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最新刊期

2021 年第 12 期

现代应用光学

小天体在轨渲染观测技术
刘兴潭,张成渝,武延鹏,华宝成,吴奋陟
2021, 29(12): 2745-2753. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2745

摘要：提出了一种空间光场中小天体在轨序列图像渲染观测方法，综合小天体的表面反射特性、轨道特性与观测需求，提供目标在观测时刻的位姿序列、光照角度和相机特性等参数，生成符合探测器成像特性的物理渲染图像集。完成了三维基准模型的建立、反射特性文件的生成及物理渲染的光线追迹。由渲染图像真实度检验与地形三维建模实验，针对糸川小行星在特定观测时刻与位置的图像进行闭环模拟观测验证。实验结果表明，通过匹配重建模型的二维投影地形图，图像灰度值配准的平均均方根误差为0.178 5，对应小天体地表0.062 8 m左右的海拔高差。该渲染观测方法能够有效服务于小天体地形模型重建与相对导航闭环分析环境的搭建。此外，为满足在轨快速解算需求，提出了归一化光谱与灰度响应的快速转化方法，在精度不变的情况下，解算时间为3.48 s，由数小时缩短至秒级。
关键词：小天体;空间光场;物理渲染;数字地形模型;观测平台

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发布时间：2022-01-07
基于动态视觉传感器的旋转检偏成像系统
鲁啸天,李峰,杨雪,赵智祎,侯军燕
2021, 29(12): 2754-2762. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2754

摘要：为了实现偏振成像系统的小体积、低延时和快速目标检测，利用动态视觉传感器对动态场景灵敏度高、成像速度快的特点，提出了基于动态视觉传感器的偏振探测方法。从动态视觉传感器的对比度灵敏度出发，结合光学偏振原理，从理论上证明了基于动态视觉传感器偏振探测方法的可行性。设计并搭建了实验系统，由转台载着偏振片快速转动，由于视场内景物的反射光具有不同的偏振特性，经过旋转偏振片后发生明暗变化，动态视觉传感器快速捕捉变化并成像，系统采用嵌入式GPU（Graphics Processing Unit）控制并实时显示成像。实验结果表明：偏振系统对视场内的偏振度灵敏度为0.148，目标轮廓清晰，并具有良好的可视性。该系统弥补了传统偏振成像装置体积大、成像速度慢的不足，为基于偏振图像的目标检测等应用奠定了基础。
关键词：偏振成像;动态视觉;快速图像获取;成像系统

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发布时间：2022-01-07
小行星天基光学监测信噪比分析
王新涛,郑建华,李明涛
2021, 29(12): 2763-2773. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2763

摘要：针对小行星天基光学监测中的可见性问题，基于辐射度传输理论，引入黄道光和银道光亮度模型，建立了小行星天基光学监测的信噪比模型。结合设计的可见光传感器和望远镜的性能参数，计算了目标小行星相对望远镜的信噪比和视星等随时间的变化；考虑极限信噪比和太阳规避角，计算了地球领航轨道可见光望远镜对不同直径小行星的极限监测距离；改变小行星的物理参数，研究了信噪比和视星等对小行星物理参数的敏感性。结果表明：目标小行星在给定的场景时间内相对望远镜距离增大了约0.09AU，视星等增大了约0.51，目标小行星在口径为0.7 m的望远镜中信噪比减小了约3.78；由于观测天区覆盖地球周围0.05AU的空间，在地球领航轨道部署可见光望远镜预警来自太阳方向的小行星具有明显的优势，能为直径20 m的小行星提供750万公里的预警距离；在可见光波段，小行星的信噪比和视星等对反照率敏感，对温度和发射率不敏感。所建立的小行星天基光学监测信噪比模型可为小行星天基光学监测的信噪比动态分析和预警距离评估提供理论依据。
关键词：空间光学;小行星天基监测;天空背景;可见光传感器;信噪比模型;视星等

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发布时间：2022-01-07
地外生命探测数字全息技术发展现状及趋势
王越,刘欣悦,刘欣然,崔旭,孟浩然
2021, 29(12): 2774-2782. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2774

