您所在的位置: 成果库 高精度、模块化、5G倾角测量和定位传感

高精度、模块化、5G倾角测量和定位传感

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-10-08 15:07:11

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”技术交易专业科技服务团| 朱娟 | 2022-10-12 16:18:06
该项目是一个使用5G通讯技术的分布式高精度旋转角度测量系统。该系统及方法可通过5G移动通信网络远程对飞机舵面等可活动面的旋转角度进行测量并实时监控角度变化,测量误差小于0.05度。系统包括可视化上位机和多个测量终端,用户可以通过上位机对多个活动面实时测量旋转角度。测量过程中,对测量终端的安装位置不做要求。 室内定位部分:通过基于光学技术的室内定位传感器,为用户提供高精的室内定位服务。自主打造软件平台,结合研发团队在室内定位领域数年的学术成果,精确获取设备的空间位置与实时姿态。传感器主要由三个线阵CCD相机、三个柱面镜组成,呈Y字型排列。通过三个CCD相机确定点光源位置,光源位置在空间中是固定的,反推出传感器位置与姿态。
角度测量: 1、该旋转角度测量终端对安装工艺要求低,不需要要求旋转轴和传感器测量轴对齐,只需要将测量终端固定在被测平面上; 2、使用5G通信技术,延时低,实时性高; 3、可以同时测量多个活动面的旋转角度; 4、测量精度高,高精度模式下测量误差小于0.05°。 室内定位: 1. 利用光学传感器进行定位,数据精确,无视墙壁对信号的干扰; 2. 传感器依靠特定光源获取位置信息,不会误识别成错误的区域和楼层; 3. 产品成本低、传感器功耗低、便于安装和携带; 4.适用于几乎所有室内场合。

精确的角度测量是几何测量的一个重要项目,它也是计量科学中一个相对发达的分支。由于电子技术的不断发展,在过去的 20 年里,角度测量的精度也提高了 10 倍以上。角度测量技术分为静态测量和动态测量,一些静态测量技术仍然是动态测量的基础,而一些动态角度测量技术可以实现静态测量。倾角仪广泛应用于高精度激光仪器测平、工程机械设备测平、远距离测距仪器、高空平台安全防护、定向卫星通信天线俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构管线顶升应用、 大坝检测、地质设备倾斜监测、炮筒初始角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通信车辆姿态检测等领域。如今倾角传感器相对于其他传感器而言数量少,科学技 术领域先进,所以价格较高,前几年中国的市场需要的传感器大多数通过外国进口的,可价格高,所以设备的成本较高,随着中国科学技术的发展,大量研究人员投身于倾角传感器的研发中,导致现在中国的倾角传感器技术迈出了崭新的一步,中国自 2005 年需要 8-10 亿直传感器,到今天的 14 亿,每年的倾角传感器 的需求量都要递增 21%,可见倾角传感器在中国的市场是存在着无穷的潜力, 而应用于特殊行业高精度的倾角传感器则更具有研究和市场价值。


本项目优先使用产业领域及地方区域: 

角度测量:1)飞机地面总装测试 ;2)工程机械设备角度测量; 3)活动面旋转角度测量

室内定位: 1)为不同室内场所的机器人提供定位服务。在机器人顶部安装传感器,机器人和工作人员即可准确获得机器人实时位置信息;2)商场、停车场、博物馆 为室内人员提供定位、导航服务。顾客携带传感器设备即可获取自身位置信息,并提供导航服务发送至顾客手机;3)矿井;4)工业生产,为机械臂末端安装定位系统,为机械臂的运行提供高精度、实时位置姿态反馈。

该项目为上海某高校机自学院的研究成果,团队主要负责人为副研究员、硕士生导师,其主要研究方向是民机综合航电集成测试、飞机总线及信号地面测试模拟器、室内定位传感器,在国内外发表了多篇学术研究论文。

传统的空间物体定位技术主要有:GPS 定位技术,基于 WIFI 的定位技术, 基于惯性传感器的分布式综合测量系统,基于双目相机视觉的位置定位等。GPS 定位主要用于室外空旷地带,对定位精度要求不高的场所使用。基于 WIFI 的室内定位,对于测量环境要求较高,对电子干扰,密集多径对数据造成较大的难题。基于惯性传感器的综合测量系统,对较短时间内测量效果较好,但是系统长时间工作带来较大的测量误差。 基于相机的室内定位系统,对环境要求苛刻,很难大范围使用。

本项目成果目前已经申请两项专利,后续计划通过专利授权的方式进行成果转化,转化金额为200万元。

专利:一种基于 5G 移动通讯的远程倾角测量系统及方法

专利:基于超声波传感器和线阵电荷耦合器件的室内空间定位系统

论文:A High Speed Wireless Synchronous Exposure System Based on TDMA