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最新刊期

2008 年第 8 期

信息科学

多目标轨迹分离方法研究
刘岩俊,何昕,闫海霞,魏仲慧
2008, 16(8): 752-804.

摘要：为了实现多目标落点测量，建立了多目标测量方案，并且对大视场光电测量设备在像面坐标系下进行多目标分离的方法进行研究。该方法按目标运动方向、运动速度、运动加速度的变化，建立了相关性评价函数，根据评价函数判断像点与目标轨迹的关联程度，从而现实多目标轨迹分离工作；而且在分离过程中，考虑了同一目标像点在不同幅图像上的丢失情况，根据已有目标轨迹数据，使用卡尔曼滤波器补充丢失的像点，保证同一目标轨迹的连续性。仿真数据与实际数据结果表明，该方法有效地分离了多目标轨迹。满足多目标落点测量的设计要求。
关键词：光学测量;多目标;大视场;轨迹分离;交会测量

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发布时间：2020-08-12
人脸特征选择中的SVM泛化误差估计
李伟红,龚卫国,杨利平
2008, 16(8): 1452-1458.

摘要：根据统计学习理论，特征选择可以通过有效的特征搜索策略最小化某个预测泛化误差及其它相关性能来实现。本文研究通过递归特征排除法（Recursive Feature Elimination,RFE）最小化SVM VC留一法(Leave-One-Out, LOO)误差或支持向量span误差估计选择优化特征子集问题，并将最小化VC LOO误差或支持向量span误差估计作为Wrapper特征选择模型的选择判据。人脸识别实质是稀疏超高维空间、典型的小样本模式识别问题。解决这类问题的关键在于如何获得对分类有意义的特征。将特征选择与分类器设计结合，理论上优于传统的特征提取或特征选择方法。为此，本论文将WT和KPCA作为过滤模型（Filter），最小化SVM泛化误差估计作为封装模型（Wrapper），结合这两种模型的优势提出人脸特征选择及识别的新框架。并在UMIST人脸数据库上进行了相应的实验，结果显示提出的特征选择方法和特征搜索策略及人脸特征选择构架有效可行。
关键词：SVM泛化误差;人脸特征选择;Filter;Wrapper;RFE

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发布时间：2020-08-12
基于多级小波分解的人脸图像光照补偿方法
杨利平,龚卫国,辜小花,李伟红
2008, 16(8): 1459-1464.

摘要：人脸在不同光照条件下所得图像的差异很大，这给人脸识别带来了巨大的挑战。为改善不同光照条件下的人脸识别，本文提出一种利用多级小波分解和样条插值进行光照补偿的方法。一般认为，光照变化会给图像中混入两种噪声：背景噪声和增益噪声。背景噪声是加性噪声，通过直接对图像进行多级小波分解和样条插值来估计并去除；增益噪声是乘性噪声，通过对去除了背景噪声的图像进行对数变换后，再利用多级小波分解和样条插值来估计并去除。在Yale B人脸识数据库上的实验结果表明经过本方法处理之后的识别结果高出其他方法2~11%，可以有效地对不同光照条件下的人脸图像进行调整，提高不同光照条件下人脸识别的精度和稳定性。
关键词：人脸识别;光照补偿;多级小波分解;样条插值

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发布时间：2020-08-12
随机采样子空间保局投影人脸识别算法
杨利平,龚卫国,李伟红,辜小花
2008, 16(8): 1465-1470.

摘要：在模式识别中，融合多个有差异且互补的弱分类器进行识别，可以提高系统的识别精度及稳定性。Bagging、Boosting和随机子空间等弱学习方法是常用的弱分类器融合方法。本文针对单一保局投影算法分类识别能力弱的问题，提出了一种随机采样子空间保局投影算法。该算法在对训练样本的主元子空间进行随机采样的基础上，利用保局投影得到了多个既有差异且又互补的保局投影子空间；测试样本被分别投影到这些保局投影子空间上，然后利用最近邻分类器进行分类识别，最后根据多数投票原则融合多个子空间上的分类结果来确定样本所属类别。在FERET人脸图像子库上的实验表明，随机采样子空间保局投影算法有效地融合了各LPP投影空间的互补信息，可以显著地提高人脸识别的精度。
关键词：随机采样子空间保局投影;保局投影;子空间;人脸识别

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发布时间：2020-08-12
基于有监督的核局部线性嵌入的面部表情识别
黄鸿,李见为,冯海亮
2008, 16(8): 1471-1477.