摘要：地外生命原位探测具有重要的科研与人文价值，未来探测任务中木卫二等海洋世界正逐渐成为新的兴趣目标。结合数字全息技术的深海微生物原位探测场景，提出了其在地外生命原位探测场景的应用设想。调研了用于地外生命探测的数字全息技术研究进展，总结了Serabyn团队提出的“共模”与无透镜数字全息显微成像两种技术方案。用于地外生命探测的数字全息技术处于实验室研发阶段，对低温、低细胞浓度海洋环境下的生命探测是地外行星生命探测的基础，侧面验证了所提设想的可行性。数字全息技术是实现地外生命探测的理想方案，对地球海洋环境微生物观测的全息技术进行优化可为未来地外行星生命探测任务奠定基础。
关键词：数字全息;海洋原位探测;地外生命探测;微生物探测

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发布时间：2022-01-07
基于自由曲面的空间光学系统偏振像差分析
张艺蓝,史浩东,王超,李英超,刘壮,张肃,王稼禹,姜会林
2021, 29(12): 2783-2796. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2783

摘要：针对含有自由曲面的空间光学系统中偏振像差对探测精度和成像质量的影响，基于琼斯表示法，提出以条纹泽尼克多项式为表征函数的自由曲面离轴光学系统偏振像差分析方法，构建了自由曲面反射光学系统偏振像差解析模型，分析了条纹泽尼克多项式低阶系数对视场离轴光学系统偏振像差分布的影响；通过全视场偏振光线追迹仿真及系统引入自由曲面前后的对比，揭示了自由曲面对离轴光学系统相位像差、相位延迟和二向衰减3种偏振像差的作用规律；最后，设计了含有自由曲面的大视场离轴三反偏振成像光学系统，并分析了系统全视场的偏振像差。分析结果表明：相位像差分布与自由曲面面形矢高分布一致，自由曲面引起的二向衰减和相位延迟占系统总体二向衰减和相位延迟的52.5%。掌握这种偏振特性变化对于设计深空天文望远镜等甚高精度的光学系统具有重要意义。
关键词：光学设计;偏振像差;琼斯矩阵;自由曲面;偏振光线追迹;离轴光学系统

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发布时间：2022-01-07

微纳技术与精密机械

卫星星间激光通信粗跟踪转台控制系统
王文杰,徐伟,朴永杰,冯汝鹏,周美丽
2021, 29(12): 2797-2805. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2797

摘要：为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能，针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题，以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型，并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制，为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法，在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明，在187.25 μrad（500码）阶跃信号的激励下，改进的自适应增益控制策略较普通PI控制，超调量由35.8%下降到10%，调节时间由100 ms缩短到70 ms，稳态精度保持在±2.247 μrad（3码），控制性能得到了显著改善。在轨工况下，自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制，同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。
关键词：伺服控制;跟踪转台;永磁同步电机;自适应增益;控制性能

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发布时间：2022-01-07
四杆张拉整体单元的弯曲变形
罗阿妮,邹云涛,肖诗松,刘贺平
2021, 29(12): 2806-2817. DOI: 10.37188/OPE.2021.0242

摘要：为了扩大张拉整体的内部空间，实现展开前空间占用小，展开后内部空间的有效利用率高，对张拉整体轴向折叠方式及折展特性进行了研究。根据张拉整体的理论基础，介绍了节点矩阵、连接矩阵和构件矩阵，分析了张拉整体轴向折叠的意义以及存在的问题，并介绍了两种张拉整体沿轴向折叠的方法。在这两种折叠方式的基础上提出弯杆张拉整体，并给出弯杆张拉整体节点坐标的求解方法。最后，分析弯杆张拉整体在完全展开状态直至上下水平面重合时的弹性变形量，利用有限元软件分析得到模型完全压缩时节点的弯曲角度临界值。高度为270 mm，半径为200 mm的四杆张拉整体在轴向完全压缩时，上、下底面的相对偏转角为57°，杆长压缩率为13%。利用竹节作为杆构件时弯曲节点连接两杆构件所成角度不得大于90°。张拉整体直杆变弯有效地解决了杆构件间的干涉问题，内部有效利用空间增大，实现了轴向折叠。
关键词：可展机构;张拉整体;空间利用率;弯曲变形;折叠

