这里小编给大家分享一些高精度弹体姿态测量系统图像畸变校正研究，本文共10篇，方便大家学习。
篇1：高精度弹体姿态测量系统图像畸变校正研究
高精度弹体姿态测量系统图像畸变校正研究
在以高速数字摄像机为核心的高精度弹体姿态测量系统中,对炸弹进行姿态测量时,成像光学系统的固有特性使得数字图像存在畸变.根据像差理论建立了三次多项式的.畸变校正模型,分析比较了不同的灰度重建方法的优缺点,进行了三次卷积法的灰度重建,并进行了仿真实验.校正后的图像可用于高精度的弹体姿态测量.
作 者：冀芳 张杰 陈贝 JI Fang ZHANG Jie CHEN Bei 作者单位：中国飞行试验研究院,西安,710089 刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)： 17(3) 分类号：V44 关键词：弹体姿态测量 畸变模型 畸变校正 三次多项式拟合 三次卷积法篇2：基于MEMS的姿态测量系统
基于MEMS的姿态测量系统
载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础.姿态测量有多种方式,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点,自古至今一直得到应用.本课题在此基础上,利用微机电系统(MEMS)技术,设计了由微机电传感器组合而成的.微型方位水平仪,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成.利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角.该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移,可进行全姿态动态连续测量,测角精度为±0.5°(俯仰和滚转)、±0.7°(航向).
作 者：朱荣 周兆英 作者单位：清华大学,精密仪器系MEMS实验室,北京,100084 刊 名：测控技术 ISTIC PKU英文刊名：MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 21(10) 分类号：V447 关键词：姿态测量 微机电系统(MEMS) 微加速度计 微磁强计篇3：多MEMS传感器姿态测量系统的研究
多MEMS传感器姿态测量系统的研究
提出利用多个MEMS传感器组合定姿的'方法,该方法利用加速度计的输出判断载体运动状态,采用EKF滤波算法对其状态进行估计,并在滤波算法中应用加速度计和磁强计组合计算所得的姿态信息作为对陀螺漂移的补偿,最后通过数据融合修正其姿态角.
作 者：高宗余 李德胜 GAO Zongyu LI Desheng 作者单位：北京工业大学机电学院,北京,100124 刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)： 17(3) 分类号：V249.32 关键词：惯性传感器 EKF滤波 MEMS 漂移 数据融合篇4：基于FPGA的高速高精度频率测量的研究
基于FPGA的高速高精度频率测量的研究
摘要：以FPGA为核心的高速高精度的频率测量，不同于常用测频法和测周期法。本文介绍的测频方法，不仅消除了直接测频方法中对测量频率需要采用分段测试的局际，而且在整个测试频段内能够保持高精度不变。又由于采用FPGA芯片来实现频率测量，因而具有高集成度、高速和高可靠性的特点。关键词：频率 测量 FPGA 高精度
引言
在电子测量技术中，测频是最基本的测量之一。常用的直接测频方法在实用中有较大的局限性，其测量精度随着被测信号频率的下降而降低，并且对被测信号的计数要产生±1个数字误差。采用等精度频率测量方法具有测量精度，测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化；并且结合现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）具有集成度高、高速和高可靠性的特点，使频率的测频范围可达到0.1Hz～100MHz，测频全域相对误差恒为1/1 000 000，
