摄影测量系统中三维电子罗盘的设计与实现叶恺毕业答辩PPT学习教案

1、会计学1 摄影测量系统中三维电子罗盘的设计与摄影测量系统中三维电子罗盘的设计与 实现叶恺毕业答辩实现叶恺毕业答辩 2/28 第1页/共20页 3/28 第2页/共20页 l摄影测量系统 4/28 u摄影测量系统的功能 u摄影测量系统的几何定位问题 u摄影测量系统与三位电子罗盘 第3页/共20页 5/28 第4页/共20页 6/28 第5页/共20页 7/28 第6页/共20页 8/28 第7页/共20页 9/28 第8页/共20页 l 加速度传感器与中位值平均滤波法 l 加速度传感器与最小二乘法 在传感器进行批量生产过程中，由于实际工艺水平的制约， 三轴加速度传感器的三个测量单元并不能做到绝对

2、相同，这种灵 敏度不同带入的测量误差客观存在。为了减小这类误差，使用最 小二乘法进行误差修正。 10/28 中位值平均滤波法又称作防脉冲干扰平均滤波法，它是中位 值平均滤波法和算术平均滤波法的综合，结合了二者之间的长 处。该算法能够很好滤除偶然脉冲干扰。 第9页/共20页 l 磁强计测量误差分析 11/28 u制造工艺与加工水平的制约，三个测量单元并非绝对的正交，三 个传感器的灵敏度并非完全一致。这类误差在很多文献中都讨论 过，也可以很好避免。 u温度变化带来的误差，温度对于灵敏度的影响可以忽略，温度对 于三个测量单元的灵敏度影响是一致的，不会影响到最终结果。 温漂对结果有一定的影响，在一些论

3、文中也讨论过这个问题。 u外部磁场造成的误差，由于磁传感器的磁敏感特性，测量的地球 磁场非常的微弱，外部磁场的影响对于测量结果影响很大。 第10页/共20页 l 应用滤波算法进行航向角度修正 12/28 卡尔曼滤波与神经网络的结合辅助算法是从补偿的角度去设计， 以后者的映射能力修正前者的结果。这个算法的原理是：对于神 经网络输入有效的卡尔曼滤波状态量、滤波增益，让其学习了滤 波精度并计算与真实值的误差大小，神经网络经过训练就可以学 习卡尔曼滤波的精确性，就可以给出经过卡尔曼滤波的结果与真 实值之间误差。在实际应用的时候，就是将测量的数据送入到卡 尔曼滤波器，经过更新之后就得到滤波的结果。此时，

4、将卡尔曼 滤波的状态参量与滤波增益输入给学习过的神经网络，神经网络 会给出滤波结果误差。最终依据滤波结果与误差量就可以修正卡 尔曼滤波结果。 第11页/共20页 l 航向角实际测量结果分析 13/28 l图中是航向角度输出对比图，图中的蓝色线条是没有经过组合算 法直接的输出值，红色线条是应用讨论的算法后的输出结果。有 图中的对比可以看出，在使用滤波算法之后，使得带有干扰的输 出信号能够很好的收敛到真值附近。 第12页/共20页 l 三维电子罗盘的测试与分析 14/28 l图中是以精度为两秒的电子经纬仪为标准，记录实际测量值与电 子经纬仪之间的误差值。蓝色线条是未使用误差修正算法时，罗 盘输出横

5、滚角度值差值，红色线条是使用修正算法后的输出结果。 有图可以看出，为使用修正算法时误差最大值达到0.8。使用 算法误差值最大是0.2。 第13页/共20页 l三维电子罗盘测试与分析 15/28 l以上Matlab图形，是依据实际测量结果而绘制的。图中横坐标表示电子经纬仪输出的航向角度值，纵坐标表示三维电子罗盘输出的航向角度值与电子经纬仪输出的航向角度值之间的差值。从上图可以很清晰的看出此误差值最大值是0.3。这里是用高精度的电子经纬仪做比较，这个结果也是可靠的。结果表明航向角度的测量上满足设计要求。 第14页/共20页 u设计中较充分考虑硬件电路的电磁兼容性，并对硬件 电路做优化设计，增强电路的抗干扰特性，实验表明 硬件设计是有效的。 u应用最小二乘法修正加速度传感器的测量误差，应用 BP神经网络与卡尔曼滤波的辅助结合型算法对于磁强 测量值做处理。实验表明算法有效，对实际测量结果 有优化作用。 u设计了一款三维电子罗盘，满足设计要求。便于集成， 价格低廉。 l 结论 16/28 第15页/共20页 u结合神经网络与卡尔曼滤波的优越性能，以神经网 络给卡尔曼滤波算法建立模型，可以克服卡尔曼滤 波算法模型难以建立的问题。 l 展望 17