最新刊期
2026年第34卷第2期
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星载紫外临边探测仪切点几何定位与切高订正 AI导读
“风云三号F星紫外临边探测仪研究取得进展，专家推导观测几何指向模型，研发配置参数模式，为痕量气体反演提供解决方案。”摘要：准确评估和订正临边大气探测仪器的在轨指向及观测切点高度偏差对全球痕量气体的垂直反演精度至关重要。针对我国风云三号F星全新仪器-紫外临边探测仪（Ozone Monitoring Suite-Limb，OMS-L），基于仪器精测坐标系推导了扫描镜观测几何指向模型，构建了等距离虚拟椭球切高解算模型，首次研发了8种配置参数模式分析计算地球椭球/圆球模型、卫星轨道姿态、仪器安装参数以及叠加因素对理论设计观测切高的影响。针对采用knee点法评估出的OMS-L在轨测试期间存在的切高系统偏差，在轨订正仪器安装俯仰参数并统计12个月的仪器指向稳定性。结果表明切高订正精度优于0.4 km，仪器垂向（沿轨）指向季节性变化小于0.01°。针对OMS-L跨轨指向精度，采用同平台同波段的对地观测仪器图像作为基准进行图像匹配，结果表明OMS-L跨轨方向定位偏差对应仪器指向偏差为0.1°。OMS-L沿轨跨轨在轨指向精度满足临边探测痕量气体反演需求。关键词：大气临边探测;紫外;风云三号F星;观测几何;切点高度;望远镜指向;指向精度;图像匹配0|0|0更新时间：2026-01-29 -
含偶次非球面的手机镜头降敏设计方法 AI导读
“在光学设计领域，专家提出了基于节点像差理论的降敏设计方法，为手机镜头性能优化提供解决方案。”摘要：在光学设计过程中，光学系统性能的优化与公差分析是分隔开的，理论性能良好的系统公差可能过于严苛，因此，光学系统的降敏设计至关重要。手机镜头通常采用偶次非球面来降低系统的像差和总长，高次项的引入导致由光学表面的失调量引起的像质退化比较严重。本文针对含有偶次非球面的手机镜头，提出了一种基于节点像差理论的降敏设计方法。首先，根据节点像差理论，分析了偶次非球面的圆锥曲面基底部分出现失调时，三阶彗差和像散的Zernike系数变化情况。随后，为了计算偶次非球面的高次项部分由失调引入的波像差变化量，通过光瞳坐标变换，获得了光学表面在失调状态下的光瞳图，并且根据光瞳的坐标变化对波像差变化量进行了计算；最后，建立了适用于含偶次非球面光学系统的实际性能模型，并且利用该模型设计了一个4片式手机镜头。公差分析结果表明：在5 μm偏心和5′倾斜公差范围内，经过30 min的优化，手机镜头的RMS波像差均值相较于默认设计方法减少了33%，验证了本文提出的设计方法的有效性。关键词：节点像差理论;降敏设计;非球面;手机镜头0|0|0更新时间：2026-01-29 - “在电力设备巡检领域，研究人员设计了基于热电制冷器的主动温控模块，有效提升了双通道红外探测系统在SF6气体泄漏检测中的稳定性和性能。”摘要：针对一套基于非制冷红外探测器的双通道红外探测系统，在六氟化硫（SF6）气体泄漏检测中因探测器温度波动导致的性能下降问题，本研究为其设计并集成了一套基于热电制冷器（TEC）的主动温控模块以提升其稳定性。通过实验测量与热场仿真相结合的方法优化了TEC的空间布局，并构建了基于PID算法的闭环温控系统。实验结果表明，所集成的温控模块显著提升了系统性能：系统稳态灰度标准差降低了40.87%，线性误差由7.253 4%降至0.660 4%，噪声等效温差（NETD）由14.379 mK优化至11.597 mK，性能提升19.35%。在SF6气体检测应用中，平均相对对比度、信噪比和气体像素占比分别提升了123%，56%和77%。该改进方法有效抑制了温度波动的影响，在提升基础成像质量的同时大幅增强了SF6气体检测能力，验证了其在电力设备巡检等领域的工程应用潜力。关键词：红外成像;六氟化硫;非制冷探测器;温度控制;热电制冷;双通道系统0|0|0更新时间：2026-01-29
现代应用光学