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发布时间：2022-01-07
微电容器的研究进展：从制备工艺到发展趋势
熊藜,胡晋,杨曌,张冠华
2021, 29(12): 2818-2831. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2818

摘要：随着微电子器件高度集成化、微型化、便携化和多功能一体化的快速发展，高性能新型微电容器的需求越来越大。将电容器划分为传统电容器与新型微电容器，介绍了传统电容器中铝电解电容器、钽电解电容器、有机薄膜电容器以及陶瓷电容器的结构特点及其生产应用中的性能，着重对用于储能方面的固态微型电容器（金属-绝缘体-金属，金属-绝缘体-半导体）和微型超级电容器的结构特点、技术工艺、主要性能指标及其与片上可集成系统的工艺兼容性进行了综述。此外，阐述了片上3D硅基电容器结构的关键制造工艺、主要研究方向（电极表面积、绝缘材料和电极材料）和相关研究进展。最后，对新型微电容器的发展前景做出了展望。
关键词：电容器;固态微型电容器;微型超级电容器;3D硅基电容器;电极结构;性能指标

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发布时间：2022-01-07
面向在轨装配的冗余索并联机构变刚度控制
于金山,李潇,王国星,陶建国,王浩威
2021, 29(12): 2832-2843. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2832

摘要：为了提高一种面向在轨装配的索并联机构的工作性能，提出了变刚度控制算法。建立了索并联机构的完整刚度模型，分析了绳索张力分布对不同方向刚度的影响。然后，考虑影响绳索张力分布的矢量 $λ$ 的安全边界，建立了变刚度控制算法，该算法消除了刚度模型中对整体影响较小的耦合刚度，提高了计算效率，并且通过分配权重的方式对不同方向的刚度进行不同优先级的控制。最后，通过仿真与实验对变刚度控制算法的效果进行了验证。以旋拧操作为例，仿真结果表明：在对运动平台施加一定扰动力时，采用变刚度控制算法求解出的索力分布使薄弱方向的振动降低了35%。样机实验结果表明，在对索并联机构样机进行刚度控制后，刚度的测量值与理论值具有较强的拟合性，误差分别为16.3%和14.6%。变刚度控制算法可以提高索并联机构的工作性能，具有较强的实用性，并且可以用于不同类型的冗余索并联机构中。
关键词：索并联机构;冗余驱动;刚度;振动

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发布时间：2022-01-07
基于MEMS/GNSS的多机协同无源定位
张治,卢鸿谦,班晓军,黄显林,刘雪梅
2021, 29(12): 2844-2854. DOI: 10.37188/OPE.2021.0285

摘要：为了对多机协同定位算法进行研究，使用采集到的某款较高精度的MEMS惯组的噪声数据替代仿真噪声数据，模拟采用MEMS/GNSS组合导航算法的载机平台，使得定位算法的使用条件更加接近真实应用水平，并对在仅有视线角测量情况下的无源定位算法进行了精度分析和改进。以MEMS惯组真实数据为依据设置组合导航算法的参数，并在模拟载机的过程中加入真实惯组噪声，通过组合导航解算获得载机的位置坐标。建立仅有视线角量测的无源定位算法数学模型，在组合导航定位的计算结果稳定之后，利用获得的自身位置数据，基于扩展卡尔曼滤波估计目标的位置及速度信息。最后，利用联邦滤波算法，将该定位算法扩展为多机协同定位算法，进一步提高定位系统的容错性能。通过分析对比双机定位模型的几何精度误差与双机协同定位算法的表现，可知文中算法能够将定位精度从100 m量级降到10 m量级，实现了仅有视线角测量情况下的多机协同定位，定位精度高，且分析结果更符合实际情况。
关键词：组合导航;微机电系统;仅视线角;无源定位;卡尔曼滤波

