摆扫式航空遥感器像旋补偿方法

针对航空遥感器前端扫描反射镜旋转带来的像旋,提出了一种焦平面与扫描反射镜同步旋转的消旋方法。利用矢量法对像旋的方向进行了详细计算,得出消旋方向与扫描反射镜旋转方向相反的关系,提出了一种双轴系齿轮联动、双电机伺服控制的消旋方法,该方法精度高、像旋残留少,并对轴系的回转精度、齿轮的传动精度、双电机的伺服控制精度进行了检测。检测结果表明:轴系的回转精度为0.8″,齿轮的传动精度达到34″,双电机伺服控制精度优于1′。试验结果表明,用此种方法进行消旋,像旋的残留仅为0.03 mm,经过某项目成像验证,得到的图片便于拼接应用。     

航空光电遥感器高精密紧凑型调焦机构的设计

针对航空光电遥感器在不同工作环境下会产生离焦这一问题,采用移动镜组方式进行调焦,以保证其成像质量。该调焦机构采用消间隙丝杠螺母副作为传动机构,采用六个精密轴承及弹性预紧组件作为导向机构,同时采用一对电涡流传感器及一个菱形被检测件作为测位移传感器,在有限包络尺寸下最大程度保证其调焦精度。从传动误差和传感器组件误差两方面对调焦机构进行精度分析,并且搭建实验平台对其进行了传动定位精度实验和晃动精度实验。实验结果表明,该调焦机构的传动定位精度在±6 μm以内,晃动精度在±4″以内,满足光学系统提出的调焦精度设计要求。     

二维扫描成像系统中消像旋的电子学方法

1 引言 通过对光学消像旋方法的讨论可以知道,虽然光学方法消像旋计算速度快,但系统体积大,增加功耗,造成信噪比下降。对于类似于K镜消旋的系统,要求扫描镜与消旋镜的驱动角度精确配准,消旋镜的驱动的角精度要求高于1/3个像元。而且,运动器件的空间可靠性差。与此对比,图像的电子消旋则具有以下的优点:(1)旋转后的图像和原图像的转换关系     

空间光学遥感器精密次镜调整机构设计及试验

随着空间光学遥感器地面分辨率逐步提高,长焦距、大口径相机成为重点研究方向。为了克服重力变化、复合材料变形等因素带来的天地不一致性的问题,次镜调整成为校正光学遥感器离焦和主次镜相对位置变化的关键技术之一。将次镜柔性支撑、精密直线驱动与柔性铰链传动技术相结合,设计了一套高精度次镜调整机构。首先介绍了该套机构的光机构成、工作原理及传动链路,然后对超轻次镜、高精度直线致动、高精度调焦传动等设计分别进行了阐述,最后介绍了力学环境试验后的调整精度测试情况。试验结果表明,该套精密调整机构实测调整行程大于±120μm,轴向调整步距精度0.18μm (3σ值),调整行程内次镜的最大平移误差为1.30μm,最大倾斜误差为1.93″,具有调整范围宽、调整精度高的特点,满足空间光学遥感器精密次镜调整的要求,已成功在轨应用于北京三号B卫星0.5 m级高分辨率空间相机。     

CCD成像单元仿真系统的实时显示方法研究

依据某型号航天光学遥感器内部系统通信协议,对CCD成像单元仿真系统在通信过程中的实时显示方法进行了研究.提出了一种利用计算机仿真技术,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时显示实现的方法.阐述了航天光学遥感器CCD成像单元仿真系统的工作原理;分析了CCD成像单元仿真系统实时性需求,并应用微秒级精度的定时器对实时显示时间进行定时测试.经过实验证明,该方法满足预定要求,实现了仿真环境下的实时显示,完成了对航天光学遥感器内部遥感器控制单元的检测.     

线阵TDI探测器成像中扫描速度偏差影响

线阵TDI探测器同步脉冲周期与扫描速度不匹配,会降低航空相机总体光学传递函数水平。分析扫描速度偏差与系统调制传递函数间关系,可为扫描系统设计与调试提供有效的评价准则。以某航空相机为例,介绍了线阵TDI探测器扫描成像原理,给出由扫描速度偏差计算系统运动光学传递函数的算法,并通过数值计算方法分析了扫描速度偏差对系统调制传递函数影响。实验结果表明,使用统计方法得到的系统运动调制传递函数计算结果与实际测量结果的误差在5%以内,可有效用于评价扫描速度偏差对运动调制传递函数影响。     

应用于光学遥感仪器的扫描机构设计

针对空间光学遥感仪器扫描机构的高精度、长寿命运转需求,首先分析设计了基于油脂润滑方式的运动部件润滑与密封方法,保证了机构的运转寿命与精度;然后使用有限元方法,对扫描机构各重要组件的结构进行了分析优化,得到了轻量化的反射镜结构与优化的支撑结构.分析结果表明,在实验温度(-30～70℃)范围内反射镜的面形精度RMS值优于13.2nm;润滑与密封设计可靠,5年内润滑剂泄漏量小于3.5 mg;扫描机构总质量4.94 kg,一阶固有频率116.2 Hz.扫描机构可以满足空间光学遥感仪器的设计要求.     

