华中科技大学武汉光电国家研究中心, 光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
雷达散射截面作为雷达目标识别的重要参数, 在实时获取运动目标的雷达散射截面(RCS)时存在实时性差的问题。针对运动的飞机雷达目标, 提出了一套利用MATLAB调用CST MWS实现太赫兹单站RCS的建模、计算和数据处理一体化的仿真方法, 并且实现了复杂目标的太赫兹RCS的实时获取, 仿真计算了F-16飞机和Su-27飞机的缩比模型的太赫兹RCS, 由MATLAB调用CST得到的RCS特性曲线与只用CST仿真的RCS特性曲线完全吻合, 且通过输入散射太赫兹波的方位角和俯仰角能正确输出实时太赫兹RCS。结果表明该方法能正确调用CST实现太赫兹RCS的实时获取, 验证了该方法的有效性、正确性以及便利性。
太赫兹 雷达散射截面 方位角 俯仰角 实时获取 terahertz radar cross section azimuth angle pitch angle real-time acquisition
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
针对运动物体空间多维位姿检测过程繁琐、设备笨重及昂贵等问题, 提出了一种可以完成运动体4个参数同时测量的光学非接触测量方法。该系统由旋转抛物面与平面构成的组合面型基准件和光学测头两部分组成。基于平面镜反射原理和组合面型基准件的面型特征, 分别建立了运动轴的俯仰角、偏摆角和二维位移的角度测量模型, 并完成了系统的精度评价与重复性实验。实验结果表明: 该系统的测角精度为1.5″, 位移精度为1 μm, 为机床误差辨识打下了基础。
组合面型 俯仰角 偏摆角 二维位移 combined surface pitch angle yaw angle two-dimensional displacement 红外与激光工程
2018, 47(7): 0717001
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于二维自准直仪和坐标系旋转变换矩阵, 提出一种高精度、高稳定性三维姿态角(偏摆角、俯仰角和滚转角)测量方法, 并设计了一种三维测角装置。介绍了该装置的工作原理和结构组成。建立了三维测角模型, 根据自准直测角原理和坐标旋转矩阵推导了理论算法。基于测量要求设计了光学系统, 采用现场可编程门阵列(FPGA)单芯片实现了实时双CMOS图像传感器的驱动成像、像点识别与细分定位、三维转角计算及与USB的快速通信。提出了三维测角装置的标定方法, 保证了实际设备参数与理论设计数据的统一。最后对提出的滚转角测量算法进行了实验验证, 并分析了影响测角精度的因素及其影响程度。标定和试验结果表明: 在±20′的视场范围内, 三维测角装置的偏摆角、俯仰角和滚转角的测量精度分别达到了2.2″, 2.5″和8.7″。该结果验证了设计的装置结构简单、稳定可靠、精度高, 且易工程实现三维姿态角的测量。
三维姿态角测量 角度测量装置 二维自准直仪 滚转角 俯仰角 偏摆角 标定 three-dimensional attitude angle measurement angle measuring device two-axis autocollimator roll angle pitch angle yaw angle calibration
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
根据平台和目标的位置、姿态信息, 利用旋转矩阵建立了运动平台目标引导模型。在此基础上进行仿真分析, 通过计算平台和目标数据存在不同水平误差条件下引导数据的精度, 研究了平台和目标数据对引导数据精度的影响。仿真结果表明, 对方位角引导数据精度影响较大的参数为平台经度, 纬度以及航向角; 对俯仰角引导数据精度影响较大的参数为平台经度、纬度、俯仰角以及横滚角; 对距离引导数据精度影响较大的参数为平台经度和纬度。
目标引导 运动平台 旋转矩阵 方位角 俯仰角 距离 target guiding motional platform rotation matrix azimuth elevation range 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081018
1 长春理工大学 机电工程学院,吉林 长春130022
2 哈尔滨工业大学 机械工程与自动化学院,黑龙江 哈尔滨150001