1 测频原理及误差分析
常用的直接测频方法主要有测频法和测周期法两种。(本网网收集整理)测频法就是在确定的闸门时间Tw内，记录被测信号的变化周期数（或脉冲个数）Nx，则被测信号的频率为：fx=Nx/Tw。测周期法需要有标准信号的频率fs，在待测信号的一个周期Tx内，记录标准频率的周期数Ns，则被测信号的频率为：fx=fs/Ns。这两种方法的'计数值会产生±1个字误差，并且测试精度与计数器中记录的数值Nx或Ns有关。为了保证测试精度，一般对于低频信号采用测周期法；对于高频信号采用测频法，因此测试时很不方便，所以人门提出等精度测频方法。
等精度测频方法是在直接测频方法的基础上发展起来的。它的闸门时间不是固定的值，而是被测信号周期的整数倍，即与被测信号同步，因此，测除了对被测信号计数所产生±1个字误差，并且达到了在整个测试频段的等精度测量。其测频原理如图1所示。
在测量过程中，有两个计数器分别对标准信号和被测信号同时计数。首先给出闸门开启信号（预置闸门上升沿），此时计数器并不开始计数，而是等到被测信号的上升沿到来时，计数器才真正开始计数。然后预置闸门关闭信号（下降沿）到时，计数器并不立即停止计数，而是等到被测信号的上升沿到来时才结束计数，完成一次测量过程。可以看出，实际闸门时间τ与预置闸门时间τ1并不严格相等，但差值不超过被测信号的一个周期。
设在一次实际闸门时间τ中计数器对被测信号的计数值为Nx，对标准信号的计数值为Ns。标准信号的频率为fs，则被测信号的频率为
由式（1）可知，若忽略标频fs的误差，则等精度测频可能产生的相对误差为
δ=(|fxc-fx|/fxe)×100% (2)
其中fxe为被测信号频率的准确值。
在测量中，由于fx计数的起停时间都是由该信号的上升测触发的，在闸门时间τ内对fx的计数Nx无误差（τ=NxTx）；对fs的计数Ns最多相差一个数的误差，即|ΔNs|≤1,其测量频率为
fxe=[Nx/(Ns+ΔNs)]/fs （3）
将式（1）和（3）代入式（2），并整理得：
δ=|ΔNs|/Ns≤1/Ns=1/(τ・fs)
由上式可以看出，测量频率的相对误差与被测信号频率的大小无关，仅与闸门时间和标准信号频率有关，即实现了整个测试频段的等精度测量。闸门时间越长，标准频率越高，测频的相对误差就越小。标准频率可由稳定度好、精度高的高频率晶体振荡器产生，在保证测量精度不变的前提下，提高标准信号频率，可使闸门时间缩短，即提高测试速度。表1所列为标频在10MHz时闸门时间与最大允许误差的对应关系。
表1 闸门时间与精度的关系
闸门时间/s精 度0.010.1
110 -5
10 -6
10 -7
等精度测频的实现方法可简化为图2所示的框图。CNT1和CNT2是两个可控计数器，标准频率（fs）信号从CNT1的时钟输入端CLK输入；经整形后的被测信号（fx）从CNT2的时钟输入端CLK输入。每个计数器中的CEN输入端为时钟使能端控制时钟输入。当预置门信号为高电平（预置时间开始）时，被测信号的上升沿通过D触发器的输出端，同时启动两个计数器计数；同样，当预置门信号为低电平（预置时间结束）时，被测信号的上升沿通过D触发器的输出端，同时关闭计数器的计数。
2 硬件设计
在快速测量的要求下，要保证较高精度的测频，必须采用较高的标准频率信号；而单片机受本身时钟频率和若干指令运算的限制，测频速度较慢，无法满足高速、高精度的测频要求。采用高集成度、高速的现场可编程门阵列FPGA为实现高速，高精度的测频提供了保证。
FPGA是20世纪90年代发展起来的大规模可编程逻辑器件，随着EDA（电子设计自动化）技术和微电子技术的进步，FPGA的时钟延迟可达到ns级，结合其并行工作方式，在超高速、实时测控方面有非常广阔的应用前景；并且FPGA具有高集成度、高可靠性，几乎可将整个设计系统下载于同一芯片中，实现所谓片上系统，从而大大缩小其体积。
