最新刊期

    • 郝帅,李彤,马旭,何田,孙曦子,李嘉豪

      摘要：针对传统红外与可见光图像融合结果存在目标模糊、纹理细节丢失以及伪影等问题，提出了一种基于目标增强与蝴蝶优化的红外与可见光图像融合算法。首先，针对红外图像因成像机理导致融合目标边缘模糊问题，构造基于目标边缘强化的红外图像增强模块；其次，为解决因可见光图像质量较低而造成融合图像细节缺失问题，搭建基于带色彩恢复因子的多尺度Retinex可见光增强模块；然后，利用四阶偏微分方程—主成分分析法对红外和可见光增强图像分别进行边缘平滑处理，以解决融合结果存在伪影问题；最后，为使最终融合结果能够突出目标的同时保留更多的纹理细节，设计了基于蝴蝶优化的图像重建模块，以实现重建图像权重的自适应分配。为验证所提出算法的优势，将所提出的算法在TNO，INO，M3FD以及RoadScene数据集上与6种经典算法进行比较。实验结果表明，本文算法得到的融合结果目标边缘清晰、对比度强、无伪影且纹理细节丰富，且相比于对比算法在信息熵、空间频率、均方差、联合熵、视觉信息保真度和自然场景6个客观评价指标上分别平均提高了9.24%，38.88%，51.11%，4.65%，35.44%，19.36%。  
      关键词：红外图像;可见光图像;图像融合;多尺度;蝴蝶优化   
      18
      |
      8
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44487105 false
      发布时间：2023-11-23

    • 王楚宁,赵开春

      摘要：在雾霾天气下，由于大气粒子对光的散射作用导致成像质量下降，会影响目标探测以及关键信息提取，针对目前偏振去雾算法存在的不足，本文提出一种基于偏振暗通道的去雾方法。首先，通过四个不同角度的偏振光强解算偏振信息，从而得到任意角度的偏振光强，然后，结合暗通道先验原理，定义偏振图像暗通道，从中获取无穷远处大气光强度信息，计算得到大气传输率，最后，构建大气散射模型，得到去雾图像。实验结果表明：该方法处理后的去雾图像的灰度方差、平均梯度和图像熵几项评价指标均比原图像显著提高，灰度方差提升了25%，平均梯度提升了30%，图像熵提升了5%。该方法能够有效改善雾霾天气下图像的质量，提高图像清晰度，且图像的细节方面更为丰富。  
      关键词：偏振图像;图像去雾;暗通道先验原理   
      10
      |
      3
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44487061 false
      发布时间：2023-11-23

    • 凌四营,凌明,林虎,王奉涛,王立鼎

      摘要：渐开线圆柱齿轮是量大面广的关键机械基础件，广泛应用在国民经济各个领域。为了实现渐开线量值的统一，通常需要将渐开线样板作为渐开线的实体标准器进行渐开线齿廓偏差的量值溯源、量值传递与量值比对。本文回顾了各国高精度单基圆参数、多基圆参数渐开线样板、集成其他几何参数的齿轮样板、非渐开线式样板及高精度渐开线测量仪器的研究进展，并对渐开线样板的使用展开长度提出了建议，对高精度渐开线样板的发展做出了展望。  
      关键词：渐开线样板;渐开线齿廓偏差;渐开线测量仪;标准器   
      6
      |
      0
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44487018 false
      发布时间：2023-11-23

    • 莫嘉嗣,陈健欢,温远航,梁杰俊,陈秋烁,闫国琦

      摘要：为实现机器人末端位姿多自由度实时测量反馈，融合一维光学位置传感器（Position Sensitive Detector，PSD），建立了平面3自由度非接触测量系统，对其测量原理，信号处理电路，环境光干扰去除，非线性标定算法等进行研究。首先，根据PSD传感器测量特性和平面3自由度测量要求，设计了4-PSD测量系统，并建立测量系统数学模型。接着，研究了PSD传感器的信号处理电路，通过运放和除法器，实现了单个PSD的信号处理，结合单片机与A/DC采样电路，实现了上位机的高频率信号采集。再者，对4-PSD测量系统进行了预实验，为消除环境光干扰问题，通过激光调制和数字滤波等方法，并试验其效果。最后，通过激光位移传感器标定4-PSD测量系统，介绍了4-PSD的标定步骤（原点、转角、长度、二阶非线性标定），测定了系统标定后的误差分布。本文设计的测量系统有较高的测量频率（50Hz）；标定实验结果表明：标定后的4-PSD测量系统在70 mm×70 mm内，测量精度平均为0.49 mm，比标定前降低了90%的误差；能满足大部分要求高速、高精度的机器人末端非接触式实时测量反馈需求。  
      关键词：光学位置传感器（Position Sensitive Detector，PSD）;位姿测量;实时反馈;测量标定   
      5
      |
      1
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44486968 false
      发布时间：2023-11-23

