增量式光电轴角编码器零点漂移问题解决

介绍了增量式光电轴角编码器的工作原理及其在空间目标测量领域的应用。分析了轴角编码器零点漂移的原因,推导了基于轴系和球谐函数的望远镜系统误差修正模型。提出了采用外复核方法解算望远镜指向精度,即用前两天测星解算出来的系统球谐函数误差模型系数修正并复核当天的测星误差。设计了零点标定实验对轴角编码器零位进行标定,进行了连续11个晴天夜晚的观测实验,在零点标定前后观测在视场内均匀分布的30颗恒星,分别解算得到望远镜指向误差,确认了轴角编码器的零点漂移现象。采集GPS卫星数据进行了精度鉴定,望远镜方位和俯仰的轴系误差均值由13.99、11.50分别降至5.94、-3.49 ,验证了零点标定方法消除零位漂移并提高望远镜测量精度的可行性。     

赤道式望远镜寻北方法及测量结果

赤道式望远镜指北偏差直接影响测量的准确性,找到一种快速有效的寻北方法是非常关键的。锁定望远镜指向南赤道面,如果划过视场的星的轨迹不是水平直线,将调整望远镜极轴绕竖直轴线转动,直至星的轨迹是水平直线;锁定望远镜指向东或西赤道面,如果划过视场的星的轨迹不是水平直线,将调整望远镜极轴绕水平轴线转动,直至星的轨迹是水平直线。利用球面三角形的知识,推导分析了此种寻北方法的理论依据,望远镜指向南赤道面调整的是极轴指北偏差的水平分量,望远镜指向东或西赤道面调整的是极轴指北偏差的竖直分量。通过此方法寻北后的赤道式望远镜,连续50 min恒动对某恒星进行观测,其Y轴脱靶量变化4。观测结果表明,文中的寻北方法是快捷有效的,并且调整后的赤道式望远镜具有较高的指北精度。     

面向空间碎片的激光测距望远镜指向修正算法

针对目前的望远镜指向误差修正模型难以满足激光测距系统实现空间碎片精确探测的要求,提出采用遗传(GA)算法和列文伯格(LM)算法优化的后向传播(BP)神经网络模型修正望远镜的指向误差。按照俯仰角对方位角等间隔分区的方式在测站的半球面天区内观测了102颗恒星,并利用这102颗恒星观测数据进行建模,同时在次日观测12颗恒星验证所建模型的精度。结果表明,所建模型在方位和俯仰方向上的精度分别达到1.94″和1.12″。将GA算法和LM算法优化的BP神经网络模型应用到空间碎片和空间合作目标的探测实验中,结果表明,在利用激光测距技术探测空间合作目标和空间碎片时,望远镜的指向精度在方位和俯仰方向上分别达到1.89″和1.21″以及2.06″和1.46″,因此所建模型在提高望远镜指向精度的同时,对提高空间碎片的探测成功率也具有重要意义。     

基于雷达图像特征的空间目标载荷指向估计方法

载荷指向信息是空间目标在轨工作状态感知的重要依据，文中提出了一种基于逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar，ISAR）图像中的轴向特征匹配与重建的空间目标载荷指向估计方法，可以反演出空间目标天线载荷的具体指向及观测区域.该方法首先利用Randon变换和极值点检测等从ISAR图像中提取出天线载荷的两个轴线方向，然后再将该轴向特征与仿真特征模板库进行匹配，实现天线载荷轴向姿态角的粗略估计，同时利用三维矢量到二维平面的几何转换关系，建立载荷轴向在轨道坐标系与ISAR成像坐标系之间的姿态解算公式，根据姿态角粗略估计结果及三维重建矩阵实现载荷轴向及指向姿态的优化求解.基于动态仿真数据验证了该方法的有效性.     

阿里原初引力波探测望远镜的三轴转台设计

为了得到高精度的北天区原初引力波极化数据,需在西藏阿里地区建设原初引力波探测望远镜。针对望远镜的观测要求,设计了一种三轴转动平台。对转台各组成部分的结构设计进行了详细介绍,同时给出了载荷计算和驱动电机的选型过程,对转台进行了力学仿真分析,对影响望远镜指向精度的误差源进行了辨识并合理分配,保证设计制造满足指向精度的要求。     

一种提高天文巡天探测能力的新方法

在天文巡天观测中一般使用大视场光学望远镜系统,同时为了探测亮度弱的目标,要求光学望远镜具有大的口径.但是受材料、工艺等方面的限制,国内的大口径透射光学系统很难达到大的视场.为了解决巡天观测中这一实际问题,本文拟研究一种使用若干小口径的大视场望远镜组成一个望远镜束系统,通过对望远镜后端的CCD相机采集的天文图像进行图像配准和数据融合的处理,使其达到一个大口径、大视场望远镜系统的探测能力,这将有效的提高对暗弱天体的巡天观测能力.实验结果表明,该方法切实可行,能够有效提高现有望远镜系统的探测性能.     