摘要：流形学习方法可以有效的发现存在于高维图像空间的低维子流形并进行维数约简，近年来越来越受到生物特征识别和认知科学领域的研究者的重视。但是流形学习是一种非监督学习方法，其鉴别能力反而不如传统的维数约简方法，而且流形学习方法大多没有明晰的投影矩阵，很难直接对新样本进行维数约简。针对这两个问题，本文提出一种新的有监督的核局部线性嵌入算法(supervised kernel local linear embedding，SKLLE)，并将算法应用于面部表情识别。该算法通过非线性核映射将人脸图像样本投影到高维核空间，然后将人脸图像局部流形的结构信息和样本的类别信息进行有效的结合进行维数约简，提取低维鉴别流形特征用于表情分类。SKLLE算法不仅能发现嵌入于高维人脸图像空间的低维表情子流形，而且增强了局部类间的联系，同时对新样本有较好的泛化性，实验结果表明该算法能有效的提高面部表情识别的性能。
关键词：流形学习;核技巧;局部线性嵌入;有监督学习;面部表情识别

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发布时间：2020-08-12
一种适用于矩形图像的新二维映射图像加密算法
任洪娥,尚振伟
2008, 16(8): 1483-1489.

摘要：针对目前图像加密方法多局限于对方形图像进行加密的特点，提出了一种同时适用于方形和矩形图像的加密算法。将基于图像分割的新映射用于图像位置置乱，将含有混沌映射的扩散函数用于图像灰度置乱，从而得到位置置乱和灰度置乱相结合的加密算法。实验仿真结果表明该算法能够很好的实现对任意大小图像的加密，且具有密钥空间大，密钥敏感性强以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。
关键词：图像加密;置乱;扩散;混沌映射

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发布时间：2020-08-12
Mallat算法的光学实现方法
韩亮,田逢春,徐鑫,李立
2008, 16(8): 1490-1499.

摘要：现有的光学小波变换方法均基于连续小波变换，基于离散信号的小波变换算法（Mallat算法）的光学小波变换还没有出现，这阻碍了光学小波变换应用的发展。针对这一问题，分析利用光学4f系统实现Mallat算法的基本原理，提出Mallat算法的光学实现方法。针对空间光调制器只能实现非负的实函数，且CCD只能记录光的强度，给出一种应用于光学4f系统的光学小波滤波器的设计方法。使用该种光学小波滤波器，利用光学4f系统实现Mallat算法的小波分解部分，并通过数值计算实现Mallat算法的小波重构部分。仿真分析和光学实验结果验证了方法的正确性。
关键词：信息光学;Mallat算法;光学小波变换;光学4f系统

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发布时间：2020-08-12
基于TMS320DM642和S3C2410的细胞注射装置研究
于保军
2008, 16(8): 1500-1507.

摘要：目前细胞注射装置普遍采用在显微镜下的手动操作机构，存在效率低下、响应速度慢等问题。因此本文提出了利用DSP芯片TMS320DM642及所在的系统完成图像的采集、处理并将处理的结果保存在特定的存储器内。利用ARM9芯片S3C2410所在的系统完成人机交互、宏/微双精度微动台控制等功能的细胞注射实验装置。并利用TI公司提出的HPI接口进行DSP与ARM处理器的数据交互。模拟结果表明：系统控制自动定位精度达到像素级，提高了图像处理速度和系统运动精度，解决了目前在细胞注射过程中人工操作工作量大、定位不准确以及效率低等问题。
关键词：细胞注射装置;宏/微双精度微动台;视觉伺服控制;HPI接口

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发布时间：2020-08-12
基于照度优化的自动聚焦技术研究
孙明磊,宗光华,毕树生
2008, 16(8): 1508-1515.

