地球同步轨道SAR“凝视”成像波束指向控制分析

针对地球同步轨道星载合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)"凝视"成像,分析其天线波束指向控制需求,定义天线波束二维指向角,提出天线波束二维步进式指向控制及同步与非同步控制方法,是一种有效地实现GEOSAR天线波束控制的方法。应用成对回波理论分析天线波束二维指向控制对回波信号的影响,波束指向被控造成回波方位向信号的幅度调制,引起成对回波,定量分析波束指向控制步长与成对回波幅度和位置之间的关系,提出成对回波性能指标,为GEOSAR"凝视"天线波束指向控制步长的合理设计提供了依据。最后通过计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

微型二维扫描镜的原理性实验研究

为满足激光扫描装置微型化的要求,设计了一种微型二维扫描镜,能够通过反射激光束实现二维扫描.对这种结构建立了理论模型,分析了2个方向上的扫描频率和最大扫描角;对微型二维扫描镜原理样机进行了实验研究.结果表明:2个一维扫描频率分别为170.1Hz和378.8Hz;同时施加这2种谐振频率的激励时,可实现该扫描镜的二维大角度偏转;2个方向上的最大扫描角随激励位移的增加而变大;在10 μm驱动位移的激励下,该微型二维扫描镜可达到大于30°×20°的扫描范围.     

二维数控精密转台精度计算与分析

根据二维转鼓的生产要求和提出的技术指标,对二维数控精密转台进行了精度计算和分析。介绍了对转台精度起主要影响作用的各项误差,得到二维数控精密转台的指向误差,并对指向误差进行分配,得出二维数控精密转台三类误差指标。     

星载ATP二维转台抗力学环境设计

为了使某星载二维光电转台满足飞行平台对载荷动力学性能的要求,首先,对二维转台及其光学负载试验件进行力学摸底试验,找到初期结构抗力学环境性能的缺陷和不足。其次,通过对振动控制理论和轴系支撑刚度理论的分析、总结,指出了二维转台抗力学设计的关键,并为优化设计指明了方法和途径。最后,对二维转台支撑轴系和负载特性进行了详细地优化设计,并对改进后的新结构再次进行全面的力学环境试验。试验结果表明:二维转台的一阶固有频率得到大幅度提高,由之前的60 Hz提高到了90 Hz;沿平台发射方向的共振频率也由70 Hz提高到110 Hz,完全使载荷与平台的振动解耦;并且系统振动响应的非线性也得到了有效的改善。所以,优化设计后二维转台系统的动力学特性从根本上得到了改善,并能够通过航天鉴定级力学环境试验的考核。     

一种空间大口径碳化硅指向镜轻量化设计

介绍了一种空间大口径碳化硅指向镜轻量化设计,其内容包括镜子外部形状、背部轻量化孔结构形式.最后用有限元方法分析设计结果,这为国内设计空间大口径碳化硅指向镜提供了参考经验.     

二维有源相控阵天线跟踪技术研究

当载体姿态变化时,利用惯导信息引导安装在移动载体上的二维有源相控阵天线波束指向卫星。首先对卫星在地理坐标系、载体坐标系和天线坐标系中的位置进行简要介绍,然后对跟踪目标角进行解算,最后通过跑车测试,验证了该跟踪技术的可实施性。     

三维摄影测量技术在船舶轴系对中检测中的应用研究

船舶轴系对中工艺是船舶轴系安装调试的关键技术,轴系对中质量的好坏直接影响着船舶的航行性能。本文以船舶尾轴管对中检测为例,探讨三维摄影测量技术在船舶轴系对中检测中的应用。将数字化三维精密检测手段取代传统的手工和二维检测技术,开发高精度、高效率轴系对中检测新技术以及现场解决方案,以提高轴系安装调试质量。     

卫星导航增强系统中一种天线阵抑制多径方法研究

本文对卫星导航增强终端的天线阵多径抑制方法展开研究,设计多相关器数字接收机结构.天线阵各阵元接收信号数字化后,在导航接收机的每个通道内,相关处理出各阵元接收该通道跟踪卫星的载波相位,进行相干信号二维来波方向估计、数字波束形成,跟踪相应卫星信号,抑制其多径.本文研究分析了立体阵来波方向估计方法,及立体阵估计相干来波方向的去相干方法.电偶极子组成立体天线阵——球体阵,接收相干来波,体积小,结构紧凑.X,Y,Z轴三个线阵分别采用前后向平滑技术去相干,组成去相干后的接收数据相关矩阵,用MUSIC方法估计出相干来波的二维方向,不需要对估计出的来波方向进行匹配.结合卫星直达信号来波方向的导航电文处理结果,确认多径的来波方向.本文仿真中用估计出的卫星直达信号来波方向和多径信号来波方向形成权值,使天线阵波束形成指向卫星直达信号方向,零陷指向多径入射方向,抑制多径干扰.     