基于CCD成像单元仿真测试系统的实时性实现

依据某型号航天光学遥感器内部系统通信协议,在CCD成像单元仿真测试系统的基础上,提出了一种利用计算机检测与仿真技术结合,以计算机算法控制为核心,以通信控制电路为基础的实时性实现的新方法.阐述了航天光学遥感器CCD成像单元仿真测试系统的工作原理及功能;分析了CCD成像单元仿真测试系统实时性需求,并应用微秒级精度的定时器对实时显示时间和实时存储时间进行定时测试,经过实验证明,该方法满足预定的实时通信要求,实现了仿真测试环境下的实时性显示与存储,完成了对航天光学遥感器内部遥感器控制单元的检测.     

高功率激光装置多路光束时间同步测试技术

采用时间关联复测方法,用光电管结合数字示波器,利用高功率激光装置三倍频测量组件中的时间测量模块实现多路激光到达靶点时间同步的同发次测试。通过光束前端输出的任意波形发生器结合光纤放大传输组件中的光纤延迟器实现激光装置多束激光到达靶室时间同步精密调节,分析结果表明多束激光束间同步测量精度小于30ps,测试技术和方法为多路激光时间同步精密诊断提供技术支撑。     

空间遥感光谱仪器光学性能地面检测系统

为了对空间遥感光谱仪器进行光学性能检测,设计并实现了空间遥感光谱仪器光学性能地面检测系统。该系统包含硬件和控制软件两部分;硬件分为光源、机械运动子系统、信号采集子系统和计算机,控制软件在Windows环境下使用Labview实现。在电机控制中使用细分驱动,采用包含误差项计算步数的方法减小积累误差,通过指定波长扫描或连续波长扫描进行扫描机构控制,并实时显示光谱曲线。自动计算信噪比、使用广义最小二乘法对感兴趣的区域进行高斯拟合,并自动读取带宽。实验表明,本系统可以实现空间遥感光谱仪器的全波段、自动化光学性能检测,波长精度优于±0.05nm,重复性优于0.01nm,可在1s内完成信噪比计算,光谱带宽小于1nm,满足指标要求,提高工作效率,为载荷研制奠定了基础。     

Kalman-Filter-Based Sensor Integration of Variable Power Assist Control Based on Human Stiffness Estimation

In applications such as robot collaborating with human operators, the robot system must operate more slowly and be more compliant to safe user interaction. Moreover, a consideration of the dynamic properties of human operators is also important for the human application. According to such requirements, this paper presents a novel sensorless force control approach for the robot-assisted motion of the human arm. A twin direct-drive motor system with a wire rope has been developed to provide a precise force sensation and safety for human-robot interaction. In order to control the wire rope tension and human interaction force, two mode designs of the force control are realized. The common mode is utilized for the control of wire rope tension. In the differential mode, the Kalman-filter-based sensor integration for the interaction force observer is proposed in this paper. By combining two motor encoders and a commercial acceleration sensor together, white Gaussian noise is reduced, and high accurate feedback of the contact force is obtained. A variable power assist control method based on a real-time estimation of the stiffness of the human arm is also introduced. By considering the stiffness in human arm movements, this method increases the efficiency of the force control system and realizes comfortable force for human-robot interaction. The effectiveness of the method is verified by experimental results.     

钢丝绳断丝信号的空间域划分及在小波变换下的频域特征提取

频域特征是钢丝绳损伤定量识别的一个重要特征.文中对钢丝绳断丝信号进行了空间域划分和小波变换下的频域特征提取,并用小波网络进行断丝的定量识别.实践结果表明:该方法能够在频域上清楚地区分噪声和损伤信号,提高了钢丝绳断丝检测的能力.     

基于高阶累积量的盲自适应多用户检测

基于高阶累积量,讨论一种新的盲多用户检测方法.首先,分析一种新的优化准则,证明该优化准则在满足规范约束条件下具有全局最小值,且极值点满足解相关条件.由此,得到一种新的盲多用户接收方案.然后,利用约束优化问题的一个无约束条件的等价形式,给出盲多用户检测的自适应算法.仿真结果表明,本文给出的检测器具有较强的多址干扰抑制性能.     