摘要：本文讨论了显微视觉研究中照明强度对自动聚焦的影响问题。开发了照明自动调控系统，为显微视觉照明问题的研究提供了物质前提。首先，利用快速傅立叶变换对离焦图像序列以及不同照明强度图像序列进行频谱分析，证明照明强度条件对图像高频能量影响显著；然后，提出了对图像特征高频能量有效度量的评价函数；最后通过自动聚焦实验，证明照明强度对于聚焦曲线的特性产生很大影响，同时，经照度优化后的自动聚焦具有更高的聚焦精度。
关键词：显微视觉;自动聚焦;照明;优化

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发布时间：2020-08-12

现代应用光学

光学镜面离子束加工材料去除效率
焦长君,解旭辉,李圣怡
2008, 16(8): 1343-1348.

摘要：分析了离子束加工材料去除效率、不同材料之间的相对去除效率与工艺参数的关系。基于Sigmund溅射理论，建立表征去除效率的指标－法向去除率、体积去除率和溅射产额与束能、束流以及入射角度之间的关系模型。以石英、微晶和K4等为样件，实验分析了去除效率与工艺参数的关系，验证了模型的正确性。分析结果表明材料去除效率随束流线性增大；约与束能平方根呈线性关系；随着入射角度先缓慢增大，约在60~80°达到最大值，尔后迅速降为零。不同材料之间的相对去除效率与束流无关；与束能的关系较弱，可以忽略；随角度变化较为明显。
关键词：光学加工;离子束修形;离子溅射;去除效率

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发布时间：2020-08-12
双包层Yb/Er共掺光纤放大器的数值模拟
赵崇光,宁永强
2008, 16(8): 1349-1353.

摘要：对980nm抽运的双包层Yb/Er共掺光纤放大器进行了数值模拟，分析了不同功率的信号光的增益情况，计算了稳态情况下光纤中反转粒子数，抽运光功率，信号光功率沿光纤轴向的分布以及放大器的斜率效率。当信号光初值较高时，通过模拟得到的斜率效率与实验结果相近。
关键词：光纤放大器;双包层Yb/Er共掺光纤;数值模拟

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发布时间：2020-08-12
基于MEMS的数字式太阳敏感器光学系统设计
温志明,江洁,张广军,樊巧云
2008, 16(8): 1361-1366.

摘要：从标量的菲涅尔-基尔霍夫衍射理论出发，建立基于圆孔结构的数字式太阳敏感器光学系统成像模型，在计算机上实现光学系统的数值仿真，并根据数值仿真的结果进行光学系统参数的设计。针对所设计的光学系统，利用太阳模拟器完成了地面实验，实验结果表明，光学系统设计合理，能满足微小卫星对敏感器小型化、高精度的要求。
关键词：数字式太阳敏感器;光学系统;衍射

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发布时间：2020-08-12
4J32镜头组件电化学方法消除杂散光的实验研究.doc
姜伟,张云琨,张忠玉,任明文
2008, 16(8): 1367-1370.

摘要：为消除光学系统镜头组件中杂散光以成像的影响，采用电化学方法对4J32合金进行处理，降低表面反射率，实现了消光处理。利用正交实验法研究了在重铬酸盐体系中主盐浓度、电压、电解液温度、时间等因素对镜头组件的消杂光性能的影响，并确定了最佳方法。结果表明，处理后零件尺寸改变极小，反射率降低较明显，所得到的4J32合金呈黑色、光亮美观，具有优良的附着力和消除杂散光能力。
关键词：4J32;电化学方法;杂散光

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发布时间：2020-08-12
一种全光纤型可调光衰减器的研究
李志全,田秀仙,王会波
2008, 16(8): 1371-1376.

