长寿命新型红外地球敏感器

长寿命新型红外地球敏感器是用于同步轨道三轴稳定卫星的摆动扫描式地球敏感器。它恰如卫星的眼睛,是卫星捕获地球并进行卫星姿态测量的重要工具。由中国空间技术研究院５０２研究所第四研究室研制的“长寿命新型红外地球敏感器”工程样机已于１９９８年１１月２３日通过...     

地球/恒星敏感器共焦面自主导航方法与系统设计

为满足空间变轨飞行器由低轨到高轨飞行过程中的自主导航的需求,采用地球/恒星敏感器共焦面复合自主导航方法,建立了基于地球临边探测和恒星观测的自主导航模型,阐述了地球临边图像处理过程和地心矢量求解方法,介绍了结合地心矢量方向信息和由星敏感器获取的姿态信息,计算飞行器位置的方法,对比并选择了地球临边的探测波段,完成了地球/恒星复合探测光学系统方案设计,开展了精度仿真分析,结果表明,地球/恒星敏感器复合自主导航定位精度优于4 km,满足4000～36000 km轨道高度的应用需求,验证了地球/恒星敏感器复合自主导航方法在不同轨高飞行器上应用的可行性.     

星敏感器姿态测量算法的仿真

对空间飞行器姿态的实时、高精度确定是空间飞行器必须解决的关键问题,对姿控、导航、定位,尤其是遥感摄影测量具有重要意义.文中通过介绍姿态测量部件--星敏感器的基本工作原理和系统的构成以及像点模拟、导航星库制定、星图识别方法、姿态计算等仿真模型,阐述了对星敏感器姿态测量过程进行仿真的原理、方法、步骤,并给出了仿真结果,仿真验证了算法能够达到动态运行的要求,而且与静态运行时精度吻合.     

红外地球敏感器扫描镜机电特性光电检测系统研究

针对摆动扫描式红外地球敏感器扫描轴系的动态性能的测试技术进行了深入研究.介绍了测试系统的组成、总体结构和测量原理.着重阐述了姿态给定装置-两轴转台的设计方案及其传动机构精度计算,通过对扫描镜机电特性检测系统动态精度标定,其摆角测量范围为0°～±12°,精度达±0.05°,并给出三种姿态下的工作曲线.     

适用于大视场红外地球敏感器的相机标定方法（英文）

相机的几何精度不足是制约大视场红外地球敏感器精度提升的主要因素。红外地球敏感器相机超大的视场与中心的盲区极大地限制了传统几何标定方法的准确性与可行性。本文提出并验证了一种新型的适用于红外地球敏感器的相机标定方法。三个红外靶标被用作控制点,而相机被安装于双轴转台上。随着转台的旋转,这些控制点将均匀地分布在整个相机视场中。与传统的平行光管与转台配合方法相比,传统方法无法有效覆盖大视场且需要苛刻的实验设备,而该方法更易于实施且成本较低。本文还提出了相应的三步参数估计算法,从而不需要精确测量相机和控制点的位置。本文用10台红外地球敏感器进行了实验,以验证标定方法的有效性。结果表明,所提出的方法是高度稳定可靠的,标定精度与现有其他方法相比提升至少30%。     

四象限模拟太阳敏感器的高精度补偿标定方法

为了提高微纳卫星的定姿精度,针对四象限模拟太阳敏感器提出高精度误差补偿方法,设计完整的自动标定流程. 分析四象限硅光电池片光生电流的测量过程,将太阳光入射后的投影关系进行建模,提取主要误差源. 综合考虑各环节,对各路电流测量误差进行单独矫正,对机械加工与安装误差和忽略遮光罩厚度导致误差进行补偿,形成了完备的补偿方法. 实验结果表明,机械加工与安装误差为主要误差源,忽略遮光罩厚度导致误差的影响略大于电流测量误差的影响. 应用该方法在±40°视场范围内补偿前平均精度为3.072°（1σ）,补偿后平均精度为0.177°（1σ）,现有其他方法标定后精度为0.5°（1σ）,提出方法的精度提升了约3倍. 针对标定测试工序,设计全流程自动化标定测试方法,效率明显提高,适合大批量应用.     

