基于系统热辐射相消的大口径宽动态红外辐射测量研究

1

作者 李素钧 谷牧 +2 位作者 彭翔 赖雪峰 周金梅 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期11-20,共10页

为获取机动目标在不同运动阶次下的辐射信息,大口径宽动态成为辐射测量系统的重点发展方向。辐射定标是辐射测量的基础,大口径宽动态测量系统通常采用平行光管定标法,但存在体积大、造价高等问题,而分布基准级联式定标因其机动性强、造... 为获取机动目标在不同运动阶次下的辐射信息,大口径宽动态成为辐射测量系统的重点发展方向。辐射定标是辐射测量的基础,大口径宽动态测量系统通常采用平行光管定标法,但存在体积大、造价高等问题,而分布基准级联式定标因其机动性强、造价相对较低逐渐被采用。分布基准级联式定标是指采用腔式黑体对系统进行部分光路的中、高温定标,采用大面源黑体对系统进行全口径全光路的中、常温定标,利用全光路定标数据对部分光路定标数据进行修正获得全系统的宽动态定标系数。通过大面源黑体近距离正对系统入瞳进行定标时,黑体热辐射以及环境温度的变化导致系统光机结构温度发生显著变化,严重制约测量精度。为解决这一难题,首先分析了系统温度变化导致测量精度恶化的机理,在此基础上提出系统热辐射相消方法,即在辐射定标、辐射测量时分别同步采集均匀背景下的热辐射图像,与定标图像、测量图像进行差分。在分布基准级联式定标的基础上,利用该模型对某450 mm口径的红外辐射测量系统进行相关实验,辐射定标辐射量误差最大为1.58%,辐射测量辐射量误差最大为4.34%,实验结果表明,该模型有效增强红外辐射测量系统环境温度适应性的能力、提升红外辐射测量精度。 展开更多

关键词 大口径 宽动态 分布基准级联式定标 系统热辐射相消 环境温度适应性

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基于激光雷达的非合作航天器姿态测量 被引量：3

2

作者 冯田 冯志辉 +1 位作者 南亚明 雷铭 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第2期139-142,147,共5页

针对目标自遮挡导致姿态解算精度较低的问题,提出了一种基于激光雷达(LiDAR)点云的空间非合作目标姿态估计方法。初始姿态获取阶段,通过RANSAC算法与曲率聚类分割算法对目标特征分割,再与模板特征进行匹配获得粗配准变换矩阵,然后利用... 针对目标自遮挡导致姿态解算精度较低的问题,提出了一种基于激光雷达(LiDAR)点云的空间非合作目标姿态估计方法。初始姿态获取阶段,通过RANSAC算法与曲率聚类分割算法对目标特征分割,再与模板特征进行匹配获得粗配准变换矩阵,然后利用迭代最近点(ICP)算法精配准解算初始姿态;姿态跟踪阶段,通过快速点云配准计算相对姿态,通过逐帧点云姿态传递完成目标姿态测量。利用卫星模型搭建实验平台进行姿态测量实验。实验结果表明:所提方法能够稳定完成姿态解算,验证了所提方法的精度与可行性。 展开更多

关键词 激光雷达 非合作目标 姿态测量 点云配准

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光源发散角对航天级小型光电编码器信号的影响

3

作者 陈永鹏 魏晓蓉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第9期51-54,共4页

针对现有的光源发散角对信号影响不明确等问题,本文从光电编码器光电信号产生原理出发,理论分析了光源发散角对光通量的影响,仿真分析了不同发散角情况下的光场分布和光通量变化情况及其组成成分。构建了莫尔条纹光电信号并分析受发散... 针对现有的光源发散角对信号影响不明确等问题,本文从光电编码器光电信号产生原理出发,理论分析了光源发散角对光通量的影响,仿真分析了不同发散角情况下的光场分布和光通量变化情况及其组成成分。构建了莫尔条纹光电信号并分析受发散角影响下的细分误差变化情况。实验结果表明:当将发散角为17°的光源更换为15°时,细分误差峰峰值可由0.74″降至0.56″,下降幅度达到24%。因此,光源发散角对于光电编码器输出信号的影响不可忽略,在选取光源时应该予以考虑。本文可用于预测其细分误差的大小和趋势,为航天级小型光电编码器初始光源的选取提供依据和参考。 展开更多

关键词 光源选取 发散角 光通量 仿真 莫尔条纹光电信号 谐波分析

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全天时单光子激光雷达技术进展与系统评价 被引量：12

4

作者 刘博 蒋贇 +4 位作者 王瑞 陈臻 赵彬 黄风云 杨玉强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期1-15,共15页