整个测频系统分为多个功能模块，如信号同步输入、控制部件、分频和计数部件、定时、脉冲宽度测量、数码显示、放大整形和标频信号等模块。除数码管、放大整形和标频信号外，其它模块可集成于FPGA芯片中，并且各逻辑模块用硬件描述语言HDL来描述其功能，如用VHDL或AHDL来对各功能模块进行逻辑描述。然后通过EDA开发平台，对设计文件自动地完成逻辑编译、逻辑化简、综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，最后对FPGA芯片进行编程，以实现系统的设计要求。
图3所示为测频主系统框图。一片FPGA（EPF10K10LC84）可完成各种测试功能，可利用单片机完成数据处理和显示输出。在标准频率信号为60MHz的情况下，其测量精度可达到1.1×10 -8，即能够显示近8位有效数字。其中A0～A7和B0～B7为两计数器的计数值输出。计数器是32位二进制计数器（4个8位计数值）。单片机通过[R1,R0]数据读出选通端分别从这两个计数值输出端读出4个8位计数值，根据测频和测脉宽原理公式计算出频和脉冲宽度。STR为预置门启动输入；F/T为测频和测脉宽选择；CH为自校/测频选择；Fa为自校频率输入端；Fs为标准频率信号输入端；Fx为经过放大整形后的被测信号输入端；END为计数结束状态信号。
FPGA中各功能模块如图4所示。
图4中，CH1和CH2为选择器，CH1进行自校/测频选择，CH2进行测频和测脉宽选择。CONTRL1为控制模块，控制被测信号fx和标频信号fs的导通，以及两个计数器（CONTa和CONTb）的计数。CONTa和CONTb为32位计数器，分别以4个8位二进制数输出。
图4 FPGA中各功能模块
FPGA与单片机AT89C51的接口比较简单。图3中的输入/输出端与单片机连接：A[7..0]与单片机P2端口相连接；B[7..0]与单片机P0口相连接；其它输入/输出端与单片机P3口相连接。
结语
随着EDA技术和FPGA集成度的提高，FPGA不但包括了MCU（微控制器或单片机）特点，并兼有串、并行工作方式和高速、高可靠性以及宽口径适用性等诸多方面的特点。单片机完成的数据处理功能也可集成在FPGA芯片中。基于FPGA的电子系统设计仅仅是各种逻辑模块与IP核的逻辑合成和拼装。测频系统的标准信号频率的提高，可进一步提高测频的精度或缩短测频时间。
篇5：高精度轨道绝对坐标测量系统应用的探讨
关于高精度轨道绝对坐标测量系统应用的探讨
保证高速列车运营安全和舒适性的首要条件是轨道的高平顺性,轨道的高平顺性依赖于高质量的轨道铺设和养护维修,而获得高质量轨道几何线形的'基础是精密的测量技术,因此.高速有砟轨道建立高精度轨道绝对坐标测量系统,不仅是施工的需要,也是今后线路养护维修工作的基础和保证.建立高精度轨道绝对坐标测量系统在国内具有其先进性和创新性,并具有极高的应有价值,对指导时速200-250 km有砟轨道养护、维修、施工是适宜的.便于操作和实施,具有较高的经济、社会效益.
作 者：蔡杰 应立军 周建 CAI Jie YING Li-jun ZHOU Jian 作者单位：蔡杰,应立军,CAI Jie,YING Li-jun(中南大学,交通运输工程学院,湖南,长沙,410075)周建,ZHOU Jian(湖南省株洲市人民警察学校,湖南,株洲,41)
刊 名：企业技术开发（学术版） 英文刊名：TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 年，卷(期)： 28(3) 分类号：U216.6 关键词：高精度 轨道 绝时坐标测量系统篇6：基于DSP和CPLD的高精度频率测量系统设计
基于DSP和CPLD的高精度频率测量系统设计
介绍了以CPLD(Complex Programmable Logic Device)为核心处理芯片的频率测量系统,整个系统由信号调理电路、CPLD和DSP等构成,在CPLD中设计等精度测频模块,再由DSP进行数字滤波并将采集值送至双口RAM以供上位机读取.采用CPLD 配合DSP的设计方案,具有速度高、精度高的.优点,且易于升级和扩展采集能力,具有一定的工程应用价值.