    • 李文浩,谭宇飞,周登科,秦运柏,杨佳兴

      摘要：为解决搬运机器人无法在复杂光环境下实现精准循迹等问题，本文提出适用于智能搬运机器人的融合多光学传感和变积分PID方法。通过使用短波长激光器与多路灰度传感器相结合，实时采样循迹轨迹并应用滑动平均滤波算法预处理其采集信息，计算数据与平衡状态的偏差，再对其加权累加融合后作为变积分PID算法输入量，收敛距离可缩短至10 cm以内。在此基础上，还在搬运机器人本体增加了抓取物块结构，以拓展搬运机器人作业的灵活性和适用性，采用4自由度机械臂、气泵和载物台组成灵活抓取结构。实验结果表明，在室内光线和室外自然光环境下，该算法均可在3分钟内实现二维码识别、稳定循迹、物块搬运等功能，且机器人任务准确率均为100%。本文所提出算法提高了搬运机器人循迹的稳定性和环境适应性，其变积分PID算法啊增强搬运机器人循迹的实时反馈，加快对循迹误差的响应能力，具有重要实用价值。  
      关键词：光电搬运机器人;半导体激光;PID控制算法;二维码识别   
      11
      |
      2
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44486925 false
      发布时间：2023-11-23

    • 裴思琪,张天宇,张昆,杨博义,朱云,胡佳鹏,刘学胜,刘友强,王智勇

      摘要：脉冲输出的柱矢量光由于其轴对称性，环形模场分布和高峰值功率，在激光材料加工领域有着潜在的应用价值。为了实现高纯度脉冲柱矢量光的输出，提出并搭建基于对称双模耦合器的波长可切换的被动锁模柱矢量全光纤激光器。根据光纤传输原理，得到基模向高阶模转换的折射率匹配直径，运用模式耦合模理论及光束传播法模拟分析了对称双模耦合器的结构参数对模式选择及耦合特性的影响，采用熔融拉锥法并免去传统的模式选择耦合器制作上的预拉锥工艺制作了对称双模耦合器，通过搭建一套被动锁模柱矢量全光纤激光器实现了中心波长1 039 nm和1 068 nm可切换、脉冲时间间隔113.8 ns、重频8.78 MHz、脉宽660 ps/656 ps、最大输出平均功率5.25 mW/5.2 mW、模式纯度大于97%的柱矢量光输出。实验验证了对称双模耦合器的可行性，为后续获得高纯度柱矢量光提供一个可行的方案。  
      关键词：对称双模耦合器;非线性偏振旋转锁模;柱矢量光;高纯度   
      5
      |
      0
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44486481 false
      发布时间：2023-11-23

    • 李伟,张舸,崔聪聪,包建勋,郭聪慧,徐传享,张巍,朱万利

      摘要：增材制造结合反应烧结技术能够制备高度轻量化的碳化硅陶瓷反射镜，针对增材制造技术制备的碳化硅陶瓷存在抗弯强度低、弹性模量低等力学性能差的问题，开展高温氧化提升材料力学性能的研究。将基于增材制造的反应烧结碳化硅陶瓷试样在850 ℃下进行高温氧化处理，通过研究氧化时间对材料成分及表面缺陷含量的影响，阐明氧化时间对材料性能的提升机制，揭示其对材料性能的影响规律。实验结果表明：当氧化时间为2 h时，材料表面原位生长一层致密的氧化硅膜层，该膜层能够使材料表面缺陷自愈合，有效降低陶瓷材料表面缺陷的含量；此时，材料获得最佳的力学性能，抗弯强度和弹性模量分别为263.9 MPa和384.75 GPa，分别提升10.7%和14.4%。该方法具有高效率、低成本、易操作的优势，为增材制造碳化硅陶瓷性能优化提供理论指导。  
      关键词：增材制造;反应烧结碳化硅;氧化时间;性能优化   
      8
      |
      0
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44486063 false
      发布时间：2023-11-23