单光子激光雷达(又称光子计数激光雷达)具有单光子量级的探测灵敏度,相比于传统的线性探测激光雷达,能够获得更远的探测距离,已经成为激光雷达探测技术的前沿和发展趋势。然而,极高的探测灵敏度也使单光子激光雷达在探测中极易受到背景... 单光子激光雷达(又称光子计数激光雷达)具有单光子量级的探测灵敏度,相比于传统的线性探测激光雷达,能够获得更远的探测距离,已经成为激光雷达探测技术的前沿和发展趋势。然而,极高的探测灵敏度也使单光子激光雷达在探测中极易受到背景噪声光子的干扰,这在很大程度上降低了其在白天工作的性能,也极大地限制了其适用范围。文中从单光子激光雷达的探测原理出发,简要回顾了其技术发展,分析了全天时工作对单光子激光雷达探测系统的需求,在此基础上,采用一种新型的光谱滤波技术,极大地提升了单光子激光雷达在白天的探测性能。同时,还提出了一种普适性的评价模型,能够极为直观地对各种激光雷达系统的探测性能进行评价。 展开更多

关键词 单光子激光雷达 全天时探测 背景噪声抑制 激光雷达性能评价

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基于自适应去噪模块的高效激光雷达信号处理方法

5

作者 王子珣 刘博 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期148-158,共11页

单光子激光雷达作为高精度和高时间分辨率的主动探测技术,被广泛应用于多种场景中的高精度三维结构重建。然而,弱回波场景对应有限的信号光子计数和低信噪比场景对应高背景噪声计数对精确高效解算深度提出了巨大挑战。针对应用于上述挑... 单光子激光雷达作为高精度和高时间分辨率的主动探测技术,被广泛应用于多种场景中的高精度三维结构重建。然而,弱回波场景对应有限的信号光子计数和低信噪比场景对应高背景噪声计数对精确高效解算深度提出了巨大挑战。针对应用于上述挑战场景的单光子激光雷达单点测距需求,文中提出了一种基于时间窗口预处理模块、自适应软阈值去噪模块和自注意力机制的卷积神经网络。首先,通过与发射激光脉冲脉宽匹配的时间窗口预处理模块对光子序列直方图数据进行初步的特征提取和数据增强;引入自注意力机制模块捕捉光子序列直方图的长程相关性,提高距离解算精度和鲁棒性;引入软阈值去噪模块自适应生成阈值并滤除噪声光子,最后输出去噪后信号回波波形和解算深度。同时文中结合光子序列直方图的分布特性和任务需求使用多损失函数联合约束网络训练,通过消融实验证明其有效性。与其他直方图技术相比,通过在模拟数据集进行训练测试和在真实数据集进行验证,所提出的模型相较于直方图技术能够取得更优的量化结果。特别地,针对探测距离为7.7 km、平均累积周期数为164以及平均回波光子数为14.21的回波信号,该模型实现了均方根误差1.3659 m的距离解算精度。 展开更多

关键词 单光子激光雷达 单点测距 深度学习 自注意力机制 软阈值去噪

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基于改进扩张状态观测器的激光振镜复合控制

6

作者 刘太贝 刘博 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期186-194,共9页

激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对... 激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对系统稳定性和精度的影响更为显著。为了解决这一问题,提出了一种基于改进降阶线性扩张状态观测器的激光振镜复合滑模控制的控制方法。首先,通过对振镜电机的物理结构和数学模型进行分析,设计传统的全阶扩张状态观测器,由于振镜电机的角度信息可得,提出降阶线性扩张状态观测器,并引入相位超前网络,进一步减少了观测器在估计外部扰动时的相位滞后,提高了扰动估计的精度。其次,将估计出的外部扰动补偿到滑模控制的控制律中,提升了系统的精度、响应速度和抗干扰能力。改进后的控制方法有效避免了传统滑模控制中的高频抖振问题,显著提高了系统的动态响应性能和控制精度。仿真结果表明,在全行程1%的阶跃响应实验中,上升时间为548μs,稳态误差减少48%以上。 展开更多

关键词 激光振镜 扩张状态观测器 滑模控制 校正网络 激光雷达

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基于体光栅窄带光学滤波的激光雷达收发波长动态匹配技术研究 被引量：1

