大天体面积、多目标光纤光谱天文望远镜项目进入安装调试阶段

中国科学院承担的国家重大科学工程项目“大天体面积、多目标光纤光谱天文望远镜”（简称LAMOST）首台大型设备MA吊装就位，标志着LAMOST项目正式进入安装调试阶段。     

大天区多目标光纤光谱望远镜装拆机器人概念设计

阐述了概念设计的重要性,并以大天区多目标光纤光谱望远镜装拆机器人为例,介绍概念设计的内容、步骤和使用的工具.     

日本将建造下一代天体望远镜

日本将建造一架直径为3．8m的下一代天体望远镜，其光学主镜由18枚镜片组成，能高精度地调整位置和角度。这将是亚洲同类望远镜中最大的一架。     

一种用于大天区面积多目标天文望远镜的低分辨率光纤光谱仪的设计方案

针对大天区面积多目标天文望远镜的要求,提出了一种低分辨率光谱仪的设计方案。其特点是光栅作为系统的孔径光栏,将双列交错排列的光纤的输出端在子午面排成圆弧形,消除准直系统的彗差,象散和畸变,整个光学系统无渐晕。     

全光纤红外多光谱辐射计

据(Applied Optics)杂志报道，以色列研究人员美国研究人员最近通过合作，研制出了一种全光纤红外多光谱辐射计。这种全光纤红外多光谱辐射计中的不同光谱区是通过用空心玻璃波导作为滤光片而获得的。采用空心玻璃波导的好处是，当使用双波段红外探测器时，每个空心玻璃波导可以用作两个不同光谱滤光片。另外，比起常用的体材料红外滤光片来，空心玻璃波导的价格要便宜得多。     

一种和于大天区面积多目标天文望远镜的低分辨率光纤光谱仪的设计方案

针对大天区面积多目标天文望远镜的要求，提出了一种低分辨率光谱仪的设计方案。其特点是光栅作为系统的孔径光栏，将双列交错排列的光纤的输出端在子午面排成圆弧形，消除准直系统的彗差，象散和畸变，整个不学系统无渐晕。     

光谱吸收型光纤多气体传感系统

基于气体的近红外吸收机理，研究了一种可以检测多种气体的全光纤传感方法，采用光纤光栅波分复用技术．通过光纤光栅和压电陶瓷（PZT）对宽带光源LED进行波长调制，获得与相应气体吸收峰相对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现对多种气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型，进行了光纤C2H2和CO气体测量系统的实验研究。     

多镜面大视场主动光学望远镜调控方法

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。     

聚焦型X射线脉冲星望远镜Pareto多目标优化与多场耦合分析

为提高聚焦型X射线脉冲星望远镜的探测性能,提出一种聚焦型X射线脉冲星望远镜（Focusing X-ray pulsar telescope,FoXPT）多目标优化与多场耦合分析方法。基于X射线全反射理论构建以探测灵敏度和重量最小化为目标的多目标优化模型,采用改进的Pareto法获得产品的非劣解集。基于弹性力学、热传导和热辐射理论构建了结构-热耦合方程,以遴选的优化结果构建产品三维模型和有限元模型,获得产品应力与位移分布并提取X射线反射镜面形误差,基于高次多项式函数重构结构-热耦合形变后的X射线反射镜面形,并进行拟合和误差分析。采用Monte Carlo光学追踪法对产品的聚集性能进行仿真分析与评价,实现了FoXPT多目标优化与多场耦合分析的有效集成。结果表明：当嵌套层数为17层时,重量和探测灵敏度同时获得满意解,分别为3.112 kg和6.15×10^-4 phs/cm²/s/keV,光机热耦合分析最大应力为262.54 MPa,X射线聚焦效率提升至86.83%,满足实际工程设计要求。     

基于Rao-Blackwellizedli粒子滤波的多特征融合多光谱目标自适应跟踪

针对复杂背景下视频目标跟踪的实时性和可靠性问题,提出了基于Rao-Blackwellized粒子滤波的颜色矩形特征和方向边缘信息融合的自适应跟踪算法。该算法采用Rao-Blackwellized粒子滤波提高滤波算法性能,采用积分图像快速计算颜色特征和方向边缘信息,根据跟踪实际情形,利用模糊逻辑自适应调节各特征权值,提高算法的跟踪速度和精度。视频跟踪仿真试验表明该算法是稳健的,能够在复杂的背景下对可见光及红外等运动目标进行有效、可靠的跟踪。     

应用短程线主动轮廓线的图像多目标面积同时测量

提出了一种新颖的图像多目标面积同时测量的方法,用于精确测量多个不同形状的图像目标面积.该方法应用了短程线主动轮廓线模型,分2个步骤进行.首先利用水平集函数φ的迭代使主动轮廓线由初始位置向各个目标的轮廓边缘收敛.其次,对于收敛后的主动轮廓线,分别计算出各目标边界的亚像素面积和图像目标的内部像素个数,从而同时求出各个图像目标的面积.实验结果表明,该方法的测量重复性误差＜±0.5%;和传统的面积测量方法相比,具有测量效率高(同时测量多个目标面积)和测量精度高的优点.     

