高分辨率航天光学遥感器研制成功

由中科院长春光机所承担的“十五”重大项目一高分辨率航天光学遥感器在北京通过评审验收。由中科院院士金国藩、母国光、姜景山等牵头组成的评审委员会一致认为：该项成果采用了离轴三反光学系统方案，实现了长焦距、大口径、大视场、高分辨率成像；突破了大口径SiC离轴非球面加工检测、高比刚度轻量化结构设计与制造、计算机辅助装调与检测等一系列关键技术，使我国成为世界上继美、法之后少数几个掌握高分辨率光学遥感器技术的国家。     

航天光学遥感器仿真系统设计方案探讨

根据初步的研究结果,探讨了航天光学遥感器系统仿真技术系统方案、主要研究内容等.重点研究了目标与背景、空间环境条件(温度场、真空、重力场和辐照)、卫星平台等对遥感器成像质量的影响分析和仿真内容等.     

面向航天光学遥感复杂场景图像的舰船检测

基于深度学习的目标检测算法直接应用于航天光学遥感（Space Optical Remote Sensing,SORS）复杂场景图像中会出现舰船目标检测效果不佳的问题。针对该问题,本文以近海复杂背景的密集排布舰船和远海多干扰中小目标舰船为检测对象,提出一种改进的YOLOX-s(Improved You Only Look Once-s,IM-YOLO-s)算法。在特征提取阶段,引入CA位置注意力模块,分别从高度与宽度两个方向对目标信息的位置进行权重分配,提高了模型的检测精度;在特征融合阶段,将BiFPN加权特征融合算法应用到IM-YOLO-s的颈部结构,进一步提升了小目标船只检测精度;在模型优化训练阶段,以CIoU损失替代IoU损失、以变焦损失替代置信度损失、调整类别损失权重,增大了正样本分布密集区域的训练权重,减少了密集分布船只的漏检率。另外,在HRSC2016数据集的基础上增加额外的离岸中小舰船图像,自建了HRSC2016-Gg数据集,HRSC2016-Gg数据集增强了海上船只及中小像素船只检测时的鲁棒性。通过数据集HRSC2016-Gg评测算法性能,实验结果表明：IM-YOLO-s...     

航天光学遥感器虚拟设计与制造技术的概念研究

经过研究我国三十多年来航天光学遥感器的研制情况,提出了航天光学遥感器虚拟设计与制造技术的概念,介绍了它在国内外的研究情况、研究内容和研究技术途径,描述了今后发展趋势,为今后航天光学遥感器的设计与制造提供了一条新的途径,并可为其它同类产品的研制提供参考。     

面向航天光学遥感场景压缩感知测量值的舰船检测

基于压缩感知的航天光学遥感成像系统可以在采样阶段通过硬件同时完成采样和压缩。在面临舰船检测任务时,系统需要重建原始场景,CS的场景重建过程计算量大、内存要求高且耗时。本文提出了直接对成像系统测量值进行舰船检测的算法——基于压缩感知和改进YOLO的测量值舰船检测算法。为了模拟成像系统的分块压缩采样过程,利用步长和卷积核尺寸相等的卷积测量层对场景进行卷积运算,将高维图像信号投影到低维空间得到全图CS测量值。得到场景的测量值后,测量值舰船检测网络从测量值中提取舰船的位置信息。在主干网络中导入SENet模块,利用改进后的主干网络来提取测量值的舰船特征信息;利用特征金字塔网络强化特征提取的同时融合浅层、中层和高层的特征信息,进而完成舰船的位置信息预测。其中,CS-IM-YOLO将卷积测量层和CS测量值舰船检测网络连接起来端对端训练,大大简化了算法的预处理过程。通过数据集HRSC2016评测算法性能,实验结果表明：CS-IM-YOLO对于SORS场景CS测量值舰船检测的检测精度为91.60%,召回率为87.59%,F1值为0.90,和AP值为94.13%。这充分表明该算法可以对SORS场景的CS测...     

面向PLM的BOM数据管理与实践

物料清单(Bill of Material,BOM)是产品生命周期中产生的重要数据集,在产品研制中有关键性的指导作用。针对实际生产中BOM缺乏有效集成、各环节间数据互通与关联困难、数据不一致、产品结构配置和管理效率低下等问题,研究了产品研制过程中产品数据的版本管理、数据一致性维护等BOM管理方法。面向设计制造一体化过程,提出了多视图树状版本管理模型,设计了BOM的版本演变和维护机制。研究了几种BOM数据不一致的情形,给出了相应的一致性维护方案。实现了产品生命周期数据的集中管理。     

空间光学遥感器热分析

空间光学遥感器热控工作旨在保证遥感器所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求.根据遥感器的结构特点和热光学指标要求,建立了遥感器及其热控系统的热平衡方程,对各热交换项进行了剖析,并采用Nevada和MSC/Patran等软件对某空间光学遥感器进行了模拟仿真,得到其对地工况和对日工况的热平衡结果.     