    • 赵子菁,刘彦甫,赵宏超,范磊,闫勇,李资政

      摘要：为减小无拖曳卫星的残余姿态误差，设计了一种基于动量交换的新型指向稳定性调控机构。采用复合轴控制的原理，与无拖曳姿态控制回路相配合，可将卫星指向稳定性精度提高到纳弧度量级，同时减少工质损耗，达到延长卫星寿命的目的。首先，利用压电陶瓷设计了一套敏感轴动量交换机构，并基于卫星姿态动力学对小质量块运动所产生的附加干扰力矩进行推导和分析。其次，分别对复合轴系统的主轴系统和子轴系统进行了整定，计算出满足性能需求的系统带宽。再次，采用前馈逆模型和自适应PID控制对压电陶瓷的非线性和卫星所受扰动进行补偿。最后，通过Adams和Simulink联合仿真验证系统整体的可行性。仿真结果表明：该机构的介入可以有效降低控制系统带宽，实现10 nrad·Hz-1/2@1 mHz~1 Hz的指向稳定性控制。  
      关键词：无拖曳卫星;复合轴控制;姿态稳定性;压电陶瓷   
      6
      |
      0
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 44486018 false
      发布时间：2023-11-23

    • 郭宸,常胜利,张文杰,肖广益,王飞,鲍桐

      摘要：粒子喷射速度的测速是火箭发动机结构改进设计极其重要的依据。但是由于火箭发动机尾焰喷射速度快、背景辐射强，传统的滤光器件（滤光片）与运动目标检测算法无法适用。针对上述问题，本文采取新型量子滤光技术，利用量子高信噪比，低背景噪声的特点，以原子滤光器为核心，将超窄带量子滤光技术应用到粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry， PIV）中，组成量子滤光PIV系统，滤光带宽可窄至GHz量级。同时基于量子滤光PIV系统提出了一种新的基于图像灰度互相关的虚拟粒子图像示踪算法，该算法通过对虚拟粒子的标记跟踪而表征实际粒子的运动轨迹，达到测量粒子速度的目的。经外场试验表明：量子滤光技术抑制复杂背景干扰强，相较于传统滤光器件信噪比提高了30dB，滤光效果明显；该算法准确性高，粒子测速误差低于0.5m/s，计算测量精度优于0.06%。同时，相关系统已经在国家相关研究单位获得应用。  
      关键词：火箭发动机;粒子喷射速度;量子滤光;示踪算法;信噪比;测量精度   
      75
      |
      29
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 39490609 false
      发布时间：2023-07-10

    • 金凯,丁莉芸,郭会勇,陈港川,胡勇

      摘要：为了解决超低温环境下光栅温敏系数（KB，T）标定的可靠性问题，将参考温度计探头和光纤Bragg光栅传感器封装在自主设计的非接触液氮冷却方式的测温模具中，在93～293 K的大范围超低温环境下进行标定实验探究，并利用裸栅的温敏系数和涂层的热膨胀系数来验证本实验设计的可信性。实验结果表明，参考温度计的初始最大温变速率为1.8 K/min，有效降低了测温模具的温变速率，改善了参考温度计与被标光栅之间的温度一致性，测试结果与可比文献的结果一致。裸栅的低温非线性效应导致其温敏系数从9.18 pm/K@293K降到2.19 pm/K@93K，室温下有机改性陶瓷（organic modified ceramic，ORMOCER）材料的热膨胀系数为3.7×10-6 K-1，单边厚度50 μm的ORMOCER涂层的温敏系数为4.43 pm/K，该涂层光栅在93 K时KB，T = 7.17 pm/K，显著提高了测温光栅的温敏系数和线性度。  
      关键词：光纤布拉格光栅;ORMOCER（organic modified ceramic）涂层;超低温;温度标定;温敏系数   
      205
      |
      172
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 12525167 false
      发布时间：2023-05-10

