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空间环境探测卫星用磁强计误差分析及在线标定 被引量:4
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作者 杨照华 余远金 祁振强 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1104-1111,共8页
用于探测日地空间磁环境的磁强计多数安装在伸杆的末端,长期受太阳辐射等空间环境干扰力矩以及机动等影响,磁强计安装矩阵随时间发生较大的变化,从而导致卫星定姿精度下降。为此,在分析空间环境干扰力矩和磁强计定姿误差特性的基础上,... 用于探测日地空间磁环境的磁强计多数安装在伸杆的末端,长期受太阳辐射等空间环境干扰力矩以及机动等影响,磁强计安装矩阵随时间发生较大的变化,从而导致卫星定姿精度下降。为此,在分析空间环境干扰力矩和磁强计定姿误差特性的基础上,建立了19维高精度的磁强计误差模型,结合卫星的运动学和姿态动力学特性,采用EKF滤波方法对安装矩阵进行实时估计与修正补偿,并利用该磁强计模型实现卫星的姿态确定,最后利用实验进行验证。实验结果表明,该方法能够在满足星载计算机的计算量要求的同时,在线估计安装矩阵误差,显著提高了磁强计的误差估计精度与定姿精度。 展开更多
关键词 磁强计 在线标定 双重滤波 姿态确定 卫星
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基于机械飞轮干扰补偿的小卫星自适应滑模变结构姿态控制 被引量:6
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作者 杨宁宁 杨照华 余远金 《航天控制》 CSCD 北大核心 2013年第1期51-57,共7页
针对机械飞轮内干扰可能导致小卫星姿态控制系统性能下降问题,提出了一种加入机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构姿态控制方法。本文针对基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态控制系统,首先建立系统详细的数学模型,包括基于机械飞轮的三轴... 针对机械飞轮内干扰可能导致小卫星姿态控制系统性能下降问题,提出了一种加入机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构姿态控制方法。本文针对基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态控制系统,首先建立系统详细的数学模型,包括基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态动力学方程和机械飞轮控制系统模型,然后针对此系统设计了一种基于机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构控制器,其中通过设计一种状态观测器得到机械飞轮摩擦干扰的估计值,用于对机械飞轮摩擦干扰的补偿,并通过Lyapunov定理证明了此控制律能保证系统的渐近稳定性。最后仿真结果显示,此方法缩短了飞轮转速过零时间,降低了最大的姿态扰动量且提高了卫星姿态控制的精度和稳定度。 展开更多
关键词 干扰补偿 机械飞轮 卫星 姿态控制 滑模变结构
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Reconstruction algorithm for cross-waveband optical computing imaging
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作者 Jin-Tao Xie Shu-Hang Bie +5 位作者 Ming-Fei Li Yuan-Jin Yu Yi-Fei Li Jin-Guang Wang Bao-Gang Quan Ling-An Wu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期233-239,共7页
In a single-pixel fast imaging setup,the data collected by the single-pixel detector needs to be processed by a computer,but the speed of the latter will affect the image reconstruction time.Here we propose two kinds ... In a single-pixel fast imaging setup,the data collected by the single-pixel detector needs to be processed by a computer,but the speed of the latter will affect the image reconstruction time.Here we propose two kinds of setups which are able to transform non-visible into visible light imaging,wherein their computing process is replaced by a camera integration mode.The image captured by the camera has a low contrast,so here we present an algorithm that can realize a high quality image in near-infrared to visible cross-waveband imaging.The scheme is verified both by simulation and in actual experiments.The setups demonstrate the great potential for single-pixel imaging and high-speed cross-waveband imaging for future practical applications. 展开更多