临近空间光学遥感器热设计

为了保证光学遥感器在平流层空间热环境中安全可靠地工作,对工作在平流层内的光学遥感器进行了热分析。分析了运行在25 km以上空间的飞艇要经历的平流层的环境特点,包括平流层内的大气密度、温度分布等。建立了平流层光学遥感器的传热数学模型,分析了遥感器的迎风面、侧面和背风面在顺风飞行和逆风飞行情况下的对流情况,计算得到在逆风飞行和顺风飞行时迎风面、侧面、背风面的对流换热系数分别为5.009,8.259,3.33 W/(m2.K)和2.609,2.959,1.005 W/(m2.K)。最后,根据稳态换热平衡方程,利用热分析软件分析了光学遥感器在两种极端工况下的温度场分布。结果显示,采用热控措施后光学遥感器的轴向温差从15°减小到了2.7℃,飞艇与空气的对流换热系数随着它们之间的相对速度的增大而增大。结果表明,本文采用的热控手段可以减小遥感器的温差,这为进一步开展平流层光学遥感器的热分析奠定了基础。     

空间光学遥感器扫描控制系统设计

研究了正弦波永磁同步电机驱动的空间光学遥感器扫描控制系统。采用复合控制与微分负反馈相结合的控制策略,实现了扫描镜的低速高精度往复运动。分析了扫描镜运动的数学模型,建立了d-q坐标系下的永磁同步电机数学模型;采用id=0矢量控制策略,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了基于空间矢量脉宽调制技术的控制系统仿真模型,设计了电流环、速度环和位置环调节器,给出了仿真结果。实验验证显示:采用复合控制后,仿真得到恒速运行的平均速度误差由1.27%优化到0.92%,扫描镜在恒速扫描过程中稳态平均角速度误差为2.06%,满足扫描镜系统速度精度优于5%的设计要求。理论分析、仿真和实验证明:该控制方法能够较好地改善控制系统的动态特性,具有调节时间短、超调小和动态响应准确等优点。     

新型航空光学遥感器减振结构设计

设计了一套吊装式减振系统.通过建立减振系统的数学模型,分析各参数对减振系统性能的影响,归纳出了光学遥感器减振系统的设计原则,并提出了一种新型减振方案,进行了仿真分析与试验验证.对实验结果分析表明,遥感器的重心与减振系统的支撑中心比较匹配,减振系统在10～2 000 Hz频带的传递率为0.3.该减振结构适合在较小的安装空间下使用,可适应工作环境中宽频带、大幅值的随机振动要求,保证仪器的正常工作,提高了仪器成像质量,能够满足光学遥感器对准确定位安装与隔振的要求.     

星载光学遥感器调焦机构的设计

介绍了一种用于某星载光学遥感器的调焦机构设计，采用谐波减速器和滚珠丝杠、直线导轨配合使用的方案，弥补了传统调焦结构的不足；通过对调焦负载阻力矩的分析选择相应的电机，计算了该调焦机构的理论分辨率为0.43μm；并将该机构随同整机进行了力学环境模拟试验，对其力学环境试验前后的调焦精度进行了对比，其试验前后直线偏角均小于20″，位移误差均小于5μm，满足使用要求。试验结果表明，该空间调焦机构具有结构紧凑、刚度高、位移精度好等特点，能够满足空间调焦的设计要求。     

空间光学遥感器热平衡试验装置的设计

热平衡试验是空间光学遥感器研制中的重要试验内容.需要创造一个地面模拟试验环境和条件,来代替空间高真空和超低温的环境.按照试验规范,在模拟真空冷黑、空间外热流和热边界条件下对空间光学遥感器系统进行热平衡试验.这项技术涉及到试验对象的轨道参数、结构、材料表面特性、轨道外热流计算、轨道外热流模拟、真空冷黑、热边界条件、热计算和热设计等因素.在对上述各项因素综合研究的基础上,提出了用于空间光学遥感器热平衡试验的装置,并用AutoCAD软件完成了其结构设计.简述了该试验装置的构造、特点和设计方法.     