摘要：设计了可调光衰减器的特性检测装置，在两光纤锥纤芯半径a =20 ,间距u =158 ，重叠长度L =100 ，锥角 ,纤芯折射率 =1.47，包层折射率 =1.46的基本参数设置下，运用耦合波理论，通过改变其中任一参量，分析了衰减量与改变参量的关系，并讨论了可调光衰减器的波长微损耗特性，在对气体浓度测量和组分识别时，利用此性质能够确保气体浓度测量的可靠性和单值性。
关键词：可调光衰减器;锥形光纤;耦合;波长微损耗;衰减量

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发布时间：2020-08-12
PCB无铅焊点检测的光源分析与优化设计
卢盛林,张宪民
2008, 16(8): 1377-1383.

摘要：为了提高自动光学检查（AOI）系统的性能，应对无铅化制程的需要，本文对AOI光源进行了研究。首先，介绍了AOI光源的结构设计方法，光源由红、绿、蓝3种不同颜色，不同照射角度的LED阵列组成。然后，建立了光源的照度模型以及焊点的反射模型。最后，根据简化的照度模型对光源的几何参数进行了优化。仿真和实验结果验证了光源设计的有效性。
关键词：AOI;LED;光源;机器视觉;焊点检测

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发布时间：2020-08-12
Φ1.2m F/1.5抛物面主镜补偿器
陈强,袁家虎,伍凡
2008, 16(8): 1384-1388.

摘要：用于Φ1200 F/1.5主镜面形检验的补偿器，需要补偿0.087mm的非球面度，并实现0.033λ（RMS）面形检测要求。详细介绍了该补偿器的设计、误差分析、加工、标校及最终主镜检测的情况；用于主镜检测前用计算全息（CGH）对补偿器标校显示：补偿器产生的抛物面面形误差为0.012λ（RMS），二次曲面常数K的误差0.0064%；主镜最终的补偿检测结果为：面形0.027λ（RMS），二次曲面常数K的误差0.0306%，与分析的结果相符合。结果表明：补偿器设计合理，建立的误差分析原则和方法可行，加工质量可靠，这将为更大口径高陡度非球面主镜的补偿检验奠定坚实基础。
关键词：光学加工;非球面检验;零补偿检验;补偿器设计;补偿器标校

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发布时间：2020-08-12

微纳技术与精密机械

马鞍型并联跟踪台仿真设计方法研究
刘峰,王向军,许薇,张召才
2008, 16(8): 1389-1395.

摘要：摘要：为了提高并联机构仿真设计速度，以马鞍型并联跟踪台为研究对象，提出了编写Matlab仿真程序与ADAMS仿真分析相结合的仿真设计方法。首先通过编写Matlab仿真程序对马鞍型并联跟踪台进行了优化设计，利用得到的优化设计尺寸进行三维造型后，导入到ADAMS分析环境下进行仿真分析，依据得到的仿真结果研制出马鞍型并联跟踪台实验样机。通过编写数据监测模块程序对实验样机各驱动杆速度进行监测，并将监测结果与仿真结果进行对比，验证了仿真结果的正确性。研究表明，该仿真设计方法能够避免仿真设计过程中重复进行三维造型的问题，与现有方法相比，仿真设计周期短了近一半。
关键词：马鞍型;并联跟踪台;仿真设计;实验验证

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发布时间：2020-08-12
三维柔性神经微电极阵列的制作
孙晓娜
2008, 16(8): 1396-1402.

摘要：神经-电极接口是植入式微器件和生物电子器件中最关键的问题之一。但是目前常规的平面微电极阵列均为“三明治”结构，难以保证电极与靶神经细胞的良好接触，以致刺激或记录效果不理想。为了克服这一缺陷，本文提出了一种具有三维凸起结构的柔性神经微电极的制作工艺和方法。该方法采用光敏型聚酰亚胺（Durimide 7510）作为微电极的基质材料，通过硅各向异性腐蚀、光刻、腐蚀金属、电化学释放等工艺制成具有塔形凸起结构的微电极阵列。电极的塔形凸起结构可保证电极位点与靶细胞实现更紧密的接触。通过FEMLAB软件模拟和成品电极的阻抗谱测试，结果显示，相对于传统的平面微电极阵列，三维凸起微电极阵列具有更好的刺激效果。
关键词：人工视觉;三维柔性电极;微电极阵列;电极表面积

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发布时间：2020-08-12
质谱熔样系统的研究与改进
卢慧卿
2008, 16(8): 1403-1410.