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发布时间：2022-01-07
六棱柱模块化可展开天线形面精度分析
田大可,范小东,金路,刘荣强,张珂
2021, 29(12): 2855-2867. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2855

摘要：针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势，提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型。阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成，分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律。基于等包络圆思想及机器人学基本理论，提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法，并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型，进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型。最后，采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证。仿真及试验结果表明：包络圆能紧密地贴合在球面上，与球面吻合良好；数值仿真模型状态下，六棱柱模块间实现了准确连接；试验中特征点的绝对误差主要分布在5~10 mm，相对误差主要集中在0.05%~0.1%，肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°~0.1°之间，表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好。所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标，为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础。
关键词：可展开天线;模块化;形面精度;数值仿真;工业摄影测量;大口径;坐标变换

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发布时间：2022-01-07
大型二维多折展开平面天线机构设计及动力学特性分析
史创,刘名利,郭宏伟,刘荣强,马小飞
2021, 29(12): 2868-2876. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2868

摘要：随着空间对地观测范围和观测精度要求的不断提升，对大型平面可展开天线机构的需求越来越迫切。本文提出了一种全新的空间大型二维多折展开相控阵天线机构，对其进行了构型优选、结构设计及动力学特性分析。首先，建立了综合评价指标，优选出综合性能最优的天线整体构型方案。其次，对天线机构各部件进行了详细的结构设计，进行样机的研制与展开原理实验验证。最后，建立了天线机构的有限元模型，通过仿真得出了天线机构展开态前5阶振动频率及其对应的振型，并以系统频率变形比作为优化目标对各杆件截面参数进行优化。本文所设计的二维多折展开平面天线机构折展比达到17.6，提高了传统平面天线机构的折叠比；分子振动基频达到1.333 9 Hz，实现了大型平面天线机构的高刚度支撑，为我国大型平面相控阵天线机构的研制提供了可行方案。
关键词：平面天线;二维折展;构型设计;结构设计;动力学分析

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发布时间：2022-01-07
空间相机重复展收机构薄膜防护罩设计及分析
肖洪,王洪洋,郭宏伟,张赛,刘荣强,范斌,边疆
2021, 29(12): 2877-2890. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2877

摘要：空间光学相机是高精度系统，其主镜由重复伸展机构支撑到位并实现系统成像。为了提高空间光学相机可重复展收机构的精度，基于Miura折纸原理提出薄膜防护罩折叠方法并进行了参数分析。采用NX/SST仿真软件分析了伸展机构有无防护罩包覆的温度场，研究了主镜安装面在不同温度梯度下的变形规律，利用伸展机构防护罩样机进行了伸展机构可重复展收实验。结果表明本文设计的可重复折展薄膜防护罩的展开角θ_A=120°时，结构已完成接近85%的展开，此时模型形状依然规整，验证了防护罩的随动重复展收功能。通过热分析发现，有防护罩时伸展机构最高温度为12 ℃，最低温度为3.5 ℃，与无防护罩相比，最高温度降低了22 ℃，最低温度提高了51.5 ℃，防护罩有效降低了伸展机构的温度梯度。实验结果表明，伸展机构在进行了10次重复展开试验后，在X方向重复精度平均值的绝对值为0.002 16 mm，Y方向为0.005 96 mm，Z方向为0.003 48 mm。本文设计的伸展机构具有较高的重复展收精度，基于折纸原理设计的薄膜防护罩具有良好的可重复展收、遮光和热控效果，可以有效保证光学相机在空间环境的应用。
关键词：空间相机;薄膜防护罩;Miura折纸;不均匀温度场;热变形

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发布时间：2022-01-07

信息科学

刚性航天器的预定义时间滑模控制
赛华阳,徐振邦,贺帅,张恩阳,秦超
2021, 29(12): 2891-2901. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2891

摘要：针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题，提出了一种预定义时间滑模控制器（PTSMC）。首先，给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统，利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面。然后，考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC，并通过边界层技术降低了系统抖动。最后，通过设计Lyapunov函数，证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性。仿真结果表明，刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10^-6 rad，角速度跟踪误差精度可达2×10^-6 rad/s。与现有的预定义时间控制器相比，所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的，与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比，所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性。通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性，其中角度跟踪误差小于0.1 rad，位置跟踪误差小于0.2 m。
关键词：航天器;姿态跟踪;预定义时间控制;滑模控制