三维目标定点跟踪方法

提出了一种基于模型的线组合目标跟踪方法。该方法将三维目标前Ｋ幅二维正投影图像作为模型与当前二维投影图像相结合求取一组系数，从而通过解线性方程求得目标上任一点在当前二维正投影中的位置。这种方法首次解决了三维目标跟踪中的平移、尺度和旋转不变性及大面积遮挡问题，实现了对目标的任意点作为瞄准点的定点跟踪。     

太阳能追日系统控制装置的研究

为了研究一种结构简单、成本低廉且跟踪精度高的太阳能跟踪方法,设计了一种用于太阳能集热装置的自动二维旋转台,该平台采用了一种新型的双轴跟踪实验系统,实现太阳光照射方向的实时跟踪。系统以8051单片机为核心,采用二维PSD传感器的方法,构建根据太阳光线与太阳能电池板夹角变化追踪太阳位置的光电传感跟踪模式,间接的随时随地的测量入射光线与固定平面法线的夹角,通过A/D转换器后接入转化至单片机,再通过单片机来控制两台步进电机驱动双轴跟踪装置以便调整固定支架的位置,直到固定平面与太阳光垂直,使旋转台上固定接受太阳光部件的表面始终与太阳光垂直,因而能大大提高其太阳能的利用效率。     

Self-Collimation for Two-Dimensional Micro-Angle Measurement in Space

How to measure the two-dimensional attitude angle of space target and achieve stable tracking and aiming has become an important problem. The self-collimation is often measured via one-dimensional motion of the object in space. This paper proposes a micro-angle measurement system based on self-collimation to obtain the two-dimensional angle information of moving objects in space, and a thrice reflecting optical path structure is built to improve the compactness of the system. First, by establishing a posture angle measurement and decomposition model, the two-dimensional deflection angle value of the reflecting mirror is derived from the rotation angle equation; Second, the self-collimating measurement process is simulated to show the relationship between the reflecting mirror rotation angle and the imaging spot distortion of detector; Third, a two-dimensional micro-angle experimental platform is established based on the Position Sensitive Detector(PSD). Finally, nonlinear error of PSD is improved by the cubic spline interpolation method. The case results show a 15% reduction in the angle error.     

基于双曲面镜的全向摄像机视觉实现方法

给出了一种由双曲面镜和常规摄像机构成全向摄像机视觉系统的实现方法,通过对双曲面镜几何模型、全向成像原理和摄像机结构的分析,得出满足单一视点约束的全向摄像机的设计方法;并给出了基于图像的系统安装方法;最后通过将实际图像平面坐标系中的点投影到虚拟图像平面的方法对全向图像进行重投影,校正得到任意方向无畸变的透视投影图像.实验结果表明,该系统不仅满足人眼观察的需要,也可用于视频监视 ,目标跟踪和立体视觉.     

卫星激光通信光束控制中的迟滞建模与补偿

为保证卫星激光通信的链路稳定,需要将接收的光束始终控制在通信中心点.由于压电陶瓷驱动的快速倾斜镜具有高刚度和快速响应等特点,作为执行机构广泛应用于卫星激光通信的精跟踪系统.但是压电陶瓷本身具有迟滞特性,给精跟踪系统的闭环控制带来了难题.传统的处理方法是在精跟踪系统内部增加一层闭环控制使快速倾斜镜达到线性化的目的,但这会极大地降低精跟踪系统的带宽.通过对快速倾斜镜结构进行分析,我们发现可以利用对称迟滞模型对其迟滞特性进行建模,进一步提出了一种基于Madelung规则的对称迟滞建模与补偿方法,能够精确地描述和补偿快速倾斜镜的迟滞特性,有效地提升光束控制带宽,从而提高通信链路的稳定性.理论仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性.     