摘要：质谱熔样系统主要包括两种，激光熔样和石墨炉熔样。熔样系统通常为商品化模块，功能操作和过程控制相对独立，这使其在质谱仪中被集中控制和协调运行的能力受到限制。为了提高质谱仪中熔样系统的熔样精度、效率和自动化程度，以惰性气体同位素质谱仪为实验对象，对熔样系统的智能化进行研究。主要完成对激光熔样系统中二维样品台的重新设计，石墨炉进样系统的自动化设计。设计了一系列控制子程序，并对视觉系统进行了标定。熔样系统的智能化实现为整个质谱系统的智能化改造奠定了基础。
关键词：智能化;激光熔样系统;质谱仪;标定

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发布时间：2020-08-12
B样条滤波器建立表面轮廓中线的方法
许景波,袁怡宝,刘泊
2008, 16(8): 1411-1415.

摘要：根据离散B样条函数的Z域表达式，B样条空间中对信号的拟合和分解可以表示成FIR滤波器和IIR滤波器的滤波过程，再结合变分原则，构建了表面粗糙度测量中用于确定中线的B样条滤波器。将零相移滤波技术应用到B样条滤波器的实现中，得到了相应的差分方程。对一实际工件表面轮廓进行了实验，验证了该方法的可行性，该滤波器同样具有零相移的特性，与其它方法相比，其具有计算效率高的优点。
关键词：B样条滤波器;信号拟合;中线;表面粗糙度

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发布时间：2020-08-12
CO2连续激光弯曲硼硅酸盐玻璃薄片实验研究
吴东江,牛方勇,刘双,马广义,祝勇,王续跃
2008, 16(8): 1416-1422.

摘要：利用CO2连续激光对硼硅酸盐玻璃薄片进行了弯曲试验，研究了激光功率（P）、扫描速度（V）、扫描次数（n）及样品宽度（d）对弯曲效果的影响，并简要分析了弯曲现象产生的原因。给出了弯曲加工的P，V范围图，获得多组可以成功弯曲玻璃样品的工艺参数。实验结果表明，采用CO2连续激光可以对硼硅酸盐玻璃薄片进行弯曲加工，弯曲角度可达24°以上。
关键词：激光弯曲;硼硅酸盐玻璃;热应力;弯曲角

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发布时间：2020-08-12
基于多目标优化的空间直线度误差评定
岳武陵
2008, 16(8): 1423-1428.

摘要：根据最小区域定义及数学规划理论，建立了空间直线度评定的非线性规划模型，指出了这模型实质上是多目标优化的问题并将该优化问题转化成单目标优化问题。由于该非线性规划模型还是凸的、二次的，因此提出了用逐次二次规划的解法（SQP法）来实施。SQP法在评定过程中保留了模型中的非线性信息，对初始参数的要求低，且稳定、可靠、效率高。几个算例的结果均满足凸规划全局最优判别准则，这就有力的验证了上述结论。
关键词：计量学;空间直线度;误差评定;最小区域;多目标优化;SQP算法

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发布时间：2020-08-12
基于PSD的地下管线探测装置设计与分析
沈林勇,李亚旻,章亚男,钱晋武
2008, 16(8): 1429-1435.

摘要：随着地下管线非开挖技术的广泛应用，需要研制一种可实现管线方位精确测量的装置。本文采用将PSD（位置敏感器件，Position Sensitive Device）和其它元器件组合起来组成介入式测量装置，通过使测量装置沿管道行进，获得管道内若干个测量点的方位，进而拟合得到地下管线的方位。适用于内径为80mm至130mm、弯曲半径为50m至1000m的管线。通过非开挖公司提供的管道数据结合试验数据进行实例分析，证明该探测方法的测量相对误差满足施工要求。
关键词：PSD;非开挖;地下管线;介入式测量

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发布时间：2020-08-12
摇摆台负载自适应技术研究
陈洪立,翟林培
2008, 16(8): 1436-1439.