关键词 optical computing imaging single-pixel imaging
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移动机器人自主动态避障方法 被引量:6
4
作者 张贺 缪存孝 +3 位作者 唐友军 闫晓强 时彦洋 余远金 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1013-1021,共9页
针对基于水流场的全向移动机器人动态避障过程中可能出现的避障失效和避障路径过长问题,提出了一种基于速度斥力场改进人工势场方法的全向移动机器人自主动态避障方法。详细分析基于水流场改进的人工势场法在动态避障过程中存在的移动... 针对基于水流场的全向移动机器人动态避障过程中可能出现的避障失效和避障路径过长问题,提出了一种基于速度斥力场改进人工势场方法的全向移动机器人自主动态避障方法。详细分析基于水流场改进的人工势场法在动态避障过程中存在的移动机器人从障碍物前方绕过而引起的避障路径过长或避障失效问题;在基于水流场的人工势场避障方法中,根据移动机器人和动态障碍物的相对速度,引入速度斥力场,使得移动机器人从动态障碍物的后方通过,实现全向移动机器人的安全自主动态避障。通过仿真和室内避障实验,验证了所提自主动态避障方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 移动机器人 人工势场 水流场 速度斥力场 动态避障
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全向移动机器人动态避障方法 被引量:10
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作者 张大志 刘万辉 +1 位作者 缪存孝 余远金 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1115-1123,共9页
动态避障是全向移动机器人在复杂工作环境下不可或缺的能力。针对在复杂动态环境下传统人工势场法容易陷入局部极小点、目标点不可达和振荡等问题,提出了利用水流场的思想重新定义人工势场的斥力势场函数及其方向,改进方法在不增加计算... 动态避障是全向移动机器人在复杂工作环境下不可或缺的能力。针对在复杂动态环境下传统人工势场法容易陷入局部极小点、目标点不可达和振荡等问题,提出了利用水流场的思想重新定义人工势场的斥力势场函数及其方向,改进方法在不增加计算量的情况下能够使机器人平滑且安全无碰撞到达目标点,实现避障过程。为了实现三维动态仿真,提出了一种基于V-REP与MATLAB的联合仿真方法,并结合改进人工势场法实现全向移动机器人的动态避障模拟,验证了方法的平滑性和可行性。将所提方法应用于实验室内真实场景,全向移动机器人成功实现了动态规避动作,验证了方法的实用性。 展开更多
关键词 全向移动机器人 动态避障 水流场 人工势场法 联合仿真
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抗大气湍流近红外计算鬼成像 被引量:1
6
作者 杨照华 陈香 +1 位作者 李明飞 余远金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1172-1177,共6页
为解决大气湍流造成成像质量严重下降的问题,提出一种抗大气湍流近红外计算鬼成像方法。计算鬼成像利用调制光场和物光总光强进行强度关联来获取图像信息,调制光场是决定成像质量的一个关键。利用湍流随时间和空间变化,将其作为计算鬼... 为解决大气湍流造成成像质量严重下降的问题,提出一种抗大气湍流近红外计算鬼成像方法。计算鬼成像利用调制光场和物光总光强进行强度关联来获取图像信息,调制光场是决定成像质量的一个关键。利用湍流随时间和空间变化,将其作为计算鬼成像中的随机调制光场,通过功率谱反演法模拟强、中、弱三种大气湍流引起的相位扰动影响,并加载到光传播链路中完成抗大气湍流近红外鬼成像仿真分析。利用近红外相机作为探测器搭建计算鬼成像实验系统,并进行外场实验对提出的方法进行实验验证。仿真和实验结果表明,仿真三种不同强度湍流情况和外场条件下均能重构出目标物体的像,仿真图像信噪比分别为19.4 dB、24.2 dB和64.58 dB,表明了计算关联成像在近红外波段抗大气湍流的有效性。该方法结构简单,易于实现,可为近红外抗大气湍流探测提供一种技术途径。 展开更多
关键词 近红外探测 计算鬼成像 抗大气湍流 功率谱反演
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基于全局注意力机制的单像素成像图像增强方法
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作者 刘辉 杨照华 +2 位作者 吴云 赵梓栋 余远金 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期68-76,共9页
