三维姿态角高精度测量装置

• 作者: 孙国燕 杨东来 潘亮 白建明 高立民
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 三维姿态角测量 角度测量装置 二维自准直仪 滚转角 俯仰角 偏摆角 标定
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 963-970
• 页数: 8页
• 分类号: TB922|TH712
• 字数: 3286字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20162405.0963

摘要

基于二维自准直仪和坐标系旋转变换矩阵,提出一种高精度、高稳定性三维姿态角(偏摆角、俯仰角和滚转角)测量方法,并设计了一种三维测角装置.介绍了该装置的工作原理和结构组成.建立了三维测角模型,根据自准直测角原理和坐标旋转矩阵推导了理论算法.基于测量要求设计了光学系统,采用现场可编程门阵列(FPGA)单芯片实现了实时双CMOS图像传感器的驱动成像、像点识别与细分定位、三维转角计算及与USB的快速通信.提出了三维测角装置的标定方法,保证了实际设备参数与理论设计数据的统一.最后对提出的滚转角测量算法进行了实验验证,并分析了影响测角精度的因素及其影响程度.标定和试验结果表明:在±20 ′的视场范围内,三维测角装置的偏摆角、俯仰角和滚转角的测量精度分别达到了2.2″,2.5″和8.7″.该结果验证了设计的装置结构简单、稳定可靠、精度高,且易工程实现三维姿态角的测量.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	高立民	中国科学院西安光学精密机械研究所	46	617	13.0	23.0
2	白建明	中国科学院西安光学精密机械研究所	6	34	4.0	5.0
3	杨东来	中国科学院西安光学精密机械研究所	5	22	3.0	4.0
4	潘亮	中国科学院西安光学精密机械研究所	21	91	5.0	9.0
5	孙国燕	中国科学院西安光学精密机械研究所	1	10	1.0	1.0