作 者：席鹏 李军 於二军 XI Peng LI Jun YU Er-jun 作者单位：中国航空计算技术研究所,陕西,西安,710068 刊 名：航空计算技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL COMPUTING TECHNIQUE 年，卷(期)： 40(2) 分类号：V2 关键词：频率测量 CPLD DSP篇7：海底大地电磁探测数据畸变校正方法的研究
海底大地电磁探测数据畸变校正方法的研究
摘要：研究了海底大地电磁探测技术中数据畸变校正的有关方法，介绍了方位校正和振动校正的原理，并给出了校正结果。关键词：海底大地电磁数据畸变校正三维图形变换
在海底大地电磁探测技术中，传感器系统的方位及水平状态直接影响着大地电磁场分量的观测结果。因此，在观测的过程中，必须随时准确地测定系统分布的方位角和水平分量传感器的水平状态，以便对观测的数据进行方位畸变校正。另外，当测量电磁场分量的传感器系统放入海底时，由于海水的各种各样的运动，传感器系统在正常工作的同时，会产生振动，造成电场分量和磁场分量的测量数据不精确。因此要设法对测量的数据进行校正。设计上，传感器系统的振动对电场分量数据的影响是很小的，这种影响常常被忽略；但是这些振动对磁场分量数据的影响是很大的，必须进行正确的振动畸变校正，才能得到准确的磁场分量数据。
1方位校正原理
对于方位角和倾角所引起的干扰，校正依据的是“图形的几何变换”原理。电场只有两具分量，可以依据“二维图形的几何变换”原理。
二维图形变换的一般公式为：
其中，为二维变换矩阵。
三维图形变换的一般公式为：
其中，为三维变换矩阵。
在海底大地电磁探测技术中，由于在海底大地测量系统中的5个探头满足右手坐标系原理，因而可以利用实验测得的电场和磁场的`5个分量以及所测的倾角和对于北向的方位角进行方位和水平校正。基本坐标系如图1所示。
设在海底测得的电场和磁场的5个分量分别用Ex、Ey、Hx、Hy、Hz表示，设探头测得的X分量对于北向的夹角为α，对于立不的倾角为xt，设探头测得的Y分量对于水平面的倾角为yt，设校正后的5个分量分别为Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，则有：
其中，T1为电场的变换矩阵，
T2为磁场的变换矩阵，
将T1和T2分别代入上式后，可以求出校正后的Ex'、Ey'、Hx'、Hy'、Hz'，即校正后电磁场分量的值。
2振动校正原理
对于探头振动所引起的干扰磁场，可以通过先求出探头振动所引起的干扰磁场，然后再滤波的办法进行校正。
在大地的某一点上的电场强度E为大地电场在这一点上的值E0与二次电场Es的叠加，即：E=E0+Es。在大地的某一点上的磁场强度B为大地磁场B0与二次磁场Bs的叠加，即：B=B0+
Bs。
实际测量的是电场的水平方向上的两个分量，即Ex和Ey。由于二次场Es的存在，则有：
Ex=Ex'+Esx,Ey=Ey'+Esy
其中，Es为由于长探头振动所产生的二次电场（Es=Esx+Esy）。
探头的振动是不规则的，但可以将其分为两部分：
（1）长探头在垂直于磁场的方向上运动，切割磁力线，产生的感生电动势为Es1（实际中，由于探头很长，达到5m左右，因此，又可以将其视为长螺线管）。
（2）探头以某一角速度旋转，造成穿过探头线圈的磁通量发生变化，所产生的感生电动势为Es2。
由于探头在海底放置，因此其旋转的角速度很小，由此造成的Es2可以忽略不计。而Es1=BLVsinβ，B、L、V为已知量。其中，B即为测量点的大地磁场B0和二次磁场Bs的叠加，由于Bs相对于地磁场来说很小，可以忽略不计，所以B≈B0；L即为探头的长度；V为探头切割磁力线的速度，由于采样时间间隔Δt很小，则第n个采样点处的探头的运动速度Vn=Vn-1+αn-1Δt(αn-1为第n-1个采样点振动传感器得的加速度，Vn和Vn-1分别为第n和n-1个采样点的速度，V0=0,Δt为采样时间间隔)；β为探头和B正向的夹角。因此，可以求出在某一点的感生电动势Es。由于此感生电动势的影响，会在长探头附近产生感应磁场Bs（二次磁场）。根据安培环路定律得：Bs=μnI（μ为探头内的磁介质的磁导率，n为探头每单位长度上线圈的匝数，I为感生电动势Es产生的电流，I=Es/R，R为探头的电阻）。
因此：Bs=μnI
=μnEs/R
=μnBLVsinβ/R(5)
