摘要：靶标成像法存在高分辨率与大范围不能兼顾的难题。提出基于编码靶标成像的小视场坐标测量新方法,利用视觉测量获取编码靶标局部信息,依据靶标的全息性即可获得靶标端点的位置信息,实现相对大范围的坐标测量。设计出编码靶标,采用红外光点组合编码,只要成像视场大于3个编码间距即可正确解码和测量。建立系统测量模型,仿真分析了系统主要参数与测量精度的关系,构建优化的测量系统。定点测量和距离测量试验和数据证明了通过获取编码靶标的局部信息可以实现高精度坐标测量。仿真和试验表明,采用编码靶标测量,不仅利用较小视场实现较大范围内的高精度测量,而且利用视场内尽可能大范围的光点参与计算提高测量精度,编码靶标方法显著优于普通靶标方法。利用编码靶标的全息特点扩大测量范围而并不损失测量的分辨率,可以解决视觉测量中大范围与高分辨率不能兼顾的矛盾,为视觉坐标测量提供新思路,具有后续研究价值和实际应用价值。

摘要：拉曼激光雷达通过探测与水汽浓度相关的大气水汽振动拉曼散射回波信号,可实现大气水汽混合比廓线的探测。然而由于振动拉曼信号非常微弱,在白天测量时振动拉曼散射光谱会淹没在太阳背景光中,多在夜间测量。为实现大气水汽的全天时测量,设计开发一套日盲紫外波段拉曼激光雷达系统。该系统选择Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出—266.0nm日盲紫外波段作为拉曼激光雷达系统的激励波长,采用镀高增益介质膜的牛顿式望远镜作为接收器,同时利用二向色镜和超窄带干涉滤光片设计高效率的高光谱分光系统,实现了大气氧气、氮气和水汽振动拉曼散射回波信号277.5,283.6和294.6nm的精细提取。计算仿真结果表明,臭氧吸收对日盲紫外域拉曼激光雷达探测存在一定的影响,主要是探测距离的影响;氮气通道不受白天太阳背景光噪声的影响;水汽通道存在少量太阳背景光噪声,对系统探测距离略有影响。而系统信噪比计算结果表明,设计的日盲紫外域拉曼激光雷达系统可实现白天3.5km大气水汽的探测。实际进行水汽探测时,可利用氮气和氧气通道反演出臭氧浓度廓线,修正臭氧对发射波长、各通道拉曼散射波长的吸收,进一步提升系统的探测能力和探测精度。

摘要：以OPO激光器为光源,设计了一台激发波长在192~2 750nm范围内连续可调谐的激光雷达系统.分光系统由可旋转光栅和小孔光阑构成,通过调节光栅的衍射角,实现不同波长回波信号的有效接收.光电倍增管用于紫外和可见光波段回波信号的光电转换,InGaAs探测器用于红外波段回波信号的光电转换.后续数据采集及处理由专用采集系统和PC机完成.利用美国标准大气模型对系统在不同波段的探测能力进行数值仿真,验证了系统的可行性.该系统实现了激光雷达激发波长的大范围扩展,对精细反演近地表气溶胶微物理特性具有重要的研究意义.

摘要：为使车辆在底盘测功机试验中具有实车道路试验的效果,需要为其室内试验系统创建更为接近实车道路试验的环境,利用虚拟现实技术创建虚拟环境为有效方法之一。本文根据车辆底盘测功机试验的功能,通过分析虚拟环境下试验系统的技术需求,构建了虚拟环境交流底盘测功机试验系统,分别设计了其虚拟环境子系统、测功机和电气子系统,以及测控子系统。通过对虚拟现实、动态加载控制和试验系统平台技术等关键技术的分析和应用,开发了Prescan软件的虚拟环境、Links-RT支撑的动态加载控制和DDS平台上计算机网络实时通信的底盘测功机试验系统。对比试验结果表明:室内底盘测功机试验与室外道路试验的受控速度误差在1 km/h的试验精度要求范围内,试验结果变化趋势一致,数据吻合。