摘要：摘要：为了对不同型号的航空相机进行地面试验，需要一套具有负载自适应功能的摇摆台系统。根据相机的重量变化范围，结合已设计好的摇摆台机电结构，通过理论分析及仿真试验的方法研究了负载（航空相机）大小与电位计（位置反馈器件）反馈信号幅值间的关系，结合数值计算方法提出了一种自动测量负载大小的方法。该方法容易实现，对于大部分现有的数字控制系统不需要添加任何器件即可使用。研究表明测量误差为0.03967，满足使用要求。
关键词：关键词：;摇摆台;转动惯量;自动测量

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发布时间：2020-08-12
单晶硅片磨削表面相变研究
张银霞,郜伟,康仁科,郭东明
2008, 16(8): 1440-1445.

摘要：为了揭示硅片自旋转磨削加工过程中材料的去除机理，采用显微拉曼光谱仪研究了硅片磨削表面的相变。结果表明：半精磨和精磨硅片表面存在-Si相、Si-III相、Si-IV相和Si-XII相，这表明磨削过程中Si-I相发生了高压金属相变（Si-II相），Si-II相容易以塑性方式去除。粗磨硅片表面没有明显的多晶硅，只有少量的非晶硅出现，材料以脆性断裂方式去除。从粗磨到精磨，材料去除方式由脆性断裂去除向塑性去除过渡。粗磨向半精磨过渡时，相变强度越大，材料的塑性去除程度越大；半精磨向精磨过渡时，相变强度越小，材料的塑性去除程度越大。
关键词：单晶硅片;磨削;相变

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发布时间：2020-08-12
飞轮单轴姿态控制及储能系统
白越
2008, 16(8): 1446-1451.

摘要：给出了一种应用于小卫星的集成化单轴姿态控制及储能系统。通过同轴反转安装的双飞轮，进行必要的解耦控制，能够实现卫星在日阳期及日阴期能量的储存与释放，同时对卫星的姿态进行稳定或按照要求调整。通过仿真分析，证明了集成化单轴姿态控制与储能系统方案的正确性，分析了系统参数对控制精度的影响，给出了参数优化途径。搭建了单轴姿态控制与储能实验演示系统并进行了实验，在0到20000rpm转速范围内进行了储能实验，该过程模拟卫星单自由度旋转的气浮转台的控制精度优于1.5º，折算到百公斤量级卫星的姿态角波动量为1.8'；在20000rpm到10000rpm的转速范围内进行了放能实验，该过程转台的控制精度优于1.2'，折算到百公斤量级卫星的角度波动量为1.6"，总线电压24V，电压波动量小于1.8%。结果表明：单轴姿态控制与储能系统应用于卫星及其它空间飞行器上能够同时完姿态控制和能量需求。
关键词：卫星姿态控制;储能与姿态控制一体化系统;双功能飞轮;计算机仿真;实验研究

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发布时间：2020-08-12
共轴TMA反射镜面形不规则影响研究
钟兴,金光,王栋,阎勇
2008, 16(8): 1516-1521.

摘要：共轴TMA（三反射镜消像散系统）是轻型高分辨空间相机常用的光学系统形式。共轴TMA反射镜一般采用非球面，其面形的不规则主要由环境变化和加工精度造成。面形的环境耐受与具体的结构设计有关，加工的精度又牵涉到周期和成本，因此，在共轴TMA设计中，需要对各种因素综合分析以保证实现光学系统的设计分辨能力，同时不造成浪费。以某遮拦比为22.3％的共轴三反系统的Φ600mm主镜为例，分析了主镜、次镜和三镜面形不规则对高斯焦点波前差的影响，并拟合了数学表达式。使用环域修正Zernike多项式作为光机接口，分析了环境对反射镜面形的影响以及传递函数下降的情况，并将分析结果做为参考对主镜支撑进行了改进。根据像差容限和系统的环境耐受力，分解出主镜加工所需的精度应优于λ/36.5.
关键词：共轴TMA;Zernike多项式;面形不规则;波前差

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发布时间：2020-08-12
星载光学遥感器地面幅宽与轨道参数之间关系
张贵祥,金光,曲宏松
2008, 16(8): 1522-1527.