光电产品空间全视场指向精度检测方法研究

光电产品空间指向精度是衡量光电系统的重要指标,如何准确地测量出光电产品的空间全视场指向精度对于光电系统而言尤为重要。根据光电系统的工作特点,提出了光电产品空间全视场指向精度测量原理与方法,以方位、俯仰轴为例介绍了测量的基本原理,给出了测量结果和分析。结果表明,该方法可以有效准确地测量出光电产品空间全视场的指向精度。     

基于MapInfo和Vega Prime的飞行器航迹显示系统的设计与实现

针对靶场试验中对飞行试验的实时指挥控制需求,提出基于MapInfo和Vega Prime的二维、三维集成飞行器航迹视景仿真的方法.分别利用MapInfo9.5和Creator构建二维电子地图和三维地面模型.在VC平台下对MapX控件进行二次开发,实现飞行器二维航迹的绘制.在二维显示的基础上,通过Vega Prime实现了三维地图上飞行器真实数据驱动和飞行航迹的绘制,其中基于DOF节点控制技术的姿态控制取得了良好的仿真效果,在视图界面实现了飞行器航迹显示的集成视景仿真.     

基于光度数据的低轨空间目标工作状态异常检测方法

空间目标工作状态异常检测是空间态势感知(SSA)的重要内容,也是提高卫星监控效率、保障卫星正常工作的有效手段。针对低轨目标因运动速度较快、观测几何条件变化明显而导致的历史观测数据应用受限的问题,提出了一种基于动态时间规整(DTW)距离的空间目标异常检测方法。该方法结合太阳、目标、测站之间的相对几何关系、空间目标运动特性和空间目标光度学之间的关系,实现了对低轨空间目标运行状态及指向状态的快速诊断。最后利用所提方法分别对风云、GPS、天宫在7种不同工作状态下的光度测量数据进行了大量仿真计算。仿真结果表明,目标状态异常检测正确率达到了90%上,验证了所提方法的有效性。     

白天卫星激光测距望远镜指向误差修正方法研究

白天卫星激光测距时,由于望远镜机架受太阳辐照和温度变化等因素影响,指向误差时变性较大,影响了对白天卫星的精确跟踪指向。针对卫星过境天区,提出了一种通过白天恒星监视,实现望远镜局部指向误差快速修正的方法,消除环境温度变化效应,实现高精度望远镜指向。以中国科学院上海天文台60 cm口径卫星激光测距系统为平台,应用短波截止滤光技术,实现了对亮于3等恒星的白天监视;并在卫星过境天区选择到6到7颗恒星进行观测,建立望远镜局部指向误差修正模型,以满足白天激光观测需求。该方法对白天卫星测距特别是高轨卫星等具有一定应用价值,也可推广到其他需白天目标观测的望远镜系统。     

高精度准直式太阳模拟器光机结构设计

为了实现对卫星控制系统中太阳敏感器的高精度地面标定和测试,提出一种真实模拟太阳光辐射特性的高精度准直式太阳模拟器设计方案,根据模拟器热功率高的特点,对氙灯与组合聚光镜、转向平面反射镜、光学积分器等主要组成部分进行了详细的光机结构与热控结构的设计.运用Ansys软件进行热学仿真分析,保证热控结构设计的合理性与最优性.通过实际检测,设计的太阳模拟器可以真实地模拟太阳光辐射特性,准直角小于32',辐照面小于100 mm时,不均匀度优于1.6 %;辐照面在(100~300) mm时,不均匀度优于4.2 %,满足对高精度太阳敏感器的地面标定和精度测试.     

运动目标模拟系统设计

设计的振镜式激光扫描运动目标模拟系统就是用来检测某地面防空武器的光电跟踪系统,其能够根据目标的运动方式和运动状态在实验室模拟实现可供光电跟踪的运动目标。课题采用振镜式激光扫描运动目标模拟技术,激光束经过双振镜的全反射后在投影屏幕上利用光斑扫描出目标运动的轨迹,该光斑就是模拟光电跟踪系统跟踪的模拟运动目标,它具有真实目标的可见光和红外特性。     