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发布时间：2022-01-07
空间目标天基双星立体天文定位
赵巨波,徐婷婷,杨秀彬,永强
2021, 29(12): 2902-2914. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2902

摘要：为了提高天基光学传感器观测空间目标的定位精度，基于天文定位原理，提出了一种天基空间目标双星立体天文定位方法。首先，根据光学载荷固有参数，分析了空间目标在光学传感器上成像特性，选择阈值质心法精确提取目标在二维像平面上位置。接着，基于目标到观测传感器全链路坐标投影变换关系，建立了地球惯性坐标系下目标的观测矢量模型。然后，结合最小二乘法准则，建立了双星立体天文几何定位模型，完成空间目标从二维图像信息到三维空间信息的投影变换。最后，搭建地面实验生成了含空间目标的星空图像，并完成了定位算法验证和误差仿真分析。实验结果表明：当定位模型中没有误差时，定位精度可达 $10^{- 5}$ m；当同时存在卫星位置误差、卫星姿态误差、卫星轨道误差、相机安装误差和图像处理误差时，定位误差分布为均值为零，标准差为114.62 m的高斯分布，基本满足定位需求。本文的研究工作可为天基空间目标的高精度检测定位提供参考。
关键词：天基探测;质心提取;天文定位;坐标变换;最小二乘法

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发布时间：2022-01-07
基于孪生网络的航天器部件追踪
孙运达,万雪,李盛阳
2021, 29(12): 2915-2923. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2915

摘要：为了满足空间任务实施过程中对航天器部件的精细定位需求，针对相同类别部件易出现的混淆问题，本文提出了一种基于孪生网络结构的航天器部件追踪算法。首先通过神经网络模型将航天器部件追踪问题描述为基于数据驱动的航天器部件相似性度量问题，以改进AlexNet网络结构为孪生单元设计本文所用孪生网络模型。其次，使用公开大型数据集GOT-10k训练孪生网络，以随机梯度下降作为网络优化方法，提升网络表征能力。最后针对航天器同类部件外观相似造成的定位混淆问题，提出一种结合运动时序特征的追踪策略，提高了追踪精度。以ESA公开的航天器视频数据作为测试数据，验证所提出算法性能，实验结果表明：本文所提出算法在未使用航天器相关数据训练的条件下，在舱体与太阳能帆板追踪结果交并比达到57.2%与73.1%，速度达到38 FPS，基本满足航天器部件追踪稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。
关键词：孪生网络;目标追踪;航天器部件;深度学习

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发布时间：2022-01-07
线阵垂轨环扫式光学遥感卫星影像几何纠正
薛武,王鹏,钟灵毓
2021, 29(12): 2924-2934. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2924

摘要：新型线阵环扫式光学遥感卫星通过垂轨环扫、沿轨拼接的成像方式实现了超大幅宽与高分辨率的兼顾，但其特殊的成像方式也导致影像的几何畸变十分严重，必须对其进行几何纠正。本文提出了一种适用于线阵环扫式光学遥感卫星的影像几何纠正方法，该方法首先在科学分析卫星成像特点的基础上构建线阵环扫影像的严格成像模型，然后利用影像轨道、姿态参数和开源DEM对影像进行粗纠正，最后利用参考正射影像匹配得到大量同名点作为控制点，通过样条函数拟合进行影像精纠正。为验证提出方法的有效性，利用模拟影像开展了试验，结果表明该方法几何精纠正的精度可以达到1像元。该方法能够有效解决线阵环扫式卫星影像几何畸变大的问题，提供高精度影像产品，具有重要的应用价值。
关键词：垂轨环扫;严格成像模型;粗纠正;影像匹配;精纠正

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发布时间：2022-01-07
嫦娥五号月面表取采样点选择
郑燕红,邓湘金,顾征,金晟毅,李青
2021, 29(12): 2935-2943. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2935

