针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差, 且存在标定流程复杂、标定效率低的问题, 设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性, 构建误差模型, 设计十二位十八速的标定方案, 并优化转台转动方案。通过自动标定系统, 实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明, 该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定, MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上; MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%, 同时整个标定流程时间大幅减少, 提高了标定效率。

为解决数控机床在同轴测试过程中需要耗费过长时间以及计算结果精度偏低的问题, 开发一种通过视觉成像系统来实现数控机床进给系统的同轴检测技术, 构建可以实现数控机床自主定位的机械控制系统。研究结果表明, 在相机像素为500万的情况下, 弧分段圆形算法得到的误差均值为0.046 mm, 总共所需时间为242 ms, 达到实时显示效果。快速圆弧检测算法能够在低相机分辨率条件下经过短时间处理就达到较高的精度, 从而提高最终的图像处理精度。应用测试表明, 采用本算法所需的响应时间是244 ms, 能够对卡盘偏移量进行实时调控, 检测得到的误差均值为0.038 mm, 最大为0.075 mm, 在保证精度要求的条件下大幅缩短了数控机床对准时间。该研究对提高数控机床的加工精度具有很好的实际指导意义, 易于推广应用。

为保证卫星在轨自动化定标中气溶胶光学特性观测的精度, 针对基于相对稳定大气条件的Langley定标和基于高精度参考仪器的交叉定标, 开展了辐射校正场太阳光度计的现场定标技术研究.定标结果表明高精度太阳光度计Langley定标和交叉定标与CE318太阳光度计反演的气溶胶光学厚度最大偏差分别在0.015和0.01以内.计算分析了大气条件、仪器参数等对现场定标的影响, 将定标后的仪器和CE318太阳光度计放在青海湖同步比对观测, 气溶胶光学厚度最大偏差在0.01以内.敦煌辐射校正场太阳光度计现场定标误差对卫星在轨定标的影响不超过0.21%, 表明定标结果能够满足卫星在轨自动化定标的精度要求.

为了实现工业现场中对机器人工具坐标系进行快速高效地校准, 同时提升坐标系的校准精度, 提出了一种机器人工具坐标系快速校准方法, 搭建了校准系统和实验平台。对校准系统的校准测量速度和精度进行了测量和研究。该校准方法使机器人按照预定圆周和直线的轨迹进行运动, 运动时统计该系统在光电传感器中出现的时刻, 得到工具坐标系偏斜的位置。本文分析了光电传感器由于装配工艺的原因无法形成直角坐标系而引起的误差, 同时根据坐标系转换原理, 对此项误差进行分析。最后实验结果表明: 机器人工具坐标系的校准精度为±0.5 mm, 恢复时间为15 s。该结果满足汽车生产线对于精度和效率的要求, 能够快速有效地对机器人工具坐标系进行校准。

针对中性密度滤光片(以下简称滤光片)型近红外多通道光衰减器,提出了一种校准系统设计方案,并通过搭建校准系统对其进行了验证。结果表明,与传统的校准方案相比,本方案不仅能够缩短多通道可调衰减器的校准时间,而且还能够提高仪器的校准精度。

三维激光雷达外参数标定是智能车通过激光雷达感知环境的基础, 针对常见标定方法实施繁琐、精度低, 以及依赖其他传感器的问题, 提出了一种分步自动标定算法。第1步对地面点云进行拟合得到地面方程, 构造水平度函数, 通过粒子群优化(PSO)算法优化水平度函数完成对激光雷达俯仰角、横滚角和纵向位移的标定; 第2步标定以第1步标定的完成为基础, 在车辆沿直线行驶过程中采集多帧含有同一标定杆的激光点云, 通过聚类得到标定杆聚类中心, 然后在二维平面内对多帧同一标定杆的聚类中心进行直线拟合, 根据直线斜率计算航向角。结果表明, 所提算法的精度可达10-5数量级, 耗时0.5 s, 极大地提高了标定精度和效率, 能满足实际工程的使用需求。上述两步自动标定算法由程序自动完成, 并且不依赖于其他传感器即可得到高精度的标定结果。

在三维微光机电系统转镜阵列光开关的研究中, 为了提高定标的效率和精度, 开发了全通道自动定标系统。经过定标测试和对搜索算法的分析, 提出了基于遗传算法的粗搜索与基于爬山算法的精搜索相结合的搜索方式; 以一系列实验为基础, 提出了全通道搜索方案; 最后, 在全通道搜索方案的测试中, 总结了最优电压与通道行列数对应的变化规律。实验结果表明, 该方案具有较高的可行性和搜索效率。

针对我国光学遥感卫星高频次和高精度定标的技术需求, 以及目前人工方式进行定标的不足, 调研国内外卫星定标的发展现状, 研制了超光谱比值辐射仪自动化定标系统, 并开展了卫星传感器自动化定标的试验。 根据场地定标中的参数需求与自动化定标的目标, 比值辐射仪设计积分球测量光谱总照度, 并通过遮挡的方式实现了光谱漫照度测量, 获得卫星定标中的漫总比数据； 同时, 辐射仪利用光学镜头的方式实现地面辐亮度测量, 实现了大气-地表辐射特性的自动观测, 同时仪器集成了定标数据实时预处理和远程传送等功能。 在2015年敦煌辐射校正场试验中, 辐射仪得到了理想的应用效果并获得了大气光学参数、 地表反射率的数据, 为卫星传感器的定标提供了数据支持。 经过与传统测量仪器的对比, 地表反射率的相对偏差在0.5%~1.5%, 大气参数中光谱辐照度的绝对偏差小于5%, 漫总比的绝对偏差不大于0.015%。 采用辐照度基法利用测量的数据对Aqua MODIS光学遥感器的通道1～5进行了场地定标, 通道1~4的对比相对偏差小于1%, 通道5的偏差结果为7.24%, 验证结果满足了卫星传感器自动化定标的初步需求。

亮度式测温仪的校准大多采用人工方式, 人为影响因素较大且校准重复性较低.为了使测温仪在校准时能够准确自动地瞄准温度灯的瞄准点, 采用YG-QP36四象限探测器, 设计出双自由度自动瞄准系统的机械运动结构, 利用步进电机的自锁和双向精确定位特性, 双自由度扫描温度灯的瞄准点.用光纤将电子元器件与高温环境隔离开, 减少温度对电子元器件的影响.在800~1 200℃温度范围内采集测温仪的温度-电压数据, 并用最小二乘支持向量机进行拟合, 测量数据的相对误差小于0.05%, 重构均方差为0.019 6.对光斑圆心到坐标原点的距离与电压进行最小二乘拟合, 光斑直径测量数据表明, 双自由度自动瞄准系统能够提高校准准确度, 减小重复校准误差.