面向大规模定制的PLM系统研究

分析大规模定制生产模式的思想和方法,讨论面向大规模定制的产品全生命周期(PLM)系统的关键技术,提出面向大规模定制的PLM系统的基本特征和体系架构,并对汽车业的大规模定制PLM系统实现进行了有益的尝试.     

面向PLM的工作流管理应用研究

根据PLM(产品全生命周期管理)系统的功能和特点，探讨了PLM中工作流管理系统的作用及重要性并在分析比较WFMC的工作流参考模型的基础上，提出了工作流管理系统基于Web的分布式三层体系结构及其对象模型。     

面向PLM的产品数据管理技术研究

根据离散制造企业的实际需求,结合PLM技术,把项目管理信息和产品数据模型信息集成起来.主要研究了PLM中的项目管理技术特点,利用现有的建模技术,初步建立了面向PLM的项目管理模型和工艺信息模型,并把两者有机的结合起来,使工艺信息贯穿于产品整个生命周期.     

空间光学遥感器电控箱结构设计与分析

分析了电控箱设计时应注意的问题,并结合这些影响因素,在设计过程中兼顾热设计、电磁兼容性设计和结构轻量化设计.运用UG软件建立了三维实体模型,给出了电控箱的总体结构解决方案.采用有限元分析软件MSC.PATRAN对电控箱进行了线性静力学分析和模态分析,根据有限元仿真结果,对相应的部件做了进一步的改进.结果显示结构应力远小于材料的屈服极限.结构的一阶固有频率是217.89Hz,满足总体提出的优于100Hz的要求,且有较大的刚度裕度.理论分析表明该设计方案是可行的.     

光学成像遥感器调焦控制电路仿真测试

提出了一种利用数据采集卡和计算机仿真技术检测和监控光学遥感器调焦控制电路的方法。通过对调焦控制电路的理论分析和实际测量,以数理逻辑、信息技术和系统技术为基础,构造了频率检测、电压检测、编码器反馈的仿真测试数学模型。应用计算机高速信息采集和智能控制技术,设计了调焦控制电路的仿真及测试系统,并进行了实验研究。实验结果表明,该系统能够准确测量工作频率在1.2 kHz以内,控制电压＜40 V的调焦控制电路,完全满足对光学成像遥感器调焦控制电路的仿真及检测要求,并可长时间、方便、高效地监控调焦控制电路的工作运行情况。     

面向光学遥感影像的高效编码与重构

为了降低大面阵相机所面临的数据采集与传输压力,借鉴压缩感知理论,提出一种光学遥感影像高效编码与重构方法.首先,构建了空域与感知域联合的多域联合感知矩阵,在采样的同时实现压缩,获取多重压缩域信息.然后,面向多域压缩信息,提出一种基于Huber函数的重构方法,实现图像的快速和高保真重构.实验结果证明:本文所提出的光学图像高...     

小型光学遥感器主镜室的光机结构

设计了一种新的光机结构,以使超小型光学遥感器在宽温度范围及恶劣的动力学环境下能够良好成像。研究了该结构中的核心部件-主镜组件的支撑结构的设计原理和实现方法。通过对主镜室初始设计方案的力、热特性分析,说明了主镜传统支撑方式的局限性。然后,以挠性支撑原理为基础设计了一种新型的适用于小口径反射镜支撑的挠性反射镜支撑结构,对该支撑结构的温度适应性及组件的模态进行了有限元分析,说明了采用这种反射镜挠性支撑结构能够满足设计指标要求。最后,论证了小型光学遥感器主镜室的加工及具体实现方法。对装配后的主镜组件进行了热冲击试验和温度拉偏试验,结果表明:在-60℃~80℃进行热冲击试验后,主镜不会出现炸裂现象;而在-20℃~50℃温度下,反射镜面形精度RMS仍保持在0.025λ(λ=632.8nm)水平。得到的结果验证了主镜室的设计可以满足小型光学遥感器的应用环境要求。     

面向航天快速发射的光学载荷设计与制造

为系统地介绍面向航天快速发射的微纳卫星光学载荷设计与制造过程,从光学原理设计出发,以折反式光学相机为研究对象,主要介绍光学元件的结构设计、力学分析、加工及检测过程,最终得到500 km对地极限分辨率为3.1m的光学载荷.研制结果表明,通过合理的光机结构设计,并选取单点金刚石车削、磁流变修形以及计算机控制光学表面成形加工...