单像素成像是一种仅需要使用无分辨能力的桶探测器结合空间光调制信息就能重构出一副完整图像的成像方式,具有非局域成像和高灵敏的特点,适合在外太空非合作目标下进行超远距离成像探测,但需要多次空间光调制后进行探测,重构图像信噪比... 单像素成像是一种仅需要使用无分辨能力的桶探测器结合空间光调制信息就能重构出一副完整图像的成像方式,具有非局域成像和高灵敏的特点,适合在外太空非合作目标下进行超远距离成像探测,但需要多次空间光调制后进行探测,重构图像信噪比低.本文提出一种基于全局注意力机制的低采样率下图像增强方法,利用Transformer结构搭建新型的SUNet(swin transformer unet)网络,解决传统卷积神经网络平移不变性和无法获得全局感受野的问题.根据切蛋糕(cake-cutting, CC)序改进的差分鬼成像算法在低采样条件下重构出低质量的图像,使用SUNet对图像进行增强.实验结果表明,该方法与2022年提出的GIDC(ghost imaging using deep neural network constraint)方法相比,在0.1的采样率下,峰值信噪比提升了3.29 dB,结构相似度提升了8%,为单像素成像的空间探测提供了新的技术途径. 展开更多
关键词 单像素成像 全局注意力机制 图像增强 空间探测
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基于消色差透镜的单像素与计算关联光谱成像 被引量:1
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作者 孙景浩 杨照华 +2 位作者 吴云 吴令安 余远金 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期2333-2342,共10页
光谱成像系统受色差影响会导致图谱混叠,本文将单像素成像以及计算关联成像分别与光谱成像系统相结合,并在系统中引入900~1700 nm适用的消色差透镜来校正色差。首先计算出不同胶合消色差透镜的色差大小并以此选取透镜,所选消色差透镜相... 光谱成像系统受色差影响会导致图谱混叠,本文将单像素成像以及计算关联成像分别与光谱成像系统相结合,并在系统中引入900~1700 nm适用的消色差透镜来校正色差。首先计算出不同胶合消色差透镜的色差大小并以此选取透镜,所选消色差透镜相较其它透镜对色差校正可以提高一个量级。其次分析了色差对光谱成像系统的影响以及单像素成像和计算关联成像的差异。最后仿真和试验分析单像素光谱成像和计算关联光谱成像特点。试验结果表明对于900~1700 nm的近红外光谱成像,基于消色差透镜的单像素光谱成像系统取得了更好的图像重构结果,其峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)提高了3.93 dB,结构相似度(Structural Similarity,SSIM)提高了0.96%。消色差透镜的单像素光谱成像系统在近红外光谱成像中重构图像效果优于无消色差透镜的计算关联光谱成像。 展开更多
关键词 光谱成像 单像素成像 计算关联成像 色差校正 近红外光
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基于追踪补偿的运动物体计算关联成像方法 被引量:3
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作者 宋政言 杨照华 +1 位作者 余远金 陈香 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期343-347,共5页
计算关联成像是利用成像物体的反射或透射信号与结构化的参考光进行多次关联成像,具有了灵敏度高、抗干扰能力强等优点。当物体和计算关联成像系统存在相对运动时,在成像过程中物体的反射或透射信号与参考光的光场涨落失去关联性,进而... 计算关联成像是利用成像物体的反射或透射信号与结构化的参考光进行多次关联成像,具有了灵敏度高、抗干扰能力强等优点。当物体和计算关联成像系统存在相对运动时,在成像过程中物体的反射或透射信号与参考光的光场涨落失去关联性,进而会产生运动模糊。从二阶关联函数的角度推导了运动成像导致模糊的原因以及追踪补偿原理;恢复计算关联成像系统中参考光和桶探测器收集的光强值的关联性,实现了计算关联成像中的追踪补偿策略;计算机仿真解释了计算关联成像光路中对物体平移干扰进行补偿的策略,证实了该追踪补偿方法对运动物体成像的有效性,克服了物体与成像系统之间的相对运动引起的成像质量下降。方法为关联成像对运动物体的识别、跟踪、遥感和实时在线成像提供了技术手段。 展开更多
关键词 计算关联成像 运动物体 追踪补偿
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星载的单像素运动成像影响分析与补偿
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作者 于跃 杨照华 余远金 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期185-195,共11页