- “在压电定位台高精度跟踪控制领域，研究人员设计了分数阶终端滑模自抗扰控制器，有效提高了系统跟踪控制性能，削弱了抖振现象，对模型不确定性及负载扰动具有强鲁棒性。”摘要：为了实现压电定位台的高精度跟踪控制，针对迟滞、模型不确定以及负载扰动等非线性因素对压电定位台运动精度的影响，设计了一种分数阶终端滑模自抗扰控制器，以实现系统高精度跟踪控制性能。首先，将分数阶理论、终端滑模理论和自抗扰理论相结合，实现系统状态跟踪误差在有限时间内收敛。然后，基于改进的fal非线性函数设计了一种新型连续可导的趋近律以进一步减少抖振。最后，在压电定位台上进行了轨迹跟踪对比实验，实验结果表明，对于幅值为10 μm的正弦期望轨迹且负载重量为200 g时，所设计的控制器均方根误差为0.024 6 μm，相较于PID、整数阶终端滑模和神经网络整数阶终端滑模三种控制方法的均方根误差精度分别提高76.66%， 48.00%和43.32%，在40 Hz参考指令信号下分数阶终端滑模自抗扰控制器将压电定位台的均方根误差降低到了0.186 9 μm，并在不同负载下均具有良好的跟踪性能，削弱了抖振现象，同时对模型不确定性以及负载扰动具有较强的鲁棒性。关键词：压电定位台;分数阶;滑模控制;Fal函数;扩张状态观测器0|0|0更新时间：2026-01-29
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压电快速反射镜的神经网络滑模控制 AI导读
“在激光通信领域，专家设计了压电陶瓷驱动快速反射镜控制算法，有效提升跟踪性能和适应能力。”摘要：为了满足复杂环境下激光通信高精度对准与跟踪的技术需求，本文针对压电陶瓷驱动的快速反射镜（Fast Steering Mirror， FSM）进行了控制算法设计，从而提高跟踪性能和不同工作环境下的适应能力。首先基于Hammerstein结构建立了压电执行器的非线性数学模型，采用Prandtl-Ishlinskii模型进行静态迟滞建模，并利用几何法求取逆模型作为前馈对系统进行线性化处理。然后针对线性化系统，设计了一种径向基（Radial Basis Function， RBF）神经网络与滑模控制相结合的控制方法，通过RBF神经网络对非奇异快速终端滑模控制律中未建模非线性部分的参数进行逼近，在保证跟踪精度的基础上，进一步提高鲁棒性能。最后在伺服实验平台上进行了实验验证，实验结果表明，本文所提控制算法能够有效跟踪复合频率的参考轨迹，实现快速精确响应，均方根误差低于2.7 μrad，并能够补偿系统未建模动态特性，在模型失配10%后，跟踪50 Hz正弦信号均方根误差小于7.3 μrad，较非奇异快速终端滑模控制提高约40.16%，较自抗扰控制提高约75.9%，能够有效应对参数摄动。关键词：激光通信;压电驱动;快速反射镜;径向基神经网络;滑模控制0|0|0更新时间：2026-01-29 - “本报道介绍了航空动态光学成像系统中音圈电机驱动反射镜的高精度控制策略，专家建立了自适应滑模有限时间控制体系，为解决扰动抑制与跟踪控制问题提供解决方案。”摘要：为了提升航空动态光学成像系统的控制精度，本研究针对音圈电机驱动反射镜（Voice Coil Motor-Driven Mirror， VCMM）的高精度控制问题，提出了一种基于自适应滑模有限时间控制的综合控制策略。该系统在存在外部干扰和模型不确定性的条件下，仍能实现精确的指令跟踪。首先，基于VCMM的机电特性建立了一般形式的系统动力学模型。其次，构建了一种非线性比例-积分-微分型滑模面，以提高控制系统收敛速度并抑制稳态误差。在此基础上，基于分层抗干扰思想，设计了与模型参数和误差有关的反馈控制项、滑模切换控制项以及自适应控制项，通过Lyapunov稳定性定理严格证明了闭环系统的有限时间内收敛特性。最后，通过对比实验验证了提出的复合控制策略的有效性。实验结果表明，在幅值为180″、频率为1 Hz的正弦指令下，施加周期性有界突变扰动时，该系统跟踪误差的均方根值和峰峰值分别仅为0.28″和4.04″，显著优于常规滑模控制。该控制算法不仅能够保持良好的跟踪性能，对于干扰的抑制性能更优越。本研究为解决高精度航空光电成像系统中的扰动抑制与跟踪控制问题提供了有效方案。关键词：音圈电机反射镜;航空动态成像系统;滑模控制;自适应控制;有限时间收敛0|0|0更新时间：2026-01-29