基于短程线主动轮廓线的图像多目标面积同时测量研究

提出了一种新颖的图像多目标面积的同时测量方法,它可以同时精确测量多个不同形状的图像目标面积。该方法应用了短程线主动轮廓线模型,它分为2个步骤。它首先利用水平集函数的迭代使主动轮廓线由初始位置向各个目标的轮廓边缘收敛。其次,对于收敛后的主动轮廓线,使用亚像素面积测量和计数图像目标内部像素个数,从而同时求出各个图像目标面积。实验表明该方法的测量重复性误差小于0.5% 。和传统的面积测量方法比较,这种方法具有测量效率高（同时测量多目标面积）和测量精度高的优点。     

应用多目标演化算法的波导-光纤自动耦合系统

利用多目标演化算法,开发设计了一种新的列阵自动对接方法,新算法并行操作次数较常规遗传法大幅减少.理论分析和仿真结果表明了该方案的可行性.研制了基于多目标演化算法的自动调芯系统样机,单芯光纤─条波导─单芯光纤系统的自动调芯实验表明,端面耦合损耗的平均值为0.1136dB,单次耦合损耗的最大值小于0.13dB,标准偏差小于0.02dB.单芯光纤列阵─1×8波导分支耦合器─8芯光纤列阵自动调芯实验表明,各通道插入损耗均小于10.7dB,均匀性指标小于0.77dB.单次调芯时间小于10min.证实了该方案及其样机系统具有良好效果和实用性.     

喷浆机器人大臂结构的多目标优化设计

将优化设计理论应用于喷浆机器人大臂机构的研制,使用优化设计的方法,建立数学模型并求解,得到了优化设计方案,使其大臂的前端呈铅垂线运动,满足喷浆工艺的要求,同时降低了成本.     

多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证

为解决有限热控资源下卫星多个光学遥感载荷及平台单机的热控问题,对该卫星采取主、被动热控相结合的设计方案。首先,根据卫星自身特点、热控需求及轨道外热流确定热设计的总体方案;接着,针对光学载荷和平台重要单机进行详细热设计说明,并利用有限元分析软件计算卫星各组件的温度结果;然后,开展整星热平衡试验,获取试验温度结果判断热设计的正确性;最后,通过对比卫星在轨遥测、热分析及热试验温度数据,验证了该热设计方案的实际效果。在轨遥测数据显示主载荷相机温度控制在19.7~20.3℃之间,光学小载荷温度控制在-31.2~6.6℃之间,舱内单机温度在9.7~29.5℃之间。各温度结果均满足热控指标要求,在轨数据与热分析及热试验结果偏差小于±3℃。表明该光学遥感卫星热设计正确可行,热分析及热试验过程合理可靠。     

大视场多光谱空间相机在轨自动相对辐射校正研究

大视场多光谱空间遥感相机获取的图像直接合成彩色图像后存在严重的色带,且不同片探测器获取的图像存在较大的颜色偏差.随着分辨率、视场角和光谱谱段数量的增加,在地面进行相对辐射校正时数据处理量大且耗时长.提出了一种大视场多光谱遥感相机的在轨自动相对辐射校正方法,通过最小二乘法拟合得到绝对辐射定标系数,计算得到能够消除片间颜色偏差的相对辐射校正系数.在成像控制FPGA中原始图像和从BLOCK RAM中读取的校正系数,依次经过13 b有符号加法器、17 b无符号乘法器和四舍五入模块,自动完成每个像元图像数据的实时相对辐射校正.实验室均匀辐射背景成像实验和仿真结果表明,自动相对辐射校正的结果和在地面进行相对辐射校正的结果一致,校正误差在0.5个DN(digital number)值以内,校正后的图像滞后原始图像6个系统时钟,可以满足实时性要求.在轨成像实验结果表明,经过自动相对辐射校正后直接合成的彩色图像去除了色带和片间色差,使得对感兴趣目标分辨和识别更加快速及时.     

大兆瓦风电制动器闸片静动态多目标结构拓扑优化设计

针对目前大兆瓦风电制动器制动过程中的振动与尖叫以及制动闸片在制动力作用下变形产生的磨损不均匀,根据实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷优化法定义多目标结构拓扑优化目标函数,在对制动闸片结构设计的同时,提高其静态刚度与动态振动频率,避免了单目标结构优化对问题考虑不周全的缺点,得到最佳拓扑模型.重构闸片模型,比对分析原模型与重构模型,结果表明:优化后的模型满足原模型静刚度且提高振动频率,同时避开尖叫频率,提高摩擦材料的利用率.     

基于混合粒子群算法的低速大转矩直驱永磁同步电机多目标优化研究

针对潜水电泵用低速大转矩直驱永磁同步电机的优化设计问题,为了同时实现其低齿槽转矩、低转矩脉动和低铁损耗,以及气隙磁密波形正弦度的优化,提出了基于混合粒子群算法的内置式永磁同步电机多目标优化有限元设计方法。在建立有限元分析模型的基础上,以永磁体尺寸、永磁体槽槽型尺寸、最小气隙长度、不均匀气隙偏心距为变量,以空载及负载情况下的齿槽转矩、转矩脉动、铁损耗、效率、气隙磁密基波幅值、气隙磁密波形正弦度作为优化目标,提出了基于权重系数的多目标优化函数。研究结果表明:基于混合粒子群优化算法的有限元设计方法具有搜索能力强、收敛速度快的优点,得到的电机设计结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真证明了所提方法的有效性和可行性。