设第n个采样点处的感应磁志Bs和Bsn，则有：
Bsn=μnBsn-1(Vn-1+αn-1Δt)sinβ/R
即：Bsn=KBsn-1(Vn-1+αn-1Δt)（6）
3校正结果
利用VisualC++6.0设计了程序，对探测数据进行了畸变校正处理，取得了较好的效果。
对实际测得的数据进行了多次处理，现先取一些典型的实际结果做一些说明，以给读者一个直观的理解。图2～图6是传感器系统在某一点测得的校正前后的电磁场分量的波形图。
研究结果表明，在观测过程中，一定要保证随时准确地测定系统分布的方位角和水平分量传感器的水平，以便对观测数据进行正确的方位校正。
只要知道探头的一些参数和各采样点的振动传感器所测得的加速度的值，就可以求出在第n个采样点的干扰成场的大小，从而可以校正由于海水运行引起的传感器探头振动所带来的电磁场的干扰，就可以得到校正后的电磁场的真实值。校正处理结果证实了振动校正的正确性。从校正前后的波形图上看，校正算法对高频电磁干扰的抑制效果明显。
篇8：卫星姿态测量系统的故障诊断技术
卫星姿态测量系统的故障诊断技术
以挠性陀螺仪、红外地平仪和太阳敏感器组成的对地观测卫星的姿态测量系统为对象,研究了该系统传感器硬件故障的`诊断技术.在给出系统方程的基础上,对传感器的故障作了假设,并对该系统进行基于广义简化滤波器(多重滤波器)故障诊断方法的应用.该方法利用测量系统自身的卡尔曼滤波器,故只需增加有限的计算量.结果表明,这一方法有较好的实时性和较高的故障检出率,有利于卫星姿态测量系统可靠性的提高和高精度卫星的研制.
作 者：田蔚风 金志华 陆恺 王金根 作者单位：田蔚风,金志华,陆恺(上海交通大学信息检测技术与仪器系，上海 30)王金根(上海航天局812研究所，上海 33)
刊 名：上海交通大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)： 33(10) 分类号：V448.222 关键词：卫星姿态测量 故障诊断 卡尔曼滤波器篇9：GPS双基线载体姿态测量研究
GPS双基线载体姿态测量研究
研究了采用双基线方案测量载体的姿态,利用GPS双差相位测量基线矢量,双差伪距观测值辅助解相位整周模糊,双频时引入空间变换缩小置信空间搜索次数,通过实例分析得出了正确解算相位模糊与观测次数、伪距测量精度的关系,并利用误差传播定律对姿态测量精度进行分析,结合卫星星历数据计算表明,在卫星运行周期内航向角和俯仰角平均测量精度在一定条件下优于2mrad.
作 者：廖向前 黄顺吉 张晓玲 Liao Xiangqian Huang Shunji Zhang Xiaoling 作者单位：电子科技大学电子工程系,成都,610054 刊 名：航空学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)： “”(5) 分类号：V249.3 关键词：GPS 姿态测量 相位整周模糊 空间变换篇10：基于均匀场地的遥感图像相对校正算法研究
基于均匀场地的遥感图像相对校正算法研究
受地面均匀场地宽度的限制,使用均匀场地两点相对辐射校正算法,只能对幅宽比较窄的线阵推扫式传感器进行相对校正.提出了一种改进的基于均匀场地的遥感图像相对辐射校正算法,该算法通过在一幅或多幅图像上选取满足亮度要求的.区域来计算所选区域内及区域间的相对定标系数,根据区域内和区域间相对定标系数将宽幅线阵推扫式传感器全体探测元的响应相对校正到一致.结果表明:该算法能够实现宽幅线阵推扫式传感器的相对辐射校正,实现简单.校正效果理想.
作 者：赵燕 易维宁 杜丽丽 黄红莲 ZHAO Yan YI Wei-ning DU Li-li HUANG Hong-lian 作者单位：中国科学院安徽光学精密机械研究所,通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽合肥,230031 刊 名：大气与环境光学学报 英文刊名：JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND ENVIRONMENTAL OPTICS 年，卷(期)：2009 4(2) 分类号：P407 关键词：相对辐射校正 均匀场地 定标系数 探测元
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