- “在微纳定位与精密制造领域，针对压电作动器迟滞非线性问题，研究者提出了多层神经网络改进型P-I建模方法，有效提升了系统控制精度。”摘要：压电作动器（Piezoelectric Actuators， PEA）因其高分辨率与快速响应优势，在微纳定位与精密制造等领域具有广泛应用。但其固有的迟滞非线性严重制约了系统控制精度，成为高性能控制的瓶颈。针对经典Prandtl–Ishlinskii（P-I）模型表达能力有限，难以刻画复杂的非线性迟滞现象，本文提出一种多层神经网络改进型的 P-I 建模方法。该方法保持原模型的可逆性与物理可解释性，利用神经网络非线性映射 Play 算子权重，引入贝叶斯正则化策略优化训练过程，从而实现更强的非线性拟合和泛化能力，并构建逆模型前馈控制器并开展实时实验验证。实验结果表明，在三角波、正弦波及混合波输入下，模型的前馈补偿下不同轨迹的归一化均方根误差分别降至0.65%，0.76%，1.82%，相较于经典 P-I 与多项式改进模型误差下降明显。在多种输入条件下展现出良好的鲁棒性，在复杂迟滞建模与高精度控制中具备良好的工程适用性。关键词：压电作动器;非线性建模;多层神经网络;迟滞补偿0|0|0更新时间：2026-01-29
微纳技术与精密机械
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跨层级交互与方位感知的航拍图像语义分割 AI导读
“在航拍图像语义分割领域，专家提出了跨层级交互与方位感知网络，有效提升了分割精度和泛化能力。”摘要：针对航拍图像语义分割中提取特征尺度单一、细节丢失、边界模糊的问题，本文提出一种跨层级交互与方位感知的航拍图像语义分割网络。通过方向解耦注意力策略构建方位感知模块，增强模型对空间方向信息的处理能力；设计跨层级交互模块进行跨通道特征交互融合，提升空间感知能力，同时利用通道－空间注意力机制增强特征提取能力，在复杂场景中缓解细节模糊问题；最后对分割头进行轻量化设计，去除冗余操作，在降低计算量的同时保证分割性能。实验结果表明，本文网络在UAVid数据集与Aeroscapes数据集的平均交并比相较于基线模型SegFormer分别提升了1.7%和1.3%，证明了该网络在航拍图像等复杂情况下语义分割的有效性。Human类别相较基线模型分割精度提升了1.8%，证明了本文网络在小目标分割方面表现出色。与多个主流网络相比，本文方法在两个数据集上均实现了最高的分割精度，表现出更优的泛化能力。关键词：跨层级交互;语义分割;航拍图像;轻量化;方向解耦0|0|0更新时间：2026-01-29 -
高斯交叉特征融合的高光谱图像分类方法 AI导读
“在高光谱图像分类领域，专家构建了高斯交叉特征融合模型，验证了其在植物、人工地物和异构混合场景中的分类优势，为该领域研究提供了新方向。”摘要：针对现有高光谱图像（Hyperspectral Image， HSI）分类方法存在的局部特征和全局特征间关系不平衡问题，本文构建了高斯交叉特征融合模型。通过逐元素相乘操作实现不同特征之间的交互连接，设计了高斯交叉注意力特征融合算法，依据映射向量之间的相似度分析两种特征的内在联系，采用高斯函数量化融合权重，并通过优化关键参数实现对局部和全局特征的动态加权，从而确保两者在融合中保持均衡。为验证方法的有效性在农作物场景Indian Pines、城市地物场景Pavia University、农业植被场景Salinas和异构混合场景LongKou四类典型应用场景的公开数据集上进行实验，并将实验结果与DCSST、SMESC和Vit-cov等11种主流方法进行对比，使用总体准确度（Overall Accuracy， OA）、平均准确度（Average Accuracy， AA）和Kappa系数进行方法评价，本文方法的效果最佳，表明该方法在植物、人工地物和异构混合场景中的分类优势，也在一定程度上体现了方法较好的泛化能力。关键词：高光谱图像分类;注意力机制;高斯函数;特征提取;特征融合0|0|0更新时间：2026-01-29 -
高频引导的多尺度空间感知异常检测网络 AI导读
“最新研究突破工业异常检测难题，提出融合高频残差和多尺度注意力的检测网络，显著提升小缺陷检测精度和异常分割效果。”摘要：针对现有工业异常检测算法对小尺寸缺陷检测精度低、多尺度特征提取能力弱、异常分割精度低等问题，提出一种结合高频残差引导和多尺度注意力特征融合的工业异常检测网络。首先，针对传统全频处理导致高频细节丢失的问题，设计了频域分离策略，利用高斯核滤波提取高频残差特征，强化网络对微小异常的检测能力；其次，针对常规卷积网络对复杂纹理的表征能力不足、异常与背景区分度不高的问题，在判别网络的编码器阶段嵌入全局增强的多尺度注意力模块GEMA，通过并行双路径捕获水平与垂直方向的多尺度局部信息，强化不同空间位置的显著特征，提升复杂纹理背景下的特征判别性；最后，在判别网络的解码器阶段集成坐标注意力模块CoordAtt，通过分解坐标轴动态调制特征权重，实现异常区域的精准空间定位。