摘要：寻北仪能够在不依赖外界信息的条件下,提供准确的姿态和北向参考。为了在高姿态角环境下获得更高的寻北精度,使用一支激光陀螺和两支加速度计组成的寻北仪,提出了一种基于双轴转台的寻北仪标定方案。该方案首先利用对称位置分别标定陀螺仪和加速度计的零偏与刻度系数,再通过转台的正反向转动确定陀螺仪的刻度系数,然后利用几何关系推算出寻北仪的安装误差角。最后,在高姿态角环境下进行了多组试验,试验结果表明,寻北仪的姿态误差由补偿前最大的118.8″降低到补偿后的25.2″;方位误差由补偿前最大的46.8″降低到补偿后的14.4″,姿态和方位精度都有一定程度的提高。

摘要：考虑到深孔切削工艺的实际特点,提出一种基于剪力模式的深孔钻杆振动抑制构型与工作原理。该构型利用磁流变液体快速、连续及可逆转化的特点,并引入环形磁场可调布局,使其适应于刀具系统中各辅助支撑点的阻尼调控。为了验证新型剪力模式制振器的制振性能,把制振器与传统深孔加工方法结合起来,对新型制振器在深孔钻削加工中的作用效果进行理论分析和试验研究,并对加工中钻杆的振动特征和被加工孔的表面质量进行测量。试验结果发现,在外加电流的作用下,钻杆制振器能有效增大结构刚性,改变钻杆颤振响应谱峰值的频率和幅值,提高被加工孔的粗糙度。结果表明所提出的剪力模式制振器设计方案可行,该方案将为深入探索深孔加工钻杆系统的振动抑制和提升深孔钻削精度奠定基础。

摘要：针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器。该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行。建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响。搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性。最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验。研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性。

摘要：基于光纤Mach-Zehnder干涉仪双边缘检测技术,提出并设计了一套全光纤非相干测风激光雷达系统,对多普勒频移的提取和风速反演算法进行了理论分析,针对大气分子散射信号的特点,对光纤Mach-Zehnder鉴频系统进行了优化设计.应用美国标准大气模型,对系统的灵敏度、信噪比以及测量误差进行了数值仿真.仿真结果表明,对532nm波长的地基分子散射测风激光雷达,当垂直距离分辨率为300m,进行1 000次激光脉冲累计平均后,得到径向探测距离达到20km,径向风速在±100m/s的范围内时,径向风速误差小于1.4m/s,说明此系统可以进行远距离大尺度风速的测量,为新型小型化测风激光雷达的开发及研制提供了一种可行的技术方案.

摘要：针对光伏阵列清洁机器人清洁作业过程中存在路径跟踪精度低与外界不确定干扰等问题,提出了一种改进型自抗扰控制策略来控制驱动单元模型,实现驱动单元角速度(力矩)的高鲁棒性控制,从而提高了机器人的路径跟踪精度.通过分析机器人的运动状态,得到清洁机器人实际运动位姿与期望运动位姿之间的误差.由于外界环境以及其他不确定因素的干扰,通过建立清洁机器人移动底盘带不确定干扰因素的动力学控制模型,在传统自抗扰控制器的基础上通过改进fal函数,提出了一种运动学与动力学内外嵌套的改进型自抗扰策略.改进型扩张状态观测器来实时观测并补偿不确定干扰因素,从而实现清洁机器人高精度跟踪作业目标路径.通过多种目标路径的跟踪仿真实验,最终都表现出了较好的跟踪结果.证明了本文所设计的基于改进型自抗扰控制的光伏阵列清洁机器人路径跟踪控制算法的优越性与有效性,提高了光伏阵列清洁机器人的清洁作业路径跟踪精度.

摘要：基于场致发射理论提出描述电火花加工(Electrical discharging machining,EDM)过程的平板电容模型,将单脉冲放电周期依次划分为极间电场建立、极间通道击穿、正常放电加工与消电离四个阶段,并分别进行各阶段的极间电场强度、极间电子自由程、极间介质介电常数和极间电流变化规律的理论分析。讨论EDM加工能量大小的影响因素,并给出基于该模型的极间电压与放电电流变化的仿真步骤与方法集。设计通孔加工试验和实时电流与电压采集电路,并基于该模型对极间电压与电流的变化曲线进行Simulink仿真程序设计。试验结果表明,相同加工参数实测曲线与仿真试验图形实现了较好的吻合,而且试验结果统计分析表明,该模型对不同电极材料与加工参数对加工效率的影响可做出合理解释且对加工效率有着良好的预测能力,证明了该模型的合理性与有效性。