多传感器高精度同步方法及其在移动测量的应用
发布时间：2021-05-20 01:49
多传感器集成及同步控制是移动测量的关键技术之一,控制移动测量的多传感器按照一定的“节拍”同步采集数据,使各传感器输出数据在时间上对齐,可以为数据处理服务器提供高精度的多传感器原始同步数据,减小数据配准误差,提高移动测量的精度。移动测量多传感器集成及同步控制取得了一定的进展,但仍然存在一些问题：一是缺乏精确的时间传递延时误差模型,通过该模型分析时间同步精度,确定核心器件的性能指标；二是针对移动测量这一背景,如何精确地控制多种传感器的数据同步采集；三是对传感器自身的延时分析不足,影响后续数据配准的精度。针对这些问题,本文从高精度时间基准的建立、时间传递和多传感器同步控制方法、传感器自身的延时标定和补偿方法等几个方面进行了深入研究。并以激光动态连续弯沉测量车为例,并进行了实验验证和分析。本文具体的研究工作如下：（1）分析了高精度时间基准的建立方法,建立了高精度时间基准。高精度时间基准是多传感器同步控制的基础,分析了传感器时间误差对后续数据配准的影响,介绍了常用的时钟基准建立方法,选取利用GPS输出的PPS脉冲驯化高稳石英晶体的设计方案建立高精度时间基准。详细阐述了以CPLD为控制核心,采用直...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 多传感器同步控制及其研究意义
1.1.1 多传感器集成的优势
1.1.2 移动测量系统及应用
1.1.3 移动测量系统常用的传感器
1.1.4 多传感器集成高精度同步控制研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多传感器集成移动测量系统的研究进展
1.2.2 多传感器同步控制的研究现状
1.2.3 存在的问题
1.2.4 研究目标
1.2.5 研究内容
1.3 论文组织结构
第2章 高精度时间基准的建立
2.1 计时工具的发展
2.2 时间系统和时间基准
2.3 时间系统精度的技术指标
2.3.1 时钟的稳定度
2.3.2 时钟的准确度
2.3.3 时钟的偏差
2.3.4 时钟的占空比
2.4 移动测量对时间基准精度的要求
2.5 满足移动测量应用需求的高精度时间基准的建立
2.5.1 常用的时钟产生方法
2.5.2 移动测量高精度时钟基准的建立
2.6 本章小结
第3章 时间传递及多传感器同步控制
3.1 时间传递接口
3.2 时间传递方法
3.3 移动测量多传感器同步控制方法
3.3.1 多传感器同步控制方法
3.3.2 多传感器集成同步控制器设计实现原理
3.4 时间传递误差分析
3.5 iScan应用实例
3.5.1 iScan设计原理
3.5.2 iScan实验结果
3.6 本章小结
第4章 传感器延时误差分析
4.1 传感器延时误差对移动测量的影响
4.2 光纤陀螺仪延时参数快速标定方法
4.2.1 光纤陀螺仪测试标准
4.2.2 光纤陀螺仪延时参数快速标定原理
4.2.3 光纤陀螺仪延时参数标定实验验证
4.3 传感器延时引起的配准误差的消除方法
4.3.1 时间偏移消除传感器延时引起的配准误差
4.3.2 硬件延时触发消除传感器延时引起的配准误差
4.3.3 硬件延时触发设计实现
4.4 本章小结
第5章 激光动态连续弯沉测量多传感器集成同步控制
5.1 弯沉测量的研究现状
5.2 激光动态连续快速弯沉测量原理
5.2.1 Winkler模型
5.2.2 激光动态连续弯沉测量系统架构
5.3 激光动态连续弯沉测量设计技术指标
5.4 激光动态连续弯沉测量多传感器集成及同步控制
5.4.1 传感器安装
5.4.2 传感器选型
5.4.3 多传感器集成及同步控制电路总体方案
5.4.4 多传感器同步控制电路设计
5.4.5 光纤陀螺仪延时参数的标定及与其它传感器同步
5.4.6 同步控制器的工作过程
5.5 实验验证结果及分析
5.5.1 时间基准精度实验测试验证
5.5.2 光纤陀螺仪标定方法实验验证
5.5.3 脉冲延时触发实验验证
5.5.4 弯沉测量结果
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 论文总结
6.2 本文创新点
6.3 研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文与科研情况
附录 同步控制器电路板实物照片
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤陀螺仪关键参数快速标定方法[J]. 李清泉,陈小宇,毛庆洲,李必军. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(11)
[2]用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程[J]. 李莉,孙立军,谭生光,宁国宝. 同济大学学报(自然科学版). 2013(05)
[3]中海达一体化三维移动测量系统iScan[J]. 翁国康,杨晶,陈力,陈号. 测绘通报. 2013(04)
[4]基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型[J]. 陈强,刘丽瑶,杨莹辉,李艳娜. 铁道学报. 2012(12)
[5]2011-2012测绘学科发展研究综合报告（下）[J]. 宁津生,王正涛. 测绘科学. 2012(04)
[6]2011-2012测绘学科发展研究综合报告（上）[J]. 宁津生,王正涛. 测绘科学. 2012(03)
[7]新地理信息时代的信息化测绘[J]. 李德仁,王艳军,邵振峰. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(01)
[8]新型原子钟发展现状[J]. 张首刚. 时间频率学报. 2009(02)
[9]GPS/SINS组合系统时间同步误差的分析与验证[J]. 杨涛,王玮,朱智勤. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(10)
[10]基于数字锁相原理的GPS高精度同步时钟产生新方法[J]. 李泽文,姚建刚,曾祥君,邓丰,楚湘辉. 电力系统自动化. 2009(18)
博士论文
[1]大型物理实验装置高精度时间同步技术研究[D]. 李成.中国科学技术大学 2012