实验表明，在MVTec AD公开数据集上，所改进模型的图像级平均AUROC为98.6%，像素级别的平均AUROC和AP分别为97.6%和73.2%，有效提高了工业异常检测的效果。关键词：工业异常检测;高频分量引导;多尺度空间感知;注意力机制0|0|0更新时间：2026-01-29 - “在矿石粒度检测领域，研究者提出了一种小样本目标检测算法，有效提升了感知性能，为智能矿山实时检测提供了技术方案。”摘要：针对传统目标检测方法在矿石粒度检测中存在的计算复杂度高、特征鲁棒性差及分类器性能受限等问题，本文提出一种小样本目标检测算法，旨在降低标注与计算成本，并提升模型在数据稀缺场景下的泛化能力。设计以CenterNet2为框架，采用轻量级VoVNet作为主干网络以保证检测速度；核心创新是设计了一个并联双注意力特征融合模块，其中通道交叉注意力模块用于重校准通道维度特征，空间分组注意力模块聚焦目标关键区域，二者协同增强判别性特征融合能力，从而精准指导查询图像检测。在矿石数据集上进行测试，所提模型平均精度（AP）达55.2%，AP50与AP75分别为78.5%和66.9%，推理速度达57 Frame/s（FPS），注意力模块参数量仅为16.1兆字节（MB），体现出优异的精度-效率均衡性。实验表明该方法能有效提升小样本矿石粒度检测的感知性能，且具备极高的边缘端落地潜力，为解决智能矿山中算力受限条件下的实时检测难题提供了可靠的技术方案。关键词：计算机视觉;小样本目标检测;轻量化;矿石图像;实时检测0|0|0更新时间：2026-01-29
- “在水下图像增强领域，研究者提出了改进U-Net的全局特征融合网络，有效恢复颜色偏差和减少细节模糊。”摘要：针对光在水下环境中传播时由于散射和衰减导致水下图像出现颜色偏差和细节模糊问题，提出改进U-Net的全局特征融合水下图像增强网络。首先，在编码器和解码器中设计多残差卷积模块对特征信息进行分层次融合处理，减少细节信息丢失。其次，在解码器中引入通道注意力模块对通道进行加权处理，缓解通道退化程度不同的问题。最后，在解码器中设计卷积-置换自注意力模块融合全局信息，促进网络引导图像重建。所提出的方法在UIEB数据集上测试，最终在PSNR，SSIM和LPIPS三个指标上分别取得了23.42，0.900 5和0.138 5的成绩，在LSUI数据集上测试，最终在PSNR，SSIM和LPIPS三个指标上分别取得了29.35，0.938 2和0.088 0的成绩。实验结果表明所提出的方法在恢复颜色偏差和减少细节模糊方面具有较好的效果，证明其有效性和可行性。关键词：水下图像增强;深度学习;特征融合;注意力机制;卷积神经网络0|0|0更新时间：2026-01-29
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自适应特征的轻量化路面裂缝检测方法 AI导读
“在路面裂缝检测领域，研究者提出了一种自适应特征的轻量化检测方法，显著提升了检测精度和效率，为自动化道路维护提供技术方案。”摘要：针对路面裂缝形态复杂、易受环境干扰，且检测存在精度与轻量化不平衡等问题，本文提出一种自适应特征的轻量化路面裂缝检测方法。首先，根据裂缝狭长且跨度大的特点，设计了裂缝高效注意力机制，通过压缩特征维度，以捕捉其长距离空间依赖。其次，构建动态采样金字塔进行自适应采样和提取目标特征，以增强对异构裂缝特征的表示能力。然后，改进HGNet_GS轻量化主干网络，并提出了轻量化检测头，显著降低了计算冗余；采用Powerful IoU损失函数解决框锚膨胀问题并提升小模型的收敛速度。此外为验证模型泛化性，自建了民用路面缺陷数据集，其中包含不同光照条件下路面缺陷共计2 985张。实验结果表明，与基准模型YOLOv8n相比，本文模型参数量和计算量分别减少了50%和52%。在自建数据集上，mAP50和mAP95分别提升了5.4%和4.1%；在公开的RDD2022数据集上，mAP50和mAP95分别提升了2.1%和1.5%。该模型已应用于边缘设备并完成工程作业测试，验证了其能够满足轻量化路面裂缝检测的工程应用需求，为自动化道路维护提供了技术方案。关键词：路面裂缝检测;注意力机制;轻量化;动态采样金字塔;YOLOv80|0|0更新时间：2026-01-29
信息科学
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