7

作者 范伟 刘博 蒋贇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期193-199,共7页

激光雷达是一种可以精确、快速获取目标三维信息的主动探测技术。然而,激光雷达在白天工作时会受到强烈的太阳背景辐射噪声的影响。此时,一般需要采用窄线宽的激光器与滤波器件配合使用,从而达到背景光抑制的效果。当两者都是极窄线宽时... 激光雷达是一种可以精确、快速获取目标三维信息的主动探测技术。然而,激光雷达在白天工作时会受到强烈的太阳背景辐射噪声的影响。此时,一般需要采用窄线宽的激光器与滤波器件配合使用,从而达到背景光抑制的效果。当两者都是极窄线宽时,如果二者中心波长产生失配,即具有一定的误差,那么接收信号的信噪比将会受到显著影响。因此,文中从窄带滤波和接收信号对发射信号的波长跟踪的角度出发,利用体光栅的相关特性设计了激光雷达的可调谐滤波接收器和收发系统光路,实现了激光雷达在窄滤波带宽条件下接收波长对发射波长的跟踪。最后,在实验室实际搭建了整个系统,验证了系统设计的正确性。在固定波长条件下与可调谐波长条件下,跟踪精度均优于2.9 pm,此时,接收信号强度大于中心波长完全匹配条件下的99.97%。 展开更多

关键词 激光雷达 体光栅 窄带滤波 波长跟踪

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基于衍射透镜接收的激光雷达特性分析及测试 被引量：4

8

作者 王玲 刘博 +2 位作者 吴城 罗兰 杨玉强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期143-151,共9页

在激光雷达系统设计中,光学系统的优化与设计是一个重要的研究方向,本文利用衍射光学元件(DOE)的设计自由度高和色散大等优势,将DOE用于激光雷达接收端,同时实现聚焦和滤光作用,降低了光学系统复杂度。本文基于DOE的原理,仿真分析了DOE... 在激光雷达系统设计中,光学系统的优化与设计是一个重要的研究方向,本文利用衍射光学元件(DOE)的设计自由度高和色散大等优势,将DOE用于激光雷达接收端,同时实现聚焦和滤光作用,降低了光学系统复杂度。本文基于DOE的原理,仿真分析了DOE的光学特性,并且以DOE作为激光雷达的光学接收端,完成了激光雷达测距实验,证明了DOE同时具有聚焦作用和窄带滤光作用,实验结果与仿真基本一致。本文利用DOE在激光雷达中的优势,实现激光雷达的轻量化、集成化和高效化。 展开更多

关键词 激光雷达 衍射光学元件 轻量化 滤光

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激光雷达创新与应用专题导读

9

作者 刘博 赵彬 +2 位作者 蒋赟 吴松华 吴光 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-4,共4页

近年来,激光雷达技术发展迅猛,在科研与产业领域发挥出越来越重要的作用,赋予遥感、成像、环境感知等领域新的生命力。《光电工程》组织了“激光雷达创新与应用”专题,围绕单光子激光雷达、合成孔径激光雷达、调频连续波激光雷达、环境... 近年来,激光雷达技术发展迅猛,在科研与产业领域发挥出越来越重要的作用,赋予遥感、成像、环境感知等领域新的生命力。《光电工程》组织了“激光雷达创新与应用”专题,围绕单光子激光雷达、合成孔径激光雷达、调频连续波激光雷达、环境要素激光雷达、成像激光雷达,以及应用于激光雷达的新型精密测量技术等几个方面,介绍了近期的主要研究进展,为相关领域学者和专家提供技术研究的参考及合作交流的平台,积极推动我国激光雷达技术的研究进程。 展开更多

关键词 激光雷达 单光子 精密测量 专题出版

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宏/子脉冲编码光子计数激光雷达 被引量：4

10

作者 刘博 姜朔 +1 位作者 于洋 陈臻 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期97-107,共11页

光子计数激光雷达因其极高的探测灵敏度在远距离目标探测领域有着非常重要的作用。针对远距离、高速度的目标,普通的光子计数激光雷达无法简单通过统计直方图获得有用的回波信息。为了解决这一问题,本文提出了一种基于宏/子脉冲编码的... 光子计数激光雷达因其极高的探测灵敏度在远距离目标探测领域有着非常重要的作用。针对远距离、高速度的目标,普通的光子计数激光雷达无法简单通过统计直方图获得有用的回波信息。为了解决这一问题,本文提出了一种基于宏/子脉冲编码的光子计数激光雷达,利用时移脉冲累加的方法提取子脉冲的飞行时间进而在一个宏脉冲内获得目标距离信息。建立了宏/子脉冲编码光子计数激光雷达的理论模型,对虚警概率和探测概率的影响进行了分析,并通过蒙特卡洛仿真和实验验证了其对远距离高速径向运动目标探测的有效性。 展开更多