摘要：嫦娥五号探测器成功实现了我国首次地外天体采样返回，利用表取采样方式顺利完成了月面多点样品采集工作。根据嫦娥五号探测器特点，阐述了表取采样工作过程，分析了斜侧安装的监视相机可视覆盖区域，并形成了适应于光照不均匀、纹理高度相似场景的月面三维数字重构流程。然后，结合表取采样机械臂与器表设备构型布局情况，构建了表取采样可达约束条件，进行了可视可达区分析。并针对任务采用的一类大尺度采样器，提出了数字仿真分析与物理实物验证相结合的采样点确定方法。嫦娥五号月面工作期间，利用该方法通过分析、仿真与物理验证，实现了平均精度优于1 cm的物理地形重建，确定了周向安全间距不小于15 cm、纵向安全间距不小于2 cm的采样点族，结果表明该方法确定的采样点正确、安全，有效支持了嫦娥五号表取采样活动。
关键词：嫦娥五号;表取采样;采样点;可视区;可达区

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发布时间：2022-01-07
基于多模态学习的空间科学实验图像描述
李沛卓,万雪,李盛阳
2021, 29(12): 2944-2955. DOI: 10.37188/OPE.2021.0244

摘要：为了让科学家快速定位实验关键过程，获取更为详细的实验过程信息，需要对空间科学实验自动添加描述性文字内容。针对空间科学实验目标较小且数据样本较少的问题，本文提出了基于多模态学习的空间科学实验图像描述算法模型，主要分为四部分：基于改进U-Net的语义分割模型，基于语义分割的空间科学实验词汇候选，自下而上的通用场景图像特征向量提取和基于多模态学习的描述语句生成。此外，本文构建了空间科学实验目标数据集，包括语义掩码标注和图像描述标注，来对空间科学实验进行图像描述。实验结果表明：相对于经典的图像描述模型Neuraltalk2，本文提出的算法在精度评定方面，METEOR结果平均提升了0.089，SPICE结果平均提升了0.174；解决了空间科学实验目标较小、样本较少的难点，构建基于多模态学习的空间科学实验图像描述模型，满足对空间科学实验场景进行专业性、精准性的描述要求，实现从低层次感知到深层场景理解的能力。
关键词：空间科学实验;图像描述;语义分割;多模态学习

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发布时间：2022-01-07
面向光学遥感影像的高效编码与重构
辛蕾,李峰,鲁啸天,赵智祎,赵纪金
2021, 29(12): 2956-2963. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2956

摘要：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效编码与重构方法，PSNR和SSIM均优于JPEG压缩方法，针对吉林一号、单一目标红外影像、场景红外影像，PSNR达到40 dB，SSIM优于0.8。本文基于该方法设计了一套高效光学图像编码与重构系统，能够实现星上快速压缩和高保真重构的需求。
关键词：压缩感知;数据压缩;图像重构;成像系统

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发布时间：2022-01-07
光纤光栅与增量极限学习机的航天器结构重构
张福生,张雷,赵阳
2021, 29(12): 2964-2973. DOI: 10.37188/OPE.20212912.2964

摘要：为了解决航天器板状结构变形的监测问题，建立了结构应变检测与形变重构系统，提出了一种基于准分布式光纤光栅传感器网络和改进型增量式极限学习机相结合的结构形变重构方法。采用光纤光栅应变传感技术，搭建了四边固支平板结构应变检测与形变重构装置，每条通道由12个传感器按照四行三列等距离分布组成，并采用完全粘贴方式提高测量的准确度与稳定性。设计了基于增量式极限学习机的结构形变预测模型，经过训练，该模型能够有效的预测结构变形位移量，结合三次样条插值法，实现了变形曲面的三维重构。采用平均绝对误差以及均方根误差两个精度指标对重构方法进行评价，实验结果表明，该检测装置及形变重构方法在不同的变形状态下的平均绝对误差小于0.05 mm，均方根误差小于0.005 mm，满足航天器结构的形变监测需求。
关键词：光纤光栅传感器;增量式极限学习机;三维曲面重构;航天器

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发布时间：2022-01-07

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