强.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]面向大型精密工程的六自由度测量技术研究[D]. 高扬.天津大学 2017
[3]激光跟踪仪高精度坐标测量技术研究与实现[D]. 范百兴.解放军信息工程大学 2013
[4]大型装备装配位姿视觉检测的关键技术研究[D]. 杨博文.南京航空航天大学 2013
[5]飞机大部件自动对接若干关键技术研究[D]. 朱永国.南京航空航天大学 2012
[6]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
[7]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[8]飞行目标位置和姿态光电测量技术的研究与应用[D]. 张志勇.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]斜十字飞行器姿态测量与控制方法的研究[D]. 马旭腾.西安理工大学 2017
[2]基于相位测距的激光测距仪设计与实现[D]. 黄俊明.北京邮电大学 2016
[3]激光跟踪仪快速跟踪测量关键技术研究[D]. 张逸飞.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于激光跟踪仪的某型号产品总装精测技术研究[D]. 颜丙聪.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于卫星授时的晶振驯服技术研究与实现[D]. 李猛.河北科技大学 2014
[6]基于GPS秒脉冲的恒温晶振驯服和自适应保持技术研究与实现[D]. 冯雪阳.电子科技大学 2014
[7]激光跟踪仪多路数据同步实时采集系统设计[D]. 周培松.合肥工业大学 2014
[8]基于激光跟踪仪的精密控制网建立及其精度分析研究[D]. 张三福.兰州交通大学 2014
[9]高精度三轴测试转台的研制[D]. 李凡.华中科技大学 2014
[10]近距离光电测距技术的研究[D]. 王飞.中北大学 2013
本文编号：3146234
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
导弹发射初始姿态评定不管采用何种发射方式，导弹发射筒在发射过程中必须承担极高的温度、压力与冲击，
战略支援部队信息工程大学博士学位论文天线方向图主瓣最大辐射方向将偏离一定角度，使得方向图变得不对称。一般要求轴偏和横偏不大于 0.1 倍最短波长。馈源的调整首先需要对其位置和姿态进行实时测量，然后将测量结果反馈至伺服控制系统，由伺服控制系统实现馈源位姿的高精度调整，以准确保证馈源相心与焦点重合，如图 1.1 所示为 500 米射电天文望远镜 FAST 及其馈源舱[8-10]。
并对导弹发射中对发射装置引起的变形量（位置、姿态参数）进行实时测量，从而改进设计，以帮助提高导弹的发射精度和各项性能指标。另外，导弹在飞行过程中都有相应的制导系统来计算自身的速度与位姿，一旦与设计值的差值超出范围，则通过控制系统使其发生相应的改变以控制导弹飞行[11-18]。因此，在导弹设计研制过程中，也需要使用一定的手段来标定模拟导弹飞行运动时的位姿以评定精度。再如航天器交会对接，其关键技术之一即为高精度位姿测量技术。整个对接过程可分为四个阶段：远程导引、近程导引、最终逼近和交会对接。远程导引阶段指两个航天器相距较远时，由地面测控装备测量和控制追踪飞行器进行变轨，直至进入到其敏感器能捕获目标飞行器的距离，此时距离大致为 15-100km；近程导引阶段则通过追踪飞行器上的微波和激光雷达测量目标飞行器相对于自身的位置、姿态和运动参数，引导到距离目标飞行器0.5-1km 位置；最终逼近阶段则继续依靠测量和控制使追踪飞行器进一步靠拢目标飞行器，直至距离为 100m 左右，并保持相对速度稳定；交会对接则完成最后的对接任务，由两个飞行器上的摄影相机和激光测距仪等测量系统进行实时动态测量，包括距离、相对速度和姿态参数，并在发动机引导下完成最后逼近、撞击和锁紧，如图 1.3 所示[19-24]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进中位数方法的BDS卫星钟差数据预处理策略[J]. 王宇谱,张胜利,徐金锋,李博. 测绘科学. 2019(02)
[2]基于改进当前统计模型的容积卡尔曼滤波算法[J]. 刘国情,王悦,袁俊泉,郑岱堃. 空军预警学院学报. 2018(01)
[3]基于扩展卡尔曼滤波算法的飞行器姿态测量系统[J]. 曹阳. 数字通信世界. 2017(11)
[4]星上设备安装姿态高精度自动测量系统设计[J]. 杨再华,孙刚,隆昌宇,张春柳,闫荣鑫. 机械工程学报. 2017(20)
[5]精密工程测量技术及其发展[J]. 李广云,范百兴. 测绘学报. 2017(10)
[6]水平仪的发展及应用[J]. 马浩慧. 上海计量测试. 2017(04)
[7]一种新的航天器姿态快速测量方法[J]. 张杰,张巍,范生宏,王顺,鲁利刚. 无线电通信技术. 2017(04)
[8]基于GNSS的飞行器姿态确定算法研究[J]. 刘帅,赵国荣,王元鑫,曹唯一. 计算机与数字工程. 2017(06)
[9]空中飞行目标的三维姿态参数测量[J]. 李兴红,向茜. 导弹与航天运载技术. 2017(03)
[10]GPS姿态测量技术研究现状及发展趋势[J]. 孙立刚. 自动化应用. 2017(04)
博士论文
[1]中短程捷联惯导/GNSS导航系统关键技术研究[D]. 张百强.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]面向大型精密工程的六自由度测量技术研究[D]. 高扬.天津大学 2017
[3]激光跟踪仪高精度坐标测量技术研究与实现[D]. 范百兴.解放军信息工程大学 2013
[4]大型装备装配位姿视觉检测的关键技术研究[D]. 杨博文.南京航空航天大学 2013
[5]飞机大部件自动对接若干关键技术研究[D]. 朱永国.南京航空航天大学 2012
[6]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
[7]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[8]飞行目标位置和姿态光电测量技术的研究与应用[D]. 张志勇.电子科技大学 2008
硕士论文
[1]斜十字飞行器姿态测量与控制方法的研究[D]. 马旭腾.西安理工大学 2017
[2]基于相位测距的激光测距仪设计与实现[D]. 黄俊明.北京邮电大学 2016
[3]激光跟踪仪快速跟踪测量关键技术研究[D]. 张逸飞.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于激光跟踪仪的某型号产品总装精测技术研究[D]. 颜丙聪.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于卫星授时的晶振驯服技术研究与实现[D]. 李猛.河北科技大学 2014
[6]基于GPS秒脉冲的恒温晶振驯服和自适应保持技术研究与实现[D]. 冯雪阳.电子科技大学 2014
[7]激光跟踪仪多路数据同步实时采集系统设计[D]. 周培松.合肥工业大学 2014
[8]基于激光跟踪仪的精密控制网建立及其精度分析研究[D]. 张三福.兰州交通大学 2014
[9]高精度三轴测试转台的研制[D]. 李凡.华中科技大学 2014
[10]近距离光电测距技术的研究[D]. 王飞.中北大学 2013
本文编号：3146234
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