[2]车载测量系统数据处理若干关键技术研究[D]. 邹晓亮.解放军信息工程大学 2011
硕士论文
[1]时间频率同步的优化控制方法研究[D]. 尚红娟.西安科技大学 2010
[2]基于GPS的高稳频率源设计与实现[D]. 张露.电子科技大学 2010
[3]无线传感器网络时间同步的研究[D]. 孙佳伟.辽宁科技大学 2008
[4]星地时间同步技术的研究[D]. 张伦.西安电子科技大学 2008
[5]基于GPS的高精度时间同步系统的研究设计[D]. 贺洪兵.四川大学 2005
本文编号：3196843
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 多传感器同步控制及其研究意义
1.1.1 多传感器集成的优势
1.1.2 移动测量系统及应用
1.1.3 移动测量系统常用的传感器
1.1.4 多传感器集成高精度同步控制研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多传感器集成移动测量系统的研究进展
1.2.2 多传感器同步控制的研究现状
1.2.3 存在的问题
1.2.4 研究目标
1.2.5 研究内容
1.3 论文组织结构
第2章 高精度时间基准的建立
2.1 计时工具的发展
2.2 时间系统和时间基准
2.3 时间系统精度的技术指标
2.3.1 时钟的稳定度
2.3.2 时钟的准确度
2.3.3 时钟的偏差
2.3.4 时钟的占空比
2.4 移动测量对时间基准精度的要求
2.5 满足移动测量应用需求的高精度时间基准的建立
2.5.1 常用的时钟产生方法
2.5.2 移动测量高精度时钟基准的建立
2.6 本章小结
第3章 时间传递及多传感器同步控制
3.1 时间传递接口
3.2 时间传递方法
3.3 移动测量多传感器同步控制方法
3.3.1 多传感器同步控制方法
3.3.2 多传感器集成同步控制器设计实现原理
3.4 时间传递误差分析
3.5 iScan应用实例
3.5.1 iScan设计原理
3.5.2 iScan实验结果
3.6 本章小结
第4章 传感器延时误差分析
4.1 传感器延时误差对移动测量的影响
4.2 光纤陀螺仪延时参数快速标定方法
4.2.1 光纤陀螺仪测试标准
4.2.2 光纤陀螺仪延时参数快速标定原理
4.2.3 光纤陀螺仪延时参数标定实验验证
4.3 传感器延时引起的配准误差的消除方法
4.3.1 时间偏移消除传感器延时引起的配准误差
4.3.2 硬件延时触发消除传感器延时引起的配准误差
4.3.3 硬件延时触发设计实现
4.4 本章小结
第5章 激光动态连续弯沉测量多传感器集成同步控制
5.1 弯沉测量的研究现状
5.2 激光动态连续快速弯沉测量原理
5.2.1 Winkler模型
5.2.2 激光动态连续弯沉测量系统架构
5.3 激光动态连续弯沉测量设计技术指标
5.4 激光动态连续弯沉测量多传感器集成及同步控制
5.4.1 传感器安装
5.4.2 传感器选型
5.4.3 多传感器集成及同步控制电路总体方案
5.4.4 多传感器同步控制电路设计
5.4.5 光纤陀螺仪延时参数的标定及与其它传感器同步
5.4.6 同步控制器的工作过程
5.5 实验验证结果及分析
5.5.1 时间基准精度实验测试验证
5.5.2 光纤陀螺仪标定方法实验验证
5.5.3 脉冲延时触发实验验证
5.5.4 弯沉测量结果
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 论文总结
6.2 本文创新点
6.3 研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文与科研情况
附录 同步控制器电路板实物照片
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤陀螺仪关键参数快速标定方法[J]. 李清泉,陈小宇,毛庆洲,李必军. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(11)
[2]用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程[J]. 李莉,孙立军,谭生光,宁国宝. 同济大学学报(自然科学版). 2013(05)
[3]中海达一体化三维移动测量系统iScan[J]. 翁国康,杨晶,陈力,陈号. 测绘通报. 2013(04)
[4]基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型[J]. 陈强,刘丽瑶,杨莹辉,李艳娜. 铁道学报. 2012(12)
[5]2011-2012测绘学科发展研究综合报告（下）[J]. 宁津生,王正涛. 测绘科学. 2012(04)
[6]2011-2012测绘学科发展研究综合报告（上）[J]. 宁津生,王正涛. 测绘科学. 2012(03)
[7]新地理信息时代的信息化测绘[J]. 李德仁,王艳军,邵振峰. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(01)
[8]新型原子钟发展现状[J]. 张首刚. 时间频率学报. 2009(02)
[9]GPS/SINS组合系统时间同步误差的分析与验证[J]. 杨涛,王玮,朱智勤. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(10)
[10]基于数字锁相原理的GPS高精度同步时钟产生新方法[J]. 李泽文,姚建刚,曾祥君,邓丰,楚湘辉. 电力系统自动化. 2009(18)
博士论文
[1]大型物理实验装置高精度时间同步技术研究[D]. 李成.中国科学技术大学 2012
[2]车载测量系统数据处理若干关键技术研究[D]. 邹晓亮.解放军信息工程大学 2011
硕士论文
[1]时间频率同步的优化控制方法研究[D]. 尚红娟.西安科技大学 2010
[2]基于GPS的高稳频率源设计与实现[D]. 张露.电子科技大学 2010
[3]无线传感器网络时间同步的研究[D]. 孙佳伟.辽宁科技大学 2008
[4]星地时间同步技术的研究[D]. 张伦.西安电子科技大学 2008
[5]基于GPS的高精度时间同步系统的研究设计[D]. 贺洪兵.四川大学 2005
本文编号：3196843
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