摘要：星载光学遥感器的地面覆盖宽度是卫星遥感应用的重要指标，在很多对地遥感卫星中比较受到关注。为使光学载荷能够达到地面幅宽要求，除了对光学系统设计以外，还必须对卫星运行的轨道参数进行合理选择。本文以太阳同步轨道为例讨论了星载光学遥感器地面幅宽与轨道参数（特别是轨道高度）的关系，提出了满足星载光学遥感器地面幅宽要求的太阳同步轨道高度的选取方法。本文首先从地球非球形摄动理论的讨论开始，引出了太阳同步轨道的定义。然后通过引入假想交点的概念，推导出了交点周期、基本交点距与轨道高度的关系。最后，在以上讨论的基础上，得出了满足幅宽要求的轨道高度的约束条件。本文首次提出了假想交点这个概念，假想交点概念的提出对太阳同步轨道相关理论的理解以及一些重要公式的推导有很大的帮助。此外，本文推导出的太阳同步轨道交点周期与轨道半长轴的关系式已成功应用于某课题的太阳同步轨道设计中。
关键词：太阳同步轨道;地球非球形摄动;假想交点;交点周期;基本交点距

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发布时间：2020-08-12
敏捷小卫星姿态机动切换算法研究
徐开,金光,陈娟,陈长青
2008, 16(8): 1528-1532.

摘要：随着空间技术的发展，要求小卫星具备更多的功能，对小卫星的敏捷性也相应提出了越来越高的要求。因此研制高精度、高稳定度的快速机动小卫星是当前一个重要的研究方向之一。纵观国外卫星的发展，大型卫星控制系统通常采用的执行机构是单框架控制力矩陀螺(SGCMG)。单框架控制力矩陀螺（SGCMG）系统从性能上优于传统的飞轮系统，是敏捷小卫星首选的执行机构，但存在奇异问题，尤其是小卫星上应用，奇异问题更加突出。因此单框架控制力矩陀螺系统理论研究工作主要集中在如何避免奇异的研究上。针对控制力矩陀螺在小卫星应用开展研究，为控制力矩陀螺工程应用提供依据。利用刚体小卫星作为研究对象，提出了切换控制算法对小卫星机动进行控制，并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节，避免饱和奇异。利用添加零运动的伪逆操纵律对SGCMGs进行操控。仿真结果表明，小卫星俯仰轴14s内机动45°，平均速度达到3.2°/s。证明这种切换算法满足小卫星敏捷性需要。
关键词：敏捷小卫星;姿态机动;切换算法;单框架控制力矩陀螺

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发布时间：2020-08-12
新型轻质大口径空间反射镜支撑设计
闫勇,贾继强,金光
2008, 16(8): 1533-1539.

摘要：摘要：随着空间反射镜口径的增大，光学系统总质量随之剧增，这与当前光学遥感器轻小型化的发展趋势相矛盾。为了更好的满足空间光学遥感器发展的需要，文章从主反射镜组件的轻质化设计入手，从结构材料热匹配的设计、主镜轻量化形式的确定以及支撑结构的合理设计三个角度系统地进行了一体化结构—热设计。针对某型卡塞格林系统Φ630mm口径主镜进行了轻质化设计，三点为主多点为辅的支撑方案在保持组件结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性。在综合考虑加工和工作状态后，最终确定了一种满足设计要求的整体优选方案，经最终分析计算确认，主镜组件镜面综合面形误差PV值均小于λ/10，各项指标完全满足光学系统对主反射镜的设计要求。
关键词：轻质;主反射镜;支撑

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快速机动小卫星执行机构研究
谷松
2008, 16(8): 1540-1545.