关键词 宏/子脉冲 激光雷达 光子计数 目标探测

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全天时星敏感器视场选通成像系统的微开关阵列设计

11

作者 方亮 汪为民 +5 位作者 王强 程欣 范真节 张辉 赵汝进 刘恩海 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期74-84,共11页

针对全天时星敏感器视场选通成像系统的应用需求,设计了一种基于静电驱动的单元尺寸为4 mm、开口面积占空比为90%、响应时间为25 ms、单元数为7×7的微开关阵列。考虑到微开关阵列体硅加工工艺中材料的特性,首先确定电极宽度、支撑... 针对全天时星敏感器视场选通成像系统的应用需求,设计了一种基于静电驱动的单元尺寸为4 mm、开口面积占空比为90%、响应时间为25 ms、单元数为7×7的微开关阵列。考虑到微开关阵列体硅加工工艺中材料的特性,首先确定电极宽度、支撑梁宽度和支撑梁厚度等参数,再根据微开关单元结构的数学模型对支撑梁数目及长度进行理论分析,优化设计了微开关阵列主要结构参数。利用电磁场仿真软件和有限元仿真软件对微开关单元的驱动特性进行仿真分析,结果表明,仿真计算的微开关单元驱动电压为106.4 V时可以开启微开关单元,与理论计算结果114 V基本吻合,验证了微开关阵列设计参数的可行性。此外,利用杂光分析软件对微开关阵列引入系统内的杂散光进行仿真分析,结果表明,微开关阵列的表面反射率对系统杂散光的影响较小,即使80%的表面反射率也不会明显增加视场选通成像系统的杂散光。该研究为视场选通成像系统的微开关阵列提供了一种有效的设计方案,推动了视场选通成像系统的实际应用。 展开更多

关键词 全天时星敏感器 视场选通 背景光抑制 静电驱动 微开关阵列 占空比 响应时间

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光子计数激光雷达的自适应时空关联深度估计

12

作者 王瑞 刘博 +2 位作者 李志康 陈臻 易皓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期197-205,共9页

光子计数激光雷达具有高灵敏度、高时间分辨率等优势,为了实现在大量回波数据及强噪声环境下目标信息的高效提取,提出一种自适应时空关联深度估计算法。首先,根据回波数据中信号光子和噪声光子与发射激光脉宽的关系,利用回波光子在时域... 光子计数激光雷达具有高灵敏度、高时间分辨率等优势,为了实现在大量回波数据及强噪声环境下目标信息的高效提取,提出一种自适应时空关联深度估计算法。首先,根据回波数据中信号光子和噪声光子与发射激光脉宽的关系,利用回波光子在时域上的统计差异,自适应重构具有不同时间分辨率的直方图,并结合邻域像素数据之间的空间关联性,自适应调整时间窗口的大小,寻找信号光子所在的时间区间并提取相应的数据,显著降低后续处理的数据量;其次,基于所提取的回波光子数据,设置滑动窗口初步估计各像素的时间值;最后,通过自适应均值滤波得到各像素的飞行时间,解算相应的距离信息。相较于峰值法和Chen算法,在起伏地形探测的仿真实验中,当信号光子数约为14、噪声强度小于6 MHz时,重建的均方误差至少降低了20%;在室内静态目标成像实验中,当噪声强度在5.08 MHz范围内,所提算法进行目标重建的最大均方误差为0.017。仿真及实验结果表明,所提算法对强噪声下起伏地形和室内静态目标探测的回波数据均具有较好的滤波效果。 展开更多

关键词 光子计数激光雷达 强噪声 时空关联 深度估计

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基于DMD的大视场长出瞳距星模拟器光学系统设计 被引量：12

13

作者 代雨 程欣 +2 位作者 张文明 李杰 吕升林 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期891-897,共7页