摆动扫描式红外地球敏感器测试系统及其关键技术研究

在扫描镜摆角动态激光测试技术研究中,基于激光技术和CCD探测技术,提出了一种红外地球敏感器扫描镜摆角动态测试方法,并研制了扫描镜摆角动态测试系统,可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、最大与最小摆角和峰峰值之差、峰峰值平均等参数的动静态激光非接触测量.介绍了系统的组成和工作原理,着重对线阵CCD用于实时动态测角技术的测量精度和动态范围等几个关键问题进行了探讨,推导了测量精度公式与动态范围公式.     

星敏感器姿态计算精度的仿真

星敏感器姿态测量精度是评价星敏感器性能的最重要的指标之一.文中分析了影响星敏感器姿态计算精度的各种因素,给出了对星敏感器姿态计算精度进行仿真的方法,并对各种因素的影响规律做了细致的仿真.仿真结果表明多参考矢量定姿算法带来的误差可以忽略不计;对于16°×16°视场的星敏感器,选取在视场内分布均匀的9颗星参与姿态计算,是较好的选择;在保持像素分辨率不变的条件下,增大视场可以提高滚动角的精度,但CCD像素数目却增大了.因此,选取视场内均匀分布的较多恒星参与姿态计算、提高星点位置精度都可以提高姿态计算精度.     

高精度星敏感器结构设计与标定

星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器。研究了星敏感器的结构设计和精度标定方法,通过大视场、大相对孔径的轻小型光学系统的设计,减小光学系统的测量误差;介绍了星敏感器的遮光罩和焦平面组件的设计方法,给出了星敏感器的精度标定方法,利用该方法来最大限度地减小系统误差。使用莱卡经纬仪进行标定实验,证明星敏感器精度满足单星精度小于等于3″的设计指标。     

数控机床运动误差的检测与仿真

分析了造成数控机床运动误差的主要来源，给出了各主要误差来源对应的特征曲线，提出了一种可用于综合误差诊断的数学,通过大量的仿真研究证明，运用该算法诊断综合误差来源结果正确，方法有效可行。     

一种快速载体磁场补偿方法研究

在地磁导航应用中,地磁场的测量不可避免地会受到载体磁场的影响,降低了地磁导航的精度,因此必须对地磁测量数据中的载体磁场实时快速进行补偿.在详细分析载体上硬铁材料、软铁材料产生磁场在载体运动过程中的特性的基础上,提出了一种快速载体磁场标定及补偿方法.该方法本质上是将载体磁场补偿问题转化为椭圆拟合问题,利用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对多于6个航向的捷联式三轴磁传感器测量数据进行椭圆拟合,进而实现载体磁场的快速标定和补偿.通过仿真试验表明,该方法具有简单快速,易于实现的特点,可以达到与磁传感器等精度的补偿效果,且在低信噪比情况下具有较强的鲁棒性.     

基于Vega的红外探测器成像效果数字仿真

根据红外成像仿真原理,构建了红外探测器成像数字仿真系统。基于Vega红外传感器模块,研究了物体的红外辐射特性和探测器成像模型,利用SensorVision和SensorWorks模块提供的相关接口,实现了物体的红外成像仿真。仿真生成的红外目标图像逼真,对相关领域的红外图像的成像仿真和应用有一定的参考价值。     

基于椭圆拟合误差补偿算法的数字磁罗盘

设计了一种基于磁阻传感器和加速度计的低成本的电子罗盘导航系统。介绍了电子罗盘的工作原理,并给出了航向角的计算方法,同时对电子罗盘的影响因素进行了说明。在利用硬件对采集的数据进行滤波处理以提高精度的同时,还采用了基于椭圆拟合误差补偿方法对磁罗差进行补偿。试验结果表明:椭圆拟合误差补偿方法补偿效果显著,系统性能稳定,适合于低速的便携导航应用。     

埋入式无线传感网络节点天线的设计与仿真

对埋入式无线传感网络节点天线进行了相应的分析.结合相应理论介绍了一些天线工作中的主要参数的计算方法.同时针对实际工程应用对传输频率为433 MHz的无线传感器网络节点的天线进行了设计,并采用Ansoft HFSS仿真软件对其进行仿真和优化,仿真结果显示所设计的天线符合实际的应用需求,具有工程应用价值.     