    • 连远锋,李光洋,沈韶辰

      摘要：针对遥感影像车辆检测中背景干扰、目标密集和目标异质性等因素引起的识别精度下降问题，提出了一种融合超像素与多模态感知网络的遥感影像车辆检测方法。首先，基于混合超像素的区域合并规则，通过超像素二分图融合算法将两种模态的超像素分割结果进行融合，提升了不同模态图像超像素分割结果的准确性。其次，提出一种多模态边缘感知网络的遥感影像车辆检测方法MEANet （multi-modal edge aware network），引入OPT-FPN模块（Optimized Feature Pyramid Networks）来增强网络学习多尺度目标特征的能力。最后，通过边缘感知模块聚合超像素和多模态融合模块生成的两组边缘特征，进而生成车辆目标的准确边界。在ISPRS Potsdam和ISPRS Vaihingen遥感影像数据集上进行实验，最终的mF1分数分别为91.05%和85.11%。实验结果表明，本文提出的方法在多模态遥感影像车辆高精度检测中有着较好的检测准确度和较好的应用价值。  
      关键词：超像素;多模态感知;遥感影像;车辆检测   
      273
      |
      255
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 36147670 false
      发布时间：2023-04-13

    • 左丰华,胡秀清,王霞,漆成莉,李路

      摘要：为了提高风云三号D星（FY-3D）上搭载的高光谱红外大气探测仪（HIRAS）的辐射定标精度，对HIRAS数据预处理中使用的相位校正模块做了改进。相位校正是预处理流程中的基本处理步骤之一，用于确定干涉图的零光程差位置（ZPD），ZPD是傅里叶变换的中心同时也是傅里叶变换的前提，对反演光谱具有重要影响，但目前业务中使用的相位校正方法只能将ZPD精确到整数采样点，本文基于仪器相位方法将对地观测、黑体观测和冷空观测的光谱相位相互比较，提取出线性相位分量，从而将ZPD精度提升到亚采样级。HIRAS与JPSS-1/CrIS比对结果显示，改进后的相位校正方法使三波段的平均偏差分别下降约0.1 K，0.4 K和0.8 K，三波段的偏差标准差分别下降约0.06 K，0.2 K和1.5 K，同时偏差对目标温度的依赖性也有所降低。改进后的相位校正方法弥补了原相位校正模块的缺点，有效减小HIRAS的辐射不确定度。  
      关键词：高光谱;相位校正;零光程差;仪器相位   
      146
      |
      380
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 36147520 false
      发布时间：2023-04-13

    • 安其昌,王鹍,刘欣悦,吴小霞,李洪文

      摘要：为实现大口径透镜组的高质量集成，亟需一套透射波前检测系统，可实现米级跨度上的微米级精度检测。在此，针对大口径透射波前质量检测难题，通过结合非窄带干涉与条纹跟踪，获得元件相对倾斜以及支撑结构所引入的系统波前变化。首先，基于光纤互联架构，设计了子孔径分时复用测系统，其次，建立了斜率测量与最终系统波前的映射关系，分析了斜率重建过程对不同空间频率波前的影响。最后，利用桌面实验系统，针对探测原理进行了验证测试，在测试波长1 550纳米下，干涉感知信噪比优于15 dB，测量范围优于5微米，探测精度优于0.5微米。基于本文所提出的方法可实现大口径透镜透射波前大范围、高鲁棒、高精度的检测，对于未来大口径大视场望远镜的建设，具有十分重要的意义。  
      关键词：大口径巡天望远镜;大口径透镜;光学检测;条纹追踪   
      163
      |
      99
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 34667009 false
      发布时间：2023-02-13

    • 梁奥,张浩,花海洋

      摘要：点云结构上的特殊性质，导致解释其深度模型学习特征的结果存在困难。提出了一种获得点云目标识别模型显著图的方法，首先在点云空间中随机释放若干自由因子并输入到模型中，然后根据设计的贡献度评价指标，基于梯度下降使骨干网络输出的池化特征尽可能偏离目标点云识别过程中输出的池化特征并更新因子位置。迭代后的因子无法参与识别过程，其对模型的预测“零贡献”，将目标点云中的点移动到这些因子的位置后对识别结果的影响与丢弃该点完全相同。点的移动过程可微，最后可根据梯度信息获得显著图。本文的方法在ModelNet40数据集上生成PointNet模型的显著图，相较于用点云中心生成显著图的方法，理论依据更强且适用的数据集更多。移动点至“零贡献”因子位置后对模型的影响较移动点至点云中心与丢弃点更相似。按本文的方法丢弃点使模型精度下降得更快，在仅丢弃100个点的情况下，模型的overall accuracy（OA）由90.4%下降至81.1%。同时经DGCNN和PointMLP评估，该显著性结果具有良好的通用性。该方法生成的显著性分数精度更高，且由模型驱动不含任何假设，适用于绝大多数点云识别模型和数据集，其显著性分析结果对目标识别网络的搭建与数据增强具有指导意义。  
      关键词：点云;显著图;目标识别;深度学习;可解释性   
      193
      |
      322
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 33047879 false
      发布时间：2023-01-03

