铝合金反射镜的发展与应用

综述了国内外铝合金反射镜的发展现状,最新应用和技术参数。首先从铝合金反射镜的设计、加工、安装结构和应用4个方面展开论述,然后总结了铝合金反射镜的共同特点和共性技术。最后对铝合金反射镜的应用前景提出了展望。     

基于特征检测的曲面分片构造方法

目前主流曲面分片构造法大多无法直接应用于具有尖锐特征的目标表面重建。针对该问题,提出一种新的曲面分片构造方法。通过建立目标表面采样点的空间三角网格模型,对网格模型进行特征检测,根据特征检测结果计算网格顶点法向量集,并基于顶点空间坐标和法向量集进行分片二次曲面插值,实现目标表面三维重建。实验结果表明,该方法重建表面达到C~0连续,满足可视化等应用要求,相对主流算法,信噪比提高2倍以上,均方误差至少降低1个数量级。     

基于TSVM和纹理特征的WIS遥感影像分类方法

针对宽波段成像光谱仪数据为中等空间分辨率、谱段多的特点,提出一种结合双子支持向量机(TSVM)和纹理特征的WIS遥感影像快速分类方法。选用经过几何校正的二级数据产品,进行大气校正、反射率计算等预处理后,裁切出500×500大小的影像作为实验对象。选择以相关性分析的方法获取特征波段。为解决狭小水体混合像元难以区分的问题,选择计算NDWI指数,然后提取其纹理特征。最后,基于TSVM和传统SVM进行分类实验,样本训练及预测的时间分别为14.27 s,26.41 s,得到的总体分类精度分别为87.861 3%,87.659 0%。结果表明,基于TSVM和纹理特征的分类算法不仅训练速度快,而且具有良好的泛化能力。宽波段成像光谱仪数据在中等尺度的土地覆盖分类中具有极大的应用价值。     

基于单帧干涉图的无损压缩的研究

受位消减法启发,针对单帧干涉图特点设计一种新的无损压缩方式,并分别采用哈夫曼编码、LZW编码以及算术编码作为新方法的熵编码部分对干涉图进行压缩,比较它们最终的压缩比。经Matlab仿真实验证明,三种编码方式最终取得的压缩比均高于位消减法,其中算术编码的压缩比最高,哈夫曼编码紧随其后,两者均能够取得较位消减法27%及以上的压缩比增长,LZW编码所取得的压缩效果相比前两者一般,不适合用于干涉数据的压缩。     

改进的Harris算法在海洋遥感图像处理中的应用

研究HY-1B卫星水色图像数据时需要先对水域进行定位,一般采用轮廓明显的海岸线来辅助附近海域的定位。为了克服基于传统Harris角点检测算法带来的漏检、定位精度差等问题,提出一种改进Harris角点检测算法。在双边滤波预处理图像后引入多尺度空间表示,最终对候选角点集进行分组检测选取出最小尺度下的角点作为最佳角点。实验结果表明,改进的算法提高了角点检测率并且减少了冗余角点数量,优于多尺度Harris算法和Harris-Laplace算法。     

大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制

为了提高空间天文望远镜精密稳像系统中大口径压电快摆镜机构（Fast Steering Mirror,FSM）的控制精度,采用迟滞前馈补偿和最优PID控制算法相结合的复合控制策略。针对基于广义Play算子的Prandtl-Ishlinskii（PI）模型可逆性受约束条件限制以及求逆过程中模型参数估计误差累加的问题,提出了一种基于广义Stop算子的PI逆模型进行压电执行器（Piezoelectric Actuator,PZT）迟滞补偿。针对逆迟滞模型的不确定性和直接前馈控制抗干扰能力差的问题,在控制系统中加入最优PID闭环控制器。采用自适应差分进化算法（Adaptive Differential Evolution,ADE）对迟滞逆模型参数和PID控制器参数进行寻优并引入混沌搜索机制来提高ADE算法的性能。实验结果表明:与传统PI模型解析求逆方法相比,基于广义Stop算子的PI逆模型能够更好描述逆迟滞曲线,拟合频率为1 Hz的迟滞曲线,拟合精度提高78.04%;实时跟踪频率分别为1、10、20 Hz的大口径快摆机构目标摆动位移,复合控制策略的跟踪精度相比于直接前馈控制分别提高了38.56%,22.92%和13.5%。     

基于交叉簧片柔性铰链的空间微位移机构

基于交叉簧片柔性铰链(简称‘交叉铰链’)设计了一种用于光束跟踪、精密指向和瞄准的同轴八铰微位移放大机构。该机构使用菱形构型,用交叉铰链作集中柔性元件,节点处交叉铰链两两同轴配合使用,以便保证运动的平稳输出。研究了机构的运动学以及力学性能,计算了微位移机构的行程放大比和灵敏度;根据交叉铰链的刚度模型,推导出微位移机构的理论刚度;最后,应用有限元软件对机构进行建模并对运动学、静力学以及动力学性能进行仿真。完成了样机的加工和测试,测试结果显示,机构放大比为1.905,理论与测试误差低于2.2%,结构刚度为18.21N/mm,误差低于0.32%,一阶频率为8.8Hz,误差低于5%。分析结果验证了本设计的可行性和有效性。该机构适用于空间高精度微位移领域。     

高分辨率压电陶瓷微位移检测电路设计与实现

为提高压电驱动的大口径快摆镜控制精度,采用了电阻式应变传感器(SGS)和基于锁定放大信号调理方法来检测压电执行器微位移,该微位移检测电路包括集成在压电内部的电阻式SGS,前端信号调制放大电路、带通滤波去噪电路、相敏解调电路和低通滤波电路等,最后搭建系统验证并利用小波分解重构的方法对微位移信号进行噪声分析。试验结果表明,该系统检测的压电执行器微位移信号良好,噪声满足实际工程中压电陶瓷(PZT)执行器的24nm位置分辨率的要求。     

基于WGS-84椭球的改进海洋耀斑计算模型与仿真分析

卫星载荷在海洋上探测温室气体时，为获得高精度的气体浓度数据，采用海洋耀斑观测模式，因此实时耀斑位置的准确计算是获得高精度有效数据的必要前提。提出了基于最优线搜索的改进海洋耀斑计算模型，根据WGS-84椭球模型，在二分法搜索满足镜面反射耀斑点要求的基础上，采用最优化中线搜索的思想对算法进行改进，使其更好地符合耀斑点共面条件。经仿真分析，与卫星工具包（STK）仿真结果对比，所提改进模型计算的耀斑位置距离误差显著降低至90 m。     

空间目标褶皱表面成像仿真方法研究

为得到空间目标高质量仿真图像，正确仿真目标包覆温控材料形成的褶皱表面十分重要。采用反向光线跟踪方法建立辐射传输模型，针对常用温控材料聚酰亚胺的褶皱表面引发的二次反射和材料的菲涅耳反射现象，采用余弦权重重要性采样对二次反射计算时的光线区间进行优化，改进了可描述菲涅耳反射现象的双向反射分布函数（BRDF）模型。利用3D建模软件生成并量化褶皱平面，在严重褶皱上重要性采样的均方根误差比均匀采样减小了63.42%，通过与实测BRDF值对比，改进BRDF模型能更好地描述菲涅耳反射，从褶皱平面仿真图像中可看到离散的强镜反亮斑。仿真的卫星图像褶皱表面细节纹理展示良好，阴影效果逼真，可为空间目标视觉导航算法研究提供图像数据。