基于星敏感器的航天器姿态估计

星敏感器是一种高精度的姿态测量仪器,本文在分析星敏感器姿态测量原理的基础上,利用序贯平差方法确定航天器姿态并予以实现.仿真结果表明,该算法能满足实时姿态确定的精度要求,且降低了数据存储量,节省了存储单元,具有较强的灵活性.     

一种基于定位和姿态数据确定试验船质心的方法

针对试验舰质心确定困难问题,提出了一种基于定位和姿态数据的试验舰质心确定方法。通过建立试验舰姿态与传感器中心诱导升沉的关系,推导出了试验舰锚泊状态下质心在船固坐标系中位置的解算模型。实验结果表明,采用本方法进行试验舰质心确定不需添测深仪以外的设备,确定的试验舰质心具有较高的精度,能明显地提高舰载无人飞行器惯导对准效率。     

近景摄影测量支持下的地铁盾构管片姿态测量方法及其应用

传统的地铁盾构管片姿态测量的方法存在作业时间长,与施工流水线交叉作业劳动量大,且无法实时测量等不足。本文提出了利用近景摄影测量的方法对盾构管片姿态进行测量,通过在盾构管片环上铺设人工标志点,使用数码相机进行拍摄,利用光束法平常对摄影图片进行数据解算,得到解算标志点坐标后,再根据空间三点定圆心原理确定盾构环圆心点的坐标。试验结果表明,对比传统测量方法,新方法误差不超过3 cm,能够完全满足盾构管片姿态的测量精度要求,具有很好的推广价值。     

全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中,利用“科学”轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题,提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施,有效地提高了海山区多波束数据采集质量,并提高了作业效率。获得的高品质地形数据,为多学科协同研究奠定了基础,为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

水下拖曳航行器水动力和拖缆姿态仿真分析

水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态,文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数,并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型,分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明：随着船舶航速的变化,拖曳系统各项参数变化的差别很大;在200 m深度时,6 kn航速相比4 kn航速的总拉力增加73%,而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测,为拖曳系统设计提供技术支撑。     

利用海水平均声速进行海洋分布式垂直缆姿态校正

垂直缆地震采集方法能够获得高信噪比、宽频带、宽方位角的地下结构的反射资料,进而实现目标区域的高精度成像。垂直缆姿态的准确获得是高质量地震资料解编的必要前提。利用初至采样点差值与震源激发采样点差值的相关匹配方法,得到共检波点道集。依据超短基线测得的位置参数,得到垂直缆的初始姿态模型,结合海水平均声速的估算值,校正垂直缆的姿态以及确定倾斜角度范围,为垂直缆地震数据的后续处理工作提供支持。     

GNSS船姿测量方法及对多波束测深精度的影响分析

GNSS船姿测量以其观测误差不随时间累积的特点得到了广泛研究和应用,本文基于三天线GNSS船姿测量方式,构建了波束脚印误差与姿态误差间的关系模型,设计仿真实验分析了基线长度对姿态误差的影响,以及不同水深环境下姿态误差与GNSS定位误差的关系。为突破传统RTK在测量距离上的限制,本文采用PPP、PPK、MBD (动态参考站差分)三种方法进行GNSS船姿计算,并通过海上实验与高精度惯性导航系统进行对比分析,结果表明使用MBD测姿结果要优于PPK和PPP模式,得到的航偏角、横摇角、纵摇角标准差均在0.1°左右,可满足通常情况下多波束测深对姿态精度的要求。     

世越号起吊姿态敏感性分析与方案选择

韩国世越号打捞是世界上首次利用托底钢梁原状态整体起吊难船出水的工程。客滚难船装载的货物容易在沉没后发生移位,上层建筑长时间沉没海底后发生泥沙淤积导致难以准确估计整船的重量重心及浮力浮心的位置。利用水池模型试验和数值计算两种方法分别对大型浮吊船单臂架打捞法和双驳船抬吊打捞法进行了难船姿态受重心位置偏移的敏感性分析。水池模型试验中发现,用大型浮吊船单臂架打捞法,世越号的姿态受其重心位置偏移非常敏感,容易发生侧翻;而用双驳船抬吊打捞法,世越号的姿态受其重心位置的影响非常有限,难船和抬浮驳船都可以保持一个较好的姿态。对比水池模型试验的结果,由于难以计及托底钢梁的翘动和滑动现象,数值计算中得到的难船起吊姿态值偏小。双驳船抬吊打捞法被选为打捞世越号的施工方案,其对难船重心位置偏移不敏感的特性得到了现场实证。这个特点为世越号的成功打捞出水起到了关键作用。     

直角坐标系的欧拉旋转变换及动力学方程

讨论了在直角坐标系中12种欧拉旋转变换中的6种坐标变换方式,根据矩阵的运算性质,推导了坐标变换的欧拉旋转矩阵和动力学方程,并且用M atlab的矩阵运算功能对所有公式的推导过程进行了验证。     

无人机倾斜影像自动检索及影像姿态恢复

无人机倾斜摄影测量颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,在三维建模中有广泛的前景。针对有些无人机倾斜影像数据无相机标定参数、无航带信息（无序）、无POS信息的现状,本文以计算机视觉中基于内容的影像检索方法与改进的渐进式SFM方法为基础,提出一种“三无”影像自动检索、空中三角测量及影像三维重建的方法。该方法首先通过提取的特征检索出相似影像并建立网络结构,然后将影像进行两两匹配增强对应关系并进行连接点的追踪,最后利用光束法平差方法对其进行平差,获取影像集的三维点云,提高大规模影像检索、影像匹配速度的同时,提高重建的精确性和鲁棒度。本文选取三组典型试验区大数据量倾斜影像数据进行试验,立体实测控制点中误差可以达到平面0.16m/高程0.18m,试验验证了方法的稳定性、可靠性和实用性。