    • 牛筱茜,缪鹏飞,王瀚林,王孝东,陈波

      摘要：为了预警空间天气，需对日地空间物理过程进行监测，极紫外（EUV）滤光片是极紫外成像仪其中的重要组成部分，用来去除太阳辐射光谱中的非工作波段的辐射。为了优化EUV滤光片在17.1nm波长处的透过率，本文基于比尔-朗伯定律通过理论计算和软件模拟确定17.1 nm EUV滤光片的材料及厚度。首先，采用真空热蒸发的方式在熔石英基底沉积脱膜层和金属薄膜，成功制备了以镍网为支撑的EUV滤光片。经测试，滤光片在17.1 nm处的透过率约为43.81%，表面光滑平整且无明显针孔。接下来为了说明氧化层对透过率的影响，使用椭圆偏振光谱仪测量滤光膜样品，得到放置不同时间的氧化层膜厚，并测得粗糙度来优化模拟滤光片透过率。利用IMD拟合样品氧化层厚度及粗糙度，调整层厚达到与实际测量值最为接近的曲线。实验结果表明滤光片透过率的模拟值与测量值绝对误差约1%，符合良好。本文为17.1 nm EUV滤光片提供了制备方法以及优化思路，在空间探测领域有重要应用价值。  
      关键词：金属薄膜;滤光片;栅网支撑;极紫外;氧化层   
      213
      |
      145
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 33047845 false
      发布时间：2023-01-03

    • 卢思彤,李柏晨,阎吉雅,李强

      摘要：柔性仿生机器人的感知功能实现需要传感器可集成且具备一定的柔性，否则由于顺应性不足很难得到良好应用效果。在本文中，作者将柔性仿生手指作为应用载体，探索一种基于液态导电金属的柔性触觉力/应变感知纤维，可完全贴合载体同时实现手指指尖触觉力和关节角度两个物理量测量。具体来说，本文将液态导电金属注入到一定长度的预制硅胶软管替代常规的微流腔道制作，进而形成管状且可任意变形和布局的柔性传感纤维， 实现检测不同的变形物理量（本文中利用其力和应变感知性能），该方法在保证器件柔性和功能性的前提下也极大地降低微流腔道工艺的复杂与繁琐性。最后，测量实验结果表明，基于液态导电金属的柔性传感纤维可嵌入并完全贴合柔性手指结构，并实现对手指的指尖触觉力感知（约1600KPa）和关节角度变化（约60°）同时感知及某一特定力/角度下的准确跟踪，展示了其作为柔性感知单元，可应用在更多类型的柔性或软体类应用载体的巨大潜力。  
      关键词：触觉力感知;关节角度感知;柔性仿生手指;液态导电金属   
      194
      |
      209
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 33047781 false
      发布时间：2023-01-03

    • 郭明,齐慧慧,郭可才,周玉泉,李登科

      摘要：针对海量激光点云异地实时扫描处理困难和现场绝对坐标系配准问题，结合北斗/GNSS定位系统和5G通讯技术研制一套低成本地基激光雷达测量系统。该测量系统由激光雷达、高精度电机、北斗/GNSS接收模块、5G模组集成，激光雷达采集点云信息，高精度电机获取角度信息，北斗/GNSS接收模块接收时间并通过自主研发的时间同步模块，与高精度电机与激光雷达进行时间标记，获取带有时间标签的点云和角度文件，并通过5G通讯技术实时传输。终端通过自主研发的数据预处理软件，通过线性插值算法进行多帧点云时空配准，室外根据北斗/GNSS坐标进行多站激光点云粗配准，室内无北斗/GNSS环境下通过单站特征点进行多站点云粗配准，再利用临近迭代算法进行精配准以完成整体配准，并在自主研发的实时点云管理与可视化系统上进行可视化。实验表明该测量系统使用5G通讯技术传输速率50Mbit/s可以实现异地实时扫描传输，配准后的点云的误差在3mm以下，可为数字孪生、物质文化遗产监测、特大异形建筑施工运维分析等实时应用领域提供数字基础设施。  
      关键词：北斗;5G;地基激光雷达;点云配准;可视化   
      156
      |
      193
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 33047748 false
      发布时间：2023-01-03