介绍一种基于双二维PSD实现大长度宽范围直线导轨俯仰角、偏摆角以及空间二维直线度等四个自由度在线测量的新型方法,对其测量原理进行了分析和论证,并建立了求取长直导轨俯仰角、偏摆角的数学模型和基于激光空间偏角修正基础上的二维直线度的数学模型;讨论了影响测量过程的各种因素,提出了消除其影响所应采取的措施。该测量方法提高了长直导轨直线度的测量精度和效率。
位置敏感探测器(PSD) 导轨 俯仰角 偏摆角 直线度 position sensitive detector(PSD) guide ditch error yaw error straightness error
俯仰角在许多领域都有着重要的应用,对其进行精确的测量就成为一个亟待解决的关键问题。分析了空间圆形目标的俯仰运动,并根据旋转轴是否通过其圆心将其分为两类。基于摄像机透视投影原理,提出了一种空间圆形目标俯仰角的测量方法,分别推导出了两种情况下俯仰角的计算公式。并通过实验,验证了该方法的可行性。该方法测量方便,计算精度较高,俯仰角测量绝对误差在0.2°以内,可以满足许多应用领域圆形目标俯仰角测量的要求。
俯仰角 圆形目标 透视投影 测量方法 pitch angle circular object perspective projection measurement method
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074
利用准直激光、单轴倾角仪和CCD摄像机建立了一种俯仰角组合测量系统以提高俯仰角测量的精度和稳定性。首先，给出了俯仰角组合测量模型，基于坐标旋转算法和迭代方法研究了俯仰角的组合测量原理。然后，采用蒙特卡罗法对影响组合测量系统精度的各个因素进行了全局灵敏度分析。结果表明，与目前工程测量中普遍采用的倾角仪直接测量俯仰角法相比，组合测量法能够获得更高的测量精度和稳定性。利用高精度三轴转台进行的俯仰角测量实验表明：±8°测量范围内，组合测量法误差绝对值最大为0.3 mrad，标准差为0.16 mrad。理论分析和实验结果证明，提出的组合测量法有效地提高了俯仰角测量精度和稳定性，适合工程上的测量需要。
俯仰角测量 CCD摄像机 组合测量 蒙特卡罗法 pitching angle measurement CCD camera combination measurement Monte Carlo method
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
航天遥感仪器的光学装调需要使用大型精密调节架,其俯仰角调节机构使用步进电机驱动,且传动比为非线性,因此控制难点在于如何以步进电机开环方式来实现调节架俯仰角的精确运动。通过对现有调节架的俯仰角运动机构进行建模分析,得到其运动学模型为偏心曲柄滑块机构。根据运动学公式,分析了当前使用的控制方法精度不高的原因,并提出了新的控制方法。在此基础上,为了验证新方法下调节架俯仰角的运行结果,引进了全新的测量工具——激光跟踪仪。根据测量结果,绘制出俯仰角的目标值和误差曲线图,分析误差规律并修正。
光学装调 精密调节架 俯仰角运动控制 激光跟踪仪 optical alignment precision stage motion control of pitching angle laser tracker
1 天津理工大学 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津 300191
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
提出了一种采用双目立体视觉测量技术来获得炮弹运行姿态的新方法。首先利用加权平均的方法求炮弹的质心,然后利用炮弹表面点到弹轴的距离相等的原理,用最小二乘拟合法推导出弹轴方程,得到弹轴矢量,最后通过建立弹轴矢量与姿态角之间的数学关系得到炮弹运行时的姿态角。仿真实验结果表明,该测量方法具有较高的精度,能满足远距离运动物体运动参数的测量要求。
双目视觉 光轴平行 炮弹 姿态测量 俯仰角 偏航角 binocular stereo vision parallel optical axis missile attitude measruement pitch angle yaw angle
为了解决红外告警系统中远距离目标测距的难题,提出了三站红外告警系统被动测距的方法.与单站多波段红外告警系统以及双站单波段或者双站多波段红外告警系统测距方法相比,此方法具有更高的测量精度及其在全方位上的一致性,应用前景广阔.仿真实验结果表明,三站之间的距离只要不小于900 m,系统将取得很高的测量精度.此外,还详细介绍了在多站中确认相同目标的方法.
红外告警系统 被动测距 辐射 方位角 俯仰角 IRST system Passive ranging Irradiance Azimuth angle Elevation angle
