长条形反射镜背部支撑方案研究

在空间微重力和温度载荷的作用下,反射镜及其支撑结构的变形会影响或破坏光学系统的成像质量.从保证反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了某种光学遥感器反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨厂反射镜的支撑方式,提出了背部单点支撑与两点支撑两种方案;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想.采用有限元方法,埘反射镜结构进行分析,并对采用柔性支撑结构后的反射镜进行静力学分析和模态分析.分析结果表明:两种支撑方案均满足面型要求,且前者优于后者.     

扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析

航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下,会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形,必须对结构作受力分析.利用MSC/Nastran,MSC/Patran有限元分析软件,首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型,并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度,结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形,达到了面型精度;最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形,以及在不同空间位置时,随温度的变化和在自重条件下的面型变化,分析得出:在扫描反射镜不同的工况中,反射镜均满足面型要求.以上分析表明,此反射镜的柔性支撑结构的设计,消除或减小了反射镜内的应力和变形,达到反射镜面型的变化不能大于[PV]=63nm的预期目标.     

单-双镜面组合结构的全向深度获取系统

为避免成像系统对于单视点约束的要求,提高场景深度获取的准确性和灵活性,设计了一个由单透视相机、双抛物反射镜面同轴放置所构成的非单视点全向深度获取系统.首先分析了实现单视点约束存在的困难及基于非单视点成像系统获取深度的可行性;然后提出了在双镜面全向成像和单镜面全向成像2种不同方式下的深度计算方法;最后通过误差分析研究了镜面面型、基线距离及空间点位置对深度恢复结果的影响,并由此优化系统配置参数,使深度估计的总体误差保持在2%以内.该系统不仅可基于双反射镜面全向立体成像恢复水平方向360°的场景深度,也可仅利用单反射镜面全向成像获取空间线特征的三维信息.实验结果表明,文中系统具有较高的准确度,可用于不同精细程度需求下的摄影测量、三维重建、机器人导航等场合.     

某光电经纬仪主镜轻量化设计与研究

为了得到符合主镜镜面变形要求的轻量化结构,利用三维建模软件UG建模,并用有限元分析软件Patran对主镜镜面面形进行分析。应选择微晶玻璃作为主镜材料;接着,对支撑结构进行优化;而且设计轻量化结构,并分别以筋厚以及镜面厚度为变量,分析两者对光轴垂直时的轻量化结构镜面变形量的影响,并最终得到优化后轻量化结构。结果表明,优化后轻量化主镜质量为35.55kg,轻量化率为59.39%,且光轴垂直时,PV=26.24nm,RMS=5.73nm,满足设计要求。     

振动对反射镜胶连接的影响分析与试验

在空间相机反射镜连接优化的研究中,胶连接是空间相机反射镜连接常用的连接方式之一。在相机振动试验、发射等力学环境作用下胶接连接状态、胶接力可能会发生变化。胶连接状态的变化使反射镜镜面面形发生变化,导致相机成像质量变差。目前尚无直接测量反射镜胶接力在振动力学试验前后变化的方法,直接采用完成镜面加工的反射镜进行振动试验,势必增加了反射镜研制风险。为了研究振动对反射镜胶连接的影响,采用设计胶接试验件的验证方法,将检测胶连接状态的变化转换为光学测量镜面面形的变化,解决了直接测量的胶连接变化难的问题。振动试验前通过有限元的方法仿真分析了力胶接试验件的动力学特性,为力学试验条件制定提供了参考。通过对比振动试验前后胶接试验件面形RMS值,胶接试验件面形最大变化为1.26nm,在设计和光学测量误差变化允许范围内,表明改进的反射镜胶连接方法有一定可行性,为验证振动对胶连接的影响提供一种新方法。     

小口径离轴抛物面反射镜挠性支撑设计分析

关于反射镜支撑稳定性优化设计问题,离轴抛物面反射镜作为空间光学遥感器的重要光学元件,面形精度直接影响遥感器性能。针对反射镜所处环境,组件一阶频率要求高,设计了一种反射镜背部中心单点挠性支撑结构,并利用拓扑优化技术对反射镜进行了轻量化设计。为了结构设计的合理性,采用有限元技术对反射镜组件进行了模态分析、结构强度分析、谐响应分析及热环境分析。分析结果表明:反射镜在重力作用下最大面形误差RMS=1.16nm;在±10℃温度载荷作用下最大面形误差RMS=11.46nm;反射镜组件一阶频率为574.19Hz。使挠性支撑结构具有良好的静、动态特性和热尺寸稳定性,满足反射镜面形要求。     