    • 于致远,吴小霞,王富国

      摘要：为了保证4m口径碳化硅主镜的六杆硬点定位系统有足够高的固有频率，对六杆硬点定位机构的构型参数进行了优化设计。首先，推导了主镜六杆硬点定位系统的动力学方程和固有频率方程，建立了机构的构型参数、硬点的轴向刚度、主镜的质量和惯量与主镜系统的固有频率之间的函数关系。接着，通过有限元分析获得了用于4m碳化硅主镜定位的硬点的轴向刚度。然后，基于固有频率方程，以最大化4 m碳化硅主镜系统的一阶固有频率为目标，使用遗传算法对六杆硬点定位机构的构型参数进行优化。最后，对最优构型下的4 m碳化硅主镜系统进行了模态分析。硬点的轴向刚度为33.044 N/μm，优化后的4m碳化硅主镜系统的一阶固有频率达到30.83 Hz，相对初始值有较大提高。优化方法可以有效提高主镜六杆硬点定位系统的一阶固有频率。  
      关键词：六杆硬点定位机构;4m碳化硅主镜;主镜定位;构型参数优化;固有频率   
      180
      |
      212
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 33010009 false
      发布时间：2022-12-29

    • 费强,邓永停,王雪峰,邵蒙,谢虹波,孙景旭

      摘要：星地量子通信传输距离长，卫星与地面存在相对运动，提高了对量子跟踪仪的跟踪性能要求。为了提高星地量子通信的跟踪精度，降低量子通信的误码率，本文对量子跟踪仪的跟瞄控制系统展开研究，并对影响跟踪精度的总扰动进行补偿。首先，介绍了星地量子通信链路、量子通信过程及其影响因素。接着，搭建了量子跟踪仪的运动数学模型。基于跟踪仪的数学模型，设计并提出自抗扰模型预测控制算法；针对模式切换问题，提出了分数阶跟踪微分器以优化轨迹减小超调。根据与“墨子号”卫星进行量子通信的实验结果：分数阶跟踪微分器对模式切换后的目标捕获速度提高了22%，提出的自抗扰模型预测控制相比于传统的PI控制有更强的抗扰动能力，削弱了俯仰换向的脱靶量尖峰，跟踪精度达到2.9″，提高了量子偏振数据接收量，总误码率降低到1.18%。本文提出的控制算法能够进一步提高量子跟踪仪的跟踪精度，降低了误码率，满足星地量子通信的精度要求。  
      关键词：量子跟踪仪;量子通信;自抗扰模型预测控制;分数阶跟踪微分器;跟瞄控制系统   
      220
      |
      82
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 32210172 false
      发布时间：2022-11-18

    • 李天梁,宋珍珍,陈发银,苏轶飞,谭跃刚

      摘要：手术机器人可以通过术前路径规划避免重要组织受到损伤，且具有较高的操作精度，因而被广泛应用于穿刺活检手术之中。目前手术机器人在穿刺针形状信息准确实时获取方面存在不足，无法实现穿刺过程中自主避障以及精准的靶点操作。因此研究穿刺针形状感知方法，可为手术机器人自主/主从穿刺提供形状信息反馈，对于提高穿刺手术的安全性与准确性有着重大意义。鉴于此，提出了一种融合分布式光纤光栅传感技术和人工智能的形状自感知穿刺针。利用机器学习算法，对静态标定实验获取的不同弯曲状态下光纤光栅的中心波长数据与形状数据进行训练，得到了光纤光栅中心波长漂移量与形状函数及弯曲方向角之间的神经网络模型，进一步调用该神经网络模型，实现穿刺针的三维形状重构；测试结果表明，穿刺针针体的形状重构最大误差值为0.90 mm，弯曲方向角的最大误差为5.03°。在动态性能验证实验中，形状重构最大误差值为0.84 mm，弯曲方向角的最大误差为1.02°，进一步验证了模型的可靠性。因此所提出的形状自感知穿刺针能够精准实现形状信息的实时获取，从而在手术机器人自主穿刺和主从操作过程中针体形状感知与调控方面具有广阔的应用前景。  
      关键词：光纤光栅传感;穿刺针形状重构;BP神经网络;图像处理   
      206
      |
      227
      |
      0
      <HTML>
      <网络PDF><WORD><Meta-XML>
      <引用本文> <批量引用> 31494889 false
      发布时间：2022-10-24
    0