为满足高动态星模拟器的使用要求,设计了一套适用于DMD的投影光学系统和照明光学系统。投影系统采用二次成像方式,解决了大视场长出瞳距情况下长后工作距和系统像差校正难的问题,采用复眼透镜阵列设计了相应的照明系统,利用全反射棱镜... 为满足高动态星模拟器的使用要求,设计了一套适用于DMD的投影光学系统和照明光学系统。投影系统采用二次成像方式,解决了大视场长出瞳距情况下长后工作距和系统像差校正难的问题,采用复眼透镜阵列设计了相应的照明系统,利用全反射棱镜实现照明系统和投影系统的同向排列。设计结果表明:系统出瞳为60 mm,视场为28.6°,畸变小于0.045%,80%的能量集中在直径为8μm的圆内,照明系统的照明均匀度大于94%,满足设计指标要求,适用于大视场长出瞳距DMD型动态星模拟器的光学系统。 展开更多

关键词 光学设计 动态星模拟器 数字微镜阵列 光学系统

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基于SIMP-MMC结构尺寸精确控制拓扑优化方法 被引量：7

14

作者 张军峰 廖靖宇 刘恩海 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期102-110,共9页

随着结构拓扑优化方法的发展,为提高其优化结果的工程可制造性,部分学者提出了整合现有拓扑优化方法的策略。具体地,探讨了基于变密度法与可移动变形组件法相融合的拓扑优化方法。该方法首先利用变密度法中的幂函数特性,以快速获得结构... 随着结构拓扑优化方法的发展,为提高其优化结果的工程可制造性,部分学者提出了整合现有拓扑优化方法的策略。具体地,探讨了基于变密度法与可移动变形组件法相融合的拓扑优化方法。该方法首先利用变密度法中的幂函数特性,以快速获得结构主传力路径;其次针对变密度法中的灰度单元,提出采用Otsu阈值处理算法以最大化反映二值拓扑结构信息;在此基础上,利用形态学思想构建了以结构骨架拐点为分界的组件,并过渡到可移动变形组件法完成优化,最终获得精确结构尺寸。分别通过对二维与三维数值算例的最小柔度拓扑优化问题计算,得到结构边界光滑且精确尺寸的优化结果,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 Otsu阈值处理方法 形态学思想 变密度法 可移动变形组件法 最小柔度

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基于特征向量提取的点云配准算法 被引量：10

15

作者 冯田 冯志辉 +1 位作者 南亚明 雷铭 《电子测量技术》 北大核心 2022年第15期57-62,共6页

为提高现有配准算法精度和配准效率,提出了一种基于点云特征向量提取的点云配准算法。该算法利用点曲率和邻域内点数量作为综合判据筛选特征点,然后对特征点进行主成分分析提取特征向量,利用特征向量变换关系求解待配准点云之间的变换... 为提高现有配准算法精度和配准效率,提出了一种基于点云特征向量提取的点云配准算法。该算法利用点曲率和邻域内点数量作为综合判据筛选特征点,然后对特征点进行主成分分析提取特征向量,利用特征向量变换关系求解待配准点云之间的变换矩阵实现粗配准,精配准阶段创建点云k维二叉树,通过k维二叉树最近邻搜索来提高ICP算法精配准效率。为验证算法的有效性,将本文算法与多种配准算法在公开数据集Bunny和Horse以及实测环境点云数据进行配准实验对比分析,实验结果表明,计算时间相较于ICP算法减少60%,所提算法具有良好的精度和配准效率。 展开更多

关键词 点云配准 特征向量 主成分分析 迭代最近点

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体布拉格光栅光谱滤波器特性研究 被引量：2

16

作者 蒋贇 刘博 范伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期441-447,共7页

高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件,也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求,而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅,... 高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件,也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求,而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅,衍射效率大于90%,光谱带宽在100 pm左右,并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论,理论仿真了各个光栅参数(光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角)对光栅衍射效率及光谱带宽的影响,定量地给出了参数影响的大小,为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统,通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性,实验结果与理论较为符合,为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。 展开更多

关键词 光谱滤波 带宽 衍射效率 体布拉格光栅

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基于事件的高动态星敏感器星点提取方法 被引量：3

17

作者 曾思康 赵汝进 +3 位作者 马跃博 朱自发 唐雨萍 朱梓建 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期343-354,共12页

针对传统帧模式星敏感器在高动态(≥3°/s)下星点质心提取精度低或提取失败的问题,提出一种基于事件的高动态星敏感器星点提取方法。该方法基于事件相机低延迟、高时间分辨率的特性,解决了高动态条件下的运动模糊问题。首先,提出基... 针对传统帧模式星敏感器在高动态(≥3°/s)下星点质心提取精度低或提取失败的问题,提出一种基于事件的高动态星敏感器星点提取方法。该方法基于事件相机低延迟、高时间分辨率的特性,解决了高动态条件下的运动模糊问题。首先,提出基于时空密度的噪声去除方法,针对事件流进行降噪处理,平均去噪精度在0.85以上,提高了事件信噪比。其次,提出基于均值漂移的星点定位方法,计算星点事件簇的中心作为星点质心。最后,通过不同条件下的仿真实验,验证了所提去噪方法的有效性和鲁棒性,且角速度达到20°/s时,仍可完成星点提取,角速度在3°/s~10°/s时,平均质心误差小于0.04 pixel,角速度达到15°/s时,平均质心误差小于0.1 pixel。 展开更多

