本文關(guān)鍵詞：二次平臺線陣CCD水平測量系統(tǒng)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 二次平臺 水平傾角測量 線陣CCD 數(shù)據(jù)處理 誤差分析

【摘要】：以水平傾角測量機構(gòu)為核心的二次平臺是地面測試、導航等地面全物理仿真實驗的關(guān)鍵部件,與六自由度氣浮軌道器和六自由度氣浮上升器共同構(gòu)成交會對接仿真實驗的核心部分。由于平臺上負載移動、氣足氣膜高度變化、地面不平整度等因素,平臺的水平傾角會實時變化,因此如何在眾多干擾條件下描述其運動狀態(tài)并建立運動學方程和動力學方程是本課題的核心問題。同時,由于課題指標對平臺的水平傾角精度要求較高,如何測量二次平臺的實時水平傾角也是本課題的關(guān)鍵問題。為此,本文對二次平臺線陣CCD水平測量系統(tǒng)進行了研究。根據(jù)線陣CCD水平測量系統(tǒng)的工作原理,闡述了由線陣CCD,電機等核心部件在系統(tǒng)中可能帶來的誤差的因素并分析他們的影響,利用加濾光片或者做轉(zhuǎn)速解耦等方法,設計方法從理論到實踐抑制相應的誤差。根據(jù)線陣CCD的原始數(shù)據(jù)對常見的濾波和求取成像中心坐標的方法進行了對比,總結(jié)和改進,確定了最后的數(shù)據(jù)處理方法,并用卡爾曼濾波對結(jié)果進行了校正。最后根據(jù)課題所要求的指標和之前綜合的分析,選定了線陣CCD水平測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)并對線陣CCD,電機,激光器,濾光片,通信模塊等部件進行了安裝,最后利用C++Builder設計數(shù)據(jù)實時采集并設計了平臺水平傾角的交互式控制界面。本文主要對二次平臺線陣CCD水平測量系統(tǒng)進行了分析和技術(shù)研究,闡述該系統(tǒng)在工作中可能產(chǎn)生的各種誤差并設計相應的抑制方法,確定了系統(tǒng)的總體硬件架構(gòu),選擇了合適的激光器與CCD,針對系統(tǒng)的現(xiàn)狀設計了濾波及確定目標坐標的算法,并對傾角實時測量進行了驗證和實現(xiàn)。最后利用C++Builder設計數(shù)據(jù)實時采集并設計了平臺水平傾角的交互式控制界面。
【關(guān)鍵詞】：二次平臺 水平傾角測量 線陣CCD 數(shù)據(jù)處理 誤差分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V416.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的來源及研究意義10-11
• 1.1.1 課題的來源10
• 1.1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 線陣CCD水平測量系統(tǒng)分析16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 水平度測量系統(tǒng)工作原理17-18
• 2.3 線陣CCD的噪聲與誤差分析18-19
• 2.3.1 線陣CCD的噪聲分析18-19
• 2.3.2 線陣CCD噪聲抑制方法19
• 2.3.3 線陣CCD的分辨率及零位誤差19
• 2.4 電機所帶來的誤差及影響因素分析19-21
• 2.4.1 電機與臺體的角速度耦合對誤差的影響19-21
• 2.4.2 轉(zhuǎn)速對誤差的影響21
• 2.5 系統(tǒng)其他因素誤差分析21-25
• 2.5.1 大氣中高斯光的傳播產(chǎn)生的偏差21-24
• 2.5.2 原理上所帶來的延時24-25
• 2.5.3 其他因素25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 線陣CCD數(shù)據(jù)處理算法的設計26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 CCD原始數(shù)據(jù)分類與分析26-30
• 3.2.1 環(huán)境光進角帶來的影響26-27
• 3.2.2 尖峰不對稱27-28
• 3.2.3 過曝和過弱情況28-29
• 3.2.4 環(huán)境光的標定29
• 3.2.5 飽和光的判斷29-30
• 3.3 粗差準則30
• 3.4 濾波方法對比30-35
• 3.4.1 滑動平均法31-32
• 3.4.2 小波閾值去噪32-34
• 3.4.3 對比算法及結(jié)論34-35
• 3.5 坐標確定方法對比總結(jié)35-37
• 3.5.1 質(zhì)心法35-36
• 3.5.2 二值化電平切割法36
• 3.5.3 質(zhì)心內(nèi)插法36-37
• 3.5.4 階梯法37
• 3.6 成像中心坐標計算方法的確定37-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 水平度實時測量算法的設計42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 傾角計算方案42-52
• 4.2.1 測量系統(tǒng)的標定42-43
• 4.2.1.1 零位的標定42
• 4.2.1.2 傾角測量系數(shù)的標定42-43
• 4.2.2 CCD選擇43
• 4.2.3 水平位置測量43-45
• 4.2.3.1 水平位置測量的意義43
• 4.2.3.2 水平位置測量的方法43-45
• 4.2.4 傾角測量45-48
• 4.2.4.1 水平測量系統(tǒng)物理模型45-46
• 4.2.4.2 系統(tǒng)主要性能指標46
• 4.2.4.3 測量方案設計46-48
• 4.2.5 基于卡爾曼濾波的傾角估計算法48-52
• 4.2.5.1 原方法分析48-49
• 4.2.5.2 卡爾曼濾波的意義49
• 4.2.5.3 具體的過程預測模型的建立49-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第5章 線陣CCD水平度測量系統(tǒng)的實現(xiàn)53-66
• 5.1 引言53
• 5.2 硬件指標計算，，選擇與安裝53-61
• 5.2.1 線陣CCD與濾光片選擇54-56
• 5.2.2 激光器選擇56-57
• 5.2.3 電機選擇57-59
• 5.2.3.1 電機的速度控制57-59
• 5.2.4 線陣CCD通信電路設計59-61
• 5.2.5 其他硬件安裝61
• 5.3 水平傾角測量系統(tǒng)的軟件設計61-65
• 5.3.1 水平傾角測量系統(tǒng)軟件框架61-62
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集程序設計62-63
• 5.3.3 控制界面設計63-65
• 5.3.4 實驗結(jié)果65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72

【參考文獻】

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本文編號：723478