基于有限元法的空间遥感器主镜支撑位置优化

为更准确地设计空间遥感器主镜,以有限元法为基础,研究空间遥感器主镜在自重情况下引起的镜面面形变化情况,在主镜镜面面形符合实际工程要求的情况下,通过MSC Nastran进行优化处理并最终确定出主镜的最佳支撑位置,同时确定主镜轻量化结构．以主镜背部3个支撑孔中心坐标为设计变量,以主镜镜面变形最大值作为目标函数进行实例优化分析,并与传统经验法的计算结果进行对比,结果表明所采用的有限元优化方法具有较大的优越性,为某型空间遥感器的成功研制打下艮好基础．     

某航空相机光学系统支撑框架有限元分析

支撑框架是某航空相机的主要组成部件,它的作用是承载光学系统、图像传感器及反射镜框架,因此其刚度、动态特性对航空相机的成像质量有着很大的影响.在工程设计中,应用有限元分析理论,对相机光学系统支撑框架的动态特性进行研究,通过SOLIDWORKS平台建立支撵框架实体模型,并对支撑框架结构进行合理的简化,采用COSMOS有限元分析软件对框架建立有限元模型,计算出前8阶固有频率和振型,根据计算结果找出框架的薄弱环节,提出改进方案,并重新分析.分析结果表明,改进后支撑框架的质量得到了减少,固有频率得到了提高.该方法为支撑框架的设计和优化提供了理论依据,有利于提高设计效率.     

光学表面面形的计算机仿真

光学表面的变形包含刚体位移和表面畸变,它们将对光学系统的成像质量产生不同的影响.通过数值方法可以求得刚体位移,但还没有专门的可视化软件对镜面面形情况进行仿真分析.提出了镜面面形的可视化仿真方法,它利用Zernike多项式与Seidel象差之间的对应关系,对有限元数据进行后处理,并采用PV值和RMS等数值解、表面畸变云图及理论干涉图等形式对镜面面形进行模拟.利用VC 和OpenGL混合编程实现了光学表面面型的计算机仿真系统.仿真试验和实际应用表明了方法的可行性及其在光机集成有限元分析中的重要作用.     

卫星载荷安装平台结构轻量优化与仿真分析

结构轻量化是目前航天器设计的发展趋势.以国内某高精度成像卫星有效载荷安装平台为对象,为了降低卫星平台的质量,同时满足其在复杂外热流环境下的热变形要求,分别采用拓扑优化与铺层优化两种方法对卫星安装平台进行轻量优化设计.在整星有限元热变形分析基础上,以载荷安装平台的质量最轻为目标,对结构进行优化设计,并对整星进行模态分析以验证设计方案的可靠性.两种优化方法均满足结构热变形设计要求,相比拓扑优化方法,铺层优化方法可以大幅降低安装平台质量,并且可行性高.     

Geometrical considerations on the directivity of reflected light from a paraboloidal mirror

A divergence angle of the light emanated from an optical source composed of a source of light with finite size and a paraboloidal reflector is analyzed on the basis of geometrical considerations. The divergence angle distributions of the reflected light rays from each reflection point on the paraboloidal mirror are numerically calculated as parameters of the shapes of a lamp arc body and a paraboloidal reflector. It has been found from the analyses that the divergence angle can be reduced by prolongation of the optical path length PO to the reflection point P on the paraboloidal mirror from the focal point O of it, at which the center of the extent of the arc is located. A new approach different from conventional one to reduce the divergence angle of the light rays emanated from the optical source is proposed. The new configurations of the optical source composed of a source of light with finite size and a paraboloidal reflector or a spheroidal converging reflector are shown and discussed.     

A K/Ka‐band dielectric and metallic 3D printed aperture shared multibeam parabolic reflector antenna for satellite communication

A K/Ka‐band (22‐33 GHz) high‐gain aperture shared multibeam parabolic reflector antenna is proposed. It performs a two‐dimensional beam scanning from a shared single parabolic reflector by introducing off‐focal feeds. The feed array is placed on and off the focal of the parabolic reflector. Traditionally, the feed blockage has a great impact on the performance of the antenna, which reduces the gain and increases the sidelobe level. The purpose of this paper is to suppress the negative effects of feed blockage by using hybrid material processing method. Both dielectric and metallic 3D printing technologies are used for antenna fabrication. The parabolic reflector antenna is printed by selective laser melting using aluminum alloy. The feed array and the supporting structures are printed by stereolithography apparatus in resin to control the blockage. The method helps to suppress the sidelobe level from ?10 to ?15 dB and to enhance gain by up to 2.3 dBi. The reflection coefficient is less than ?10 dB, while the coupling coefficient between the ports is less than ?20 dB over the entire designed band. At 31.5 GHz, the simulated maximum gain of the antenna are 30.7, 29.1, and 29.7 dBi, when different port separately excites. Multiple beams at ±15° and 0° are observed on both E‐ and H‐planes. Besides, it also verifies the possibility to use dielectric and metallic 3D printing technologies in hybrid for microwave device fabrication.     