星间光通信复合轴跟踪结构性能和误差抑制能力分析

在星间激光通信系统中,捕获、跟踪和瞄准(Acquisition Tracking and Pointing，ATP)技术是一项关键技术,ATP系统的跟踪瞄准精度对整个通信的成功与否起着至关重要的作用。主要对星间通信的复合轴跟踪进行了分析。首先介绍了星间光通信的概念和用激光实现星间通信的优点,然后分析了复合轴跟踪结构的特点,给出了复合轴跟踪控制系统的视场匹配关系和性能分析,最后采用仿真对比得出选择合适的粗、精跟踪带宽和带宽比对系统误差有突出抑制能力的结论。     

CCD同步相机反射转镜算法研究

CCD技术在灵敏度,分辨率以及像面尺寸等技术方面的提高,为靶场测试的数字化实现提供了有利条件。为了使CCD同步相机在靶场测试中可以有效的跟踪弹丸的飞行姿态,设计了一种CCD反射转镜结构系统,实验证明该结构系统能满足跟踪弹丸姿态的要求,是该同步相机的核心部分。其中对反射转镜的算法研究是控制转镜运行的重要部分,具有十分重要的意义。     

滑模控制对激光通信ATP系统跟踪性能的改善

为提高激光通信捕获、跟踪、对准(ATP)系统粗精复合控制的跟踪精度,提出了指数趋近律的离散滑模控制方法.建立了ATP系统跟踪控制模型,设计了滑模控制器组成的精跟踪控制系统,对动态滞后跟踪性能进行仿真研究.结果表明,相对于频域设计法,滑模控制可增加系统的控制带宽,在较宽的范围内对粗跟踪系统产生的随机误差有较强的抑制能力.     

一种高效安全的激光能量传输系统的设计仿真

激光是无线能量传输中的重要介质之一。该文提出了一种外腔反馈式激光能量传输系统,即在能量接收端安装部分反射镜,将激光部分反射回能量发射端,并对其进行了理论计算,给出了能量激光器输出功率的表达式,对能量激光器的阈值电流、输出功率等随前端面和外腔面反射率变化的情况进行了仿真。仿真结果表明:与传统激光能量传输方式相比,外腔反馈作用可有效地降低能量激光器的阈值电流,增大激光器输出功率,提高能量传输效率,且可根据瞄准度自动调整发射激光强度,提供一种更加安全高效的激光能量传输方法。能量发射激光器前端面的反射率越小,反馈作用对于激光器输出功率的提升越明显。     

基于PSD的导轨直线度测量

设计了2种检测系统测量直线导轨的直线度.检测系统1利用随导轨运动的平面镜二维转角表征导轨的俯仰角和偏摆角的误差,这些角度误差通过光学系统在PSD上以位移的形式被记录下来,分析计算位移与角度的关系可得俯仰角和偏摆角.检测系统2利用随导轨运动的棱镜系统将俯仰角和滚转角的误差以位移的形式记录在PSD上,通过去除检测系统1测得的俯仰角的影响可求得滚转角.实验测量了500mm长导轨俯仰角、偏摆角和滚转角的最大偏差分别为3.22,′1.16′和5.88.′分析了实验系统误差对于测试结果的影响,结果表明,测试精度可达0.2.″     

无线激光通信APT系统的研究

利用激光在无线信道中的传输特性和无线通信对APT的要求,研制了新型的APT系统,并分析了系统每一部分的工作原理;为实现光束的捕获、跟踪和对准,设计了特定的工作流程和相应的跟踪算法,利用四象限探测器进行信号的处理,说明了该系统的合理性.     

基于CCD传感器的复杂焊缝跟踪系统的设计

针对传统CCD传感器焊缝跟踪系统在处理＂Z＂字型焊缝时存在脱靶的问题,对系统进行了改进。采用在CCD传感器上安装一面快速控制反射镜,使系统形成复合轴控制。该反射镜可以有效地控制光源和CCD传感器之间的光束,将脱靶信息快速地反映给CCD传感器以确保焊缝图像的连续及稳定。实验结果表明,该系统提高了跟踪精度,误差范围在0.5 mm以内。