分布式网状被动传感器系统定位误差分析

被动传感器系统定位误差分析对于构成系统的被动传感器的选取与哨(站)配置至关重要．为解决误差分析这一问题，提出了被动传感器系统定位误差的分析方法．通过仿真分析了两被动传感器系统和三被动传感器系统误差分布特点与规律．     

传感器网络的目标丢失故障恢复技术研究

分析了传感器网络在目标跟踪过程中产生目标丢失故障的原因，在此基础上采用分簇设计思想．通过对跟踪目标移动速度的计算和目标搜寻区域的建立等方法，提出了新的目标丢失故障恢复算法和技术．最后通过仿真实验证明，所提出的目标跟踪系统的目标丢失故障恢复算法和技术在延长传感器网络生存时间前提下能够有效解决跟踪目标发生丢失故障后的目标快速恢复问题，并通过实验比较说明了提出的方法在能量有效性方面优于其他方法．     

高光谱亚像元图像仿真与异常检测应用

为满足高光谱异常检测研究所需的大量地物高光谱图像需求,提出利用待观测地物的高光谱特性仿真数据及背景特性数据生成高光谱图像的方法,开展了典型飞机流动与传热模型、红外辐射特性模型、高光谱图像仿真模型研究;以实验测定的飞机反射率为输入开展目标特性计算,结合实际观测的背景起伏图像,在特定遥感器光谱响应特性、遥感器相对定标误差、随机加性噪声等条件下,生成了不同像元丰度、不同信噪比的高光谱图像,并应用经典的RX算法、CEM算法检测了仿真图像的异常像元。研究结果表明:建立的模型可以根据遥感器的性能指标参数、目标丰度要求生成亚像元高光谱仿真图像。图像可以反映目标飞机像元丰度、信噪比对检测结果的影响,通过调节输入参数可以高效建立针对亚像元异常检测的高光谱仿真图像;应用仿真图像进行RX算法检测高光谱仿真图像时,噪声会对检测结果产生较大影响,当信噪比低至10 dB时,RX算法难以检测出丰度0.4以下的异常像元,采用光谱匹配检测的CEM算法可以在较低像元丰度和信噪比下检测异常,提高检测概率。     

二维最大熵和椭圆匹配的月面障碍物识别

月面障碍物识别是月球探测器自主着陆末段一个非常重要的环节.而岩石是月球表面存在较多的一种地理特征,有效地识别岩石既可以保证月球探测器的安全着陆,也可以为探测器选择适合巡视勘查的着陆场提供必要的信息.研究中将二维最大熵方法应用于图像分割,获得图像中由障碍物形成的阴影区域,然后使用椭圆匹配的方法匹配岩石的阴影区域,获得岩石的尺寸和位置.仿真实验结果表明,该算法可在0.3 s内有效地识别出图像中直径0.1 m以上的各种尺寸岩石,符合月球探测器末制导任务的实时性和精确性要求.     

激光主动成像目标实时检测系统研究

激光主动成像技术是一种将激光技术、成像传感器技术以及图像处理技术结合在一起而发展起来的新技术。介绍了激光主动成像系统的组成,分析了激光图像的特点。为了抑制图像中存在的散斑噪声,采用加权均值多方向形态滤波算法进行图像预处理;利用基于高阶统计量的算法把目标从高斯噪声中检测出来。研究了目标检测与处理的数字信号处理（digital signal processing,DSP）实时实现技术。实验结果表明：对于视频图像序列,系统能够实现运动目标的实时检测与跟踪。