关键词 星敏感器 事件相机 质心提取 高动态 时空密度 均值漂移

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一种基于自适应滤波的高动态星敏感器在轨校正方法 被引量：3

18

作者 侯娅贤 赵汝进 +2 位作者 马跃博 何隆东 朱自发 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期155-165,共11页

为了提高高动态环境下星敏感器的质心提取精度,提出了一种基于自适应滤波的在轨校正方法。该方法能够适应角速度变化的星敏感器,自适应的调整校正矩阵。使用提出的基于时空相关性的噪声估计滤波器跟随星点窗口实时更新校正矩阵,对星点... 为了提高高动态环境下星敏感器的质心提取精度,提出了一种基于自适应滤波的在轨校正方法。该方法能够适应角速度变化的星敏感器,自适应的调整校正矩阵。使用提出的基于时空相关性的噪声估计滤波器跟随星点窗口实时更新校正矩阵,对星点准确校正。与传统地面校正方法相比,本文方法不仅减少了成本,且实时更新校正矩阵,校正更加可靠。通过实验验证了所提算法在高动态下对星敏感器校正的有效性,与现有只能低速星敏感器(≤0.1°/s)的在轨校正方法相比,本文方法能适应更大范围的角速度(0~3°/s),准确的校正高动态星敏感器,提高质心提取精度,对提高星敏感器的动态性能具有指导意义。 展开更多

关键词 星敏感器 有源像素传感器 背景噪声 质心提取 高动态

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基于时域约束的卷帘曝光星敏感器星点校正方法 被引量：1

19

作者 何隆东 赵汝进 +3 位作者 马跃博 侯娅贤 朱自发 曾思康 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期128-139,共12页

针对卷帘曝光模式星敏感器动态星点成像形状畸变和成像位置误差导致的导航星点定位精度降低、测姿误差增大的问题,提出了一种基于时域约束的导航星点校正方法。基于卷帘曝光的时间异步性特点,结合基于卡尔曼滤波的导航星点位置和帧间速... 针对卷帘曝光模式星敏感器动态星点成像形状畸变和成像位置误差导致的导航星点定位精度降低、测姿误差增大的问题,提出了一种基于时域约束的导航星点校正方法。基于卷帘曝光的时间异步性特点,结合基于卡尔曼滤波的导航星点位置和帧间速度最优估计,将时域中不同时刻的导航星点校正到相同时刻,从而有效地解决星点畸变与位置偏移问题。展开了不同条件下的仿真实验,实验结果表明:当星敏感器角速度在0~3°/s动态范围内,校正后星对距离精度高于0.1 pixels,姿态角精度高于10″。 展开更多

关键词 星敏感器 卷帘曝光 时域约束 星点校正 卡尔曼滤波

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一种激光多普勒测振相位解缠算法及FPGA实现

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作者 蒲玲 王华闯 赵彬 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期691-699,共9页

为了解决周期性跳变引起的相位解调问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动相位解缠算法。采用数据流水线结构,通过状态机自动寻求跳变周期数,由跳变周期数实现自动相位补偿,并对提出的算法进行了理论分析和实验验证。结果表... 为了解决周期性跳变引起的相位解调问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动相位解缠算法。采用数据流水线结构,通过状态机自动寻求跳变周期数,由跳变周期数实现自动相位补偿,并对提出的算法进行了理论分析和实验验证。结果表明,在FPGA内设置跳变周期数计数位宽为8位,能适用256次以下跳变情况;当增加跳变周期数计数位宽,可适应更多跳变次数的情况;自动相位解缠算法几乎不占用存储资源;能解决因振动调制范围增大引起的反正切相位跳变问题;相位解调误差在1‰以内,满足高精度振动检测实时性需求。此自动相位解缠算法为激光多普勒振动测量时反正切相位计算结果存在周期性跳变问题提供了更为简洁的解决方案。 展开更多

关键词 激光技术 相位解缠 自动相位解缠 相位跳变 振动检测 激光多普勒效应

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