On distorted surface analysis and multidisciplinary structural optimization of large reflector antennas

The large reflector antenna structural design is a typical multidisciplinary design mainly involving structural mechanics and electromagnetics. Deformation of the antenna reflector affects antenna’s electrical characteristics. In this paper, an analysis is made of the variation of antenna’s performances under different employment conditions by applying the response surface method and the Coons divided-fitting method with presentation of the mathematical formula. Furthermore, three types of optimization models of the antenna structure are discussed and the main structural variables influencing electrical performances are analyzed. Finally, an example of multidisciplinary optimization design of an 8-m antenna is explored to illustrate the accuracy of the methods and the potential of application to improve the electrical performances of reflector antennas.     

采用曲面设计的LED前照灯建模及配光分析

LED作为汽车前照灯的光源在节能和效率上具有优势,本文研究了使用半导体LED光源前照灯的反射镜曲面的设计方法,并进行了配光验证分析。根据前照灯近光配光标准、LED光源特点和反射镜曲面设计,作者建立了新颖的LED前照灯的设计模型,包括LED光源模拟、反射器曲面设计、透镜设计单元和配光分析。作者提出不规则三维曲面作为反射镜的方法,并实现了LED前照灯的照明计算仿真。文章最后分析了实验结果,并指出LED前照灯的前景和未来大功率LED汽车前照灯发展的关键技术。     

高阻抗表面的反射特性研究

利用高阻抗表面作偶极子天线反射基板,分析高阻抗表面的反射特性。与普通金属板使反射波与入射波相位相差180o比较,高阻抗表面能实现一定频带内的同相位反射。根据这一原理,设计低剖面偶极子天线,使天线的工作频率处于电磁带隙的谐振频率上,从而使高阻抗表面反射后的电磁波与天线的辐射波同相叠加,提高天线的辐射效率。利用HFSS仿真TE极化和TM极化下高阻抗表面反射相位随入射角的变化,结果表明：高阻抗表面在两种极化方式下呈现的相位反射不同。     

超声波流量测量的误差分析与补偿方法研究

为了提高超声波流量测量的精度,分析了影响测量精度的因素,对温度、流速和管道内置反射片所造成的测量误差进行了分析,提出了具体的误差修正补偿方法。实验表明：对上述影响因素产生的误差进行补偿与修正后,能够有效减小测量误差,提高测量精度。     

基于反弹概率流水线包标记的IP跟踪研究

分布式拒绝服务(DDoS)攻击是目前最难处理的网络难题之一,而在其基础上发展起来的分布式反弹拒绝服务(DRDoS)攻击利用反弹服务器进行的攻击会对网络系统造成更大的危害。由Duwairi等人提出的概率流水线包标记方案有效地解决了重构攻击路径的问题,但它并不适用于DRDoS攻击。在此基础上提出了一种新策略,经实验验证受害者用较少的数据包即可实现DRDoS中攻击路径的重构。     

基于数据仓库连锁店决策支持系统模型的研究

面对连锁店日益增长的海量数据,给出了一个完整的决策支持系统模型,包括决策支持系统的体系结构、主要功能、OLAP系统与数据挖掘应用的建立,重点论述了连锁店数据仓库的设计与实现过程,并对创建系统模型时应注意的问题做了相应的阐述。     

Highly‐isolated unidirectional multi‐slot‐antenna systems for enhanced MIMO performance

In this article, an improved approach is presented for designing Electromagnetic Bandgap (EBG) reflectors for slot antennas by using a waveguide aperture source in simulating reflection phase test. In this manner the nonplanar nature of the near field at the location of the source, that is, antenna, as well as its loading effect on the reflector are incorporated in the design of a mushroom‐type EBG structure operating at 5.3 GHz. This EBG design performs as an efficient reflector in normal wave incidence while suppressing the substrate‐bound modes propagating in the azimuthal directions. The designed EBG reflector is employed in several two‐slot‐antenna structures to establish excellent antenna isolation of at least 25 dB and single antenna gain of 5 dB at 5.3 GHz in each scenario. To further reduce coupling, the antennas are reoriented to benefit from polarization mismatch and radiation pattern nulls, resulting in isolation values of above 40 dB for antennas spaced one wavelength apart. The two‐antenna structures are also characterized for MIMO performance in a reverberation chamber and demonstrate an impressive diversity gain of better than 8 dB in a rich multipath environment. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 24:289–297, 2014.     

面向线程级前瞻的线程划分方法浅析

正确合理的线程划分方法是提取线程级并行性的必要前提，线程级前瞻技术是简化线程划分复杂度提高系统性能的重要手段。本文讨论了几种支持线程级前瞻的典型线程划分方法，在此基础上提出了线程级划分需要解决的关键问题，并蛄合一典型自动线程划分算法进行了具体分析，提出了线程划分需要进一步研究的问题。