基于龙贝格观测器的PMSM无位置传感器控制系统设计

针对基于低分辨率霍尔位置传感器的永磁同步电机系统在中高速时出现的估算精度低与响应速度慢等问题,在建立永磁同步电机数学模型的基础上,将龙贝格观测器与锁相环结构相结合,提出一种永磁同步电机无位置传感器控制算法。利用MATLAB/Simulink工具搭建控制系统仿真模型验证该控制系统的可行性,并通过搭建基于PAC5232的实物平台对比验证龙贝格观测器相对于霍尔位置传感器的优越性。实验结果表明,该无位置传感器控制系统有效地提高了系统的响应速度和估算精度,使其能够更好地跟踪转子速度以及转子位置信息。     

双键合点破坏性引线键合拉力试验的测量误差分析

在双键合点破坏性拉力试验中,吊钩位置及引线的弧线高度会直接影响测量结果,但在GJB 548A中对此并未作出严格的规定。基于此,本文就以上两因素对测量值大小的具体影响进行了讨论,并针对不同的情况提出了相应的改进措施。分析表明,当放置吊钩位置的误差为±10％时,同时当吊钩与两边引线的夹角均为120度,由此所造成的测量偏差为-5～0％,但当两引线间的夹角减小至100度时,测量偏差将达20～29％。可利用带标尺的目镜控制吊钩的位置,同时建议将测试完成后两引线间的夹角大小作为一测试的参数,从而可在一定程度上减小测量的误差,并使得不同测试结果具有直接的可比性。     

钢丝绳无损探伤仪研究

为了保证钢丝绳的安全运行和最大化利用,针对目前钢丝绳在线无损检测难度大、检测设备精度低、使用不方便、检测结果容易受到钢丝绳运动速度影响等缺限,本文设计了一种基于磁通和漏磁检测原理的便携式钢丝绳无损探伤仪,详细介绍了其检测原理、硬件设计以及软件设计方案。现场应用结果表明:该便携式钢丝绳无损探伤仪具有使用方便、检测精度高、对钢丝绳运动速度不敏感等优点。     

A high-precision system of fiber Bragg grating temperature sensing demodulation based on light power detection

A system of fiber Bragg grating (FBG) temperature sensing demodulation based on light power detection is proposed in this paper. Compared with the traditional demodulation method based on wavelength scanning, light power detection is more direct and avoids the use of spectrometer. Moreover, the light power in the system is converted into the electrical signal by the receiver optical subassembly (ROSA) and converted to the digital signal. The micro controller unit (MCU) processes the digital signal to realize the real-time temperature monitoring, which avoids the use of optical power meter (OPM). With the advantages of simple structure and low cost, the system is portable and practical. The experimental results show that the linearity coefficients R-square between light power and the sampling voltage are 0.999 08 and 0.998 93 in the temperature range from 10 °C to 85 °C, respectively. According to the results, the proved sensor has a repeatability error of 1%, a linearity error of 1.35%, and a hysteresis error of 0.7%, which indicates that the system is of high stability and high precision. The experimental results are consistent with the theory, which verifies the system''s feasibility.     

适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法

为了提高光电跟踪仪对于高速运动目标的跟踪精度和稳定性,提出一种适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法。利用光电跟踪仪、火炮、载体惯导系统、视频跟踪器和激光测距机输出的相关参数,通过一系列坐标转换、递推迭代和坐标反变换,完成瞄准线坐标系下方位速度环和俯仰速度环跟踪前馈补偿参数的计算,并将该参数分别叠加到方位、俯仰跟踪控制回路,参与跟踪控制;采用模拟航路进行验证,该跟踪控制算法对速度2.5 Ma的高速运动目标,跟踪系统误差和随机误差均小于0.15 mrad。实验结果表明,该方法能有效提高光电跟踪仪对高速运动目标的跟踪精度,响应速度快、动态滞后小。     

基于MEMS的测姿定向方法研究

针对 MEMS 惯性器件精度较低,MEMS 惯导系统无法满足平台姿态精度要求的问题,本文提出了一种基于 MEMS 器件的测姿、定向方法。当载体近匀速运动时,利用加速度计和磁力计信息,采用垂直陀螺原理得到高精度的姿态信息,通过卡尔曼滤波估计出陀螺漂移,载体非近匀速运动时采用惯性姿态递推更新算法,补偿修正力矩和陀螺漂移误差,提高了载体的测姿定向精度。实验测试结果表明,采用本文的测姿定向方法后 MEMS 系统的姿态精度达到了 0.6°, 精度明显高于传统方法的精度,能够满足大多数中高精度平台的要求。     

三辊轧管机同步控制的研究

采用PID控制方法,以实现三辊轧管机转速同步为目标,设计了基于西门子S7-300PLC直流电机调速系统,经过在轧管系统中的试运行表明,该方案响应迅速,动态同步误差小,能较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求,并在实验平台上获得了较好的控制效果。