摘要：近年来，随着空间技术的发展，航天任务对小卫星的机动能力提出了越来越高的要求，目前研制具备高机动能力的小卫星已成为各国的研究重点。采用控制力矩陀螺作为小卫星的姿态控制执行部件，凭借其输出力矩大、精度高等特点，可以使小卫星的机动能力得到大幅度提升。成功研制出利用控制力矩陀螺控制的小卫星将对我国进行外层空间探索有着重要的国防和军事上的意义。本文阐述了控制力矩陀螺的工作原理，设计了控制力矩陀螺原理样机，并利用单轴气浮转台进行了控制力矩陀螺半物理仿真实验，实验结果表明控制力矩陀螺作为小卫星执行机构，可在短时间内完成大角度机动，为控制力矩陀螺在我国小卫星上的实际工程应用提供依据。
关键词：力矩陀螺;小卫星;快速机动;姿态控制

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发布时间：2020-08-12
基于VSCMG的卫星姿态控制仿真系统的研究
戴路,金光,陈涛
2008, 16(8): 1546-1553.

摘要：本文介绍了一种新型卫星姿态控制全物理仿真平台，此仿真系统以长春光机所最新研制的高精度三轴气浮转台为平台，创新性的采用变速控制力矩陀螺(以下简称VSCMG)为其主要控制执行机构，还结合喷气推力机构作为系统的辅助执行机构用来给控制力矩陀螺进行卸载；此系统还具有高精度光纤陀螺、高精度倾角传感器和磁强计等姿态确定器件，构成一套完整的姿态控制全物理仿真系统。本文还详细介绍了整个仿真系统的软硬件构成，并结合传感器和执行机构参数详细分析了系统的主要性能并给出了相应的数学模型。本套仿真系统可以为一般卫星姿态控制尤其是以VSCMG为主要执行机构的敏捷型小卫星的姿态控制策略和算法提供良好的仿真验证平台，对想开展相似工作的科研院校也有一定的借鉴意义。
关键词：姿态控制;三轴气浮转台;变速控制力矩陀螺

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发布时间：2020-08-12
高精度小卫星星座激光通信仿真平台设计
王绍举
2008, 16(8): 1554-1559.

摘要：针对小卫星星座中卫星间进行激光通信的要求，本文提出了一种新的高精密小卫星星座激光通信仿真平台。该仿真平台由两个模拟卫星和一个控制中心组成，模拟卫星以高精度三轴气浮转台为卫星平台，由星务计算机和各种星上姿态敏感器及姿态执行器构成,高精密气浮转台为卫星提供空间工作环境，星务计算机及姿态敏感器及执行器为卫星平台实现高精度的指向精度提供了保障。该仿真平台可根据任务需要进行双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制和单星故障控制仿真。文中还为仿真平台建立了坐标系，并提出了系统仿真的数学模型。最后经过仿真，本仿真仿真可以满足小卫星星座激光通信的要求。
关键词：小卫星星座激光通信高精度三轴气浮转台

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空间相机外遮光罩结构设计与优化
贾学志,金光,张雷
2008, 16(8): 1560-1566.

摘要：本文介绍了某空间相机外遮光罩的结构及其特点，选择以碳纤维复合材料和钛合金为主要材料进行了结构设计。探讨了基于有限元法的结构优化设计的理论和方法并对该外遮光罩进行了优化设计，以外遮光罩质量最轻为优化目标，选择遮光罩的径向厚度和光阑厚度为优化目标，以基频和自重变形为约束条件，进行了最优化分析。优化结果表明，在保证外遮光罩基频基本不变的情况下，相机外遮光罩的质量由7.2kg减少到4.4kg，减少了38.9%。最后用有限元法对优化结果进行了静力学和动力学校核，结果比较理想，满足设计要求，已经应用于生产。
关键词：外遮光罩;结构优化;有限元分析

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发布时间：2020-08-12

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