基于OpenGL的星载可见光相机成像仿真系统

介绍了一种星载可见光相机成像仿真系统,它主要用 于模拟星载可见光相机观测其他空间目标时的场景并输出仿真 图像。该系统不仅可以为空间目标检测与追踪研究提供图像数 据,而且还可以为空间相机的设计及性能评估提供技术支持。采用 3ds Max软件建立了空间目标的精准三 维模型,并给其赋予了材质属性;使用卫星工具包(Satellite Toolkit, STK) 预报了被观测目标和相机的轨道参数,并利用星表提供了星空背景中 恒星的位置、星等和自行等参数;在开源图形库(Open Graphics Library, OpenGL)中 建立了星载可见光相机观测空间目标时的场景,并模拟了星载可见光 相机的观测效果。结果表明,本文系统具有较高的仿真度和渲染速度,可 以实现深空点目标和近距离面目标的观测成像效果图的实时渲 染。     

圆锥形卫星天线太阳光反射特性仿真

根据卫星探测的相关理论,建立了卫星光学探测的仿真模型,并利用MATLAB进行仿真,研究了任意给定的卫星轨道、卫星天线参数和地面探测站位置参数下,探测站观测到的卫星天线的星等值。引入了圆锥形卫星天线对太阳光的反射公式和星等值的概念,给出了卫星处于地球阴影区和探测站探测盲区的判断方法。通过对模拟结果进行分析,可以得出任意一天、任意时刻卫星天线对固定探测站的星等值,并能给出圆锥形卫星天线对地面固定探测站的星等值随时间的变化规律。结果表明对低地球轨道卫星,地面观测站的同一光学观测设备在一天时间内可观测时间是很短的,对于圆锥形卫星天线,可观测时间更短。     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。     

A Soil Thermal Model for Remote Sensing

A simulation model of the heat exchange at the soil surface is used to study the effects of the soil characteristics, the initial temperature profile, and the boundary conditions on the surface temperatures. The surface temperature cycle is found to be insensitive to both the initial temperature profile and the lower boundary conditions. The result allows us to treat the soil with an analytic steady-state model as a transmission line problem. Its formulation allows us to calculate the soil conducting flux directly from the satellite temperature data, without the knowledge of the energy exchange process at the ground surface, provided that the soil thermal inertia is known. A simple inverse model can then be formulated to calculate accurately the soil thermal inertia and soil fluxes using visible and infrared satellite data. The model requires neither the linearization of the flux terms at the ground surface nor the knowledge of the lower boundary condition and the soil initial temperature profile.     

基于实测数据处理的统计优化反卷积实波束锐化算法

由于实波束地图方位分辨率低,从中很难分离出如机场、舰船及海岸线等目标的有用信息,使得战机无法实施对地、对海火力攻击。文中提出了一种基于实测数据处理的统计优化反卷积实波束锐化算法。该算法通过运动补偿及迭代算法,对实波束地图进行锐化,以实现方位超分辨。从仿真数据分析及实测数据处理的结果可以看出,所提方法能有效提高实波束地图的方位分辨率,具有很高的工程应用价值。     

基于FPGA的杂波模拟系统的设计与实现

首先介绍了常用的杂波模型,利用ZMNL对地基雷达中常见的地杂波、海杂波进行建模,并基于FPGA分别实现了地杂波、海杂波实时模拟;最后对模拟数据进行分析,给出了模拟杂波数据的概率密度和功率谱密度曲线,与理论值对比得到了与理论值吻合的结果,验证了系统的有效性和准确性,为实验室的雷达系统调试提供了逼真的杂波环境,减少了研制成本。     

基于光谱角背景纯化的高光谱异常检测算法

为了解决利用高光谱图像进行异常检测时结果不准确、虚警率较高的问题,提出了一种基于光谱角背景纯化的异常检测算法。该算法以局部RX算法为基础,根据光谱角距离分离出内外窗口间背景像元中的异常成分,得到纯化后的背景像元,然后进行异常检测。为验证算法的有效性,选取了两组机载可见光/红外光成像光谱仪真实高光谱数据进行仿真实验,并与经典的全局RX、局部RX算法进行对比。结果表明,与局部RX算法相比,该算法在两组数据下的曲线下面积分别提高了0.0317和0.0053。这些结果为下一步的研究方向提供了参考。     

基于局部直角坐标和子区域处理的弹载SAR频域成像算法

针对弹载SAR平台非直线轨迹运动和大斜视成像的特点,该文提出一种基于局部直角坐标和子区域处理的频域成像算法。对大斜视成像模式,采用局部直角坐标系建模的方法,使距离走动校正后的方位信号具有更高的近似精度;为精确补偿包络和相位的方位空变,采用子区域成像的方式,可显著提高场景边缘处的聚焦质量;将各子区域图像校正至统一的地面坐标系下,即可得到最终的SAR图像。点目标仿真和实测数据验证了所提算法的有效性。