单像素成像具有高灵敏度,抗干扰等特点,但得到一张高质量图像需要多次采样,因而在卫星对地观测应用时,由于卫星姿态变化使得指向抖动从而造成参考光场与探测器信号之间关联性丢失,使得重构出的图像质量严重退化。针对这一问题,本文设计... 单像素成像具有高灵敏度,抗干扰等特点,但得到一张高质量图像需要多次采样,因而在卫星对地观测应用时,由于卫星姿态变化使得指向抖动从而造成参考光场与探测器信号之间关联性丢失,使得重构出的图像质量严重退化。针对这一问题,本文设计一种光场追踪补偿方案以补偿卫星姿态对成像带来的影响,结合卫星工具包生成卫星数据分别进行滚动角,俯仰角的运动补偿验证和偏航角的运动补偿验证。结果表明进行滚动角和俯仰角运动补偿后成像的峰值信噪比提升28.8 dB,进行偏航角运动补偿后成像的峰值信噪比提升7.25 dB,同时考虑滚动角,俯仰角和偏航角对典型场景进行运动补偿后的成像结果峰值信噪比提升至少4.7 dB,仿真结果证明了补偿方案有效提高了成像质量,为星载单像素成像提供了一条有效技术途径。 展开更多
关键词 单像素成像 图像重构 差分关联成像 星载成像 追踪补偿
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Earth-observation satellite attitude control using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels
11
作者 杨照华 杨宁宁 余远金 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2014年第2期226-234,共9页
The control strategy is presented using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs),which can help meet the requirements of high precision and high stability for earth-observation satellit... The control strategy is presented using passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs),which can help meet the requirements of high precision and high stability for earth-observation satellites.Compared with the conventional flywheel,P&A MSFW has more rotation degrees of freedom(DOFs)since the rotor is suspended by magnetic bearings,and thus requires more efficient controllers.A modified sliding mode control law(SMC)to our novel nonlinear and coupled system is presented,which is interrupted by inertia matrix uncertainties and external disturbances.SMC law via Lyapunov method is improved,and a fuzzy control scheme is used to attenuate the chatting and control attitude accuracy and maintain the robustness of SMC.Simulation results are provided to illustrate the efficiency of our model by using our control law. 展开更多
关键词 attitude control passive and active hybrid magnetically suspended flywheels(P&A MSFWs) modeling and analyzing sliding mode control(SMC) fuzzy control
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单像素成像技术研究进展 被引量:5
12
作者 赵梓栋 杨照华 余远金 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期330-339,共10页
单像素成像是一种采用没有空间分辨能力的单像素探测器和空间光调制器通过重构获得图像的新型成像方式。相较于传统阵列探测器成像方式,单像素成像具有高灵敏、抗干扰等优势,在诸多领域有着非常广阔的应用前景。单像素成像的光场调制策... 单像素成像是一种采用没有空间分辨能力的单像素探测器和空间光调制器通过重构获得图像的新型成像方式。相较于传统阵列探测器成像方式,单像素成像具有高灵敏、抗干扰等优势,在诸多领域有着非常广阔的应用前景。单像素成像的光场调制策略和图像重构方法对成像结果的影响极大。回顾了单像素成像的发展历史,对主要的调制器件、调制策略和重构方法进行了分析、比较和讨论。为单像素成像在不同领域的应用提供技术支撑。 展开更多
关键词 成像系统 单像素成像 调制策略 关联成像 压缩感知 深度学习
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散射介质中强度关联成像的研究综述 被引量:3
13
作者 宋明悦 李高亮 +1 位作者 余远金 杨照华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第10期242-249,共8页
获得散射介质中清晰的物体图像在军事反恐、医学成像和海洋探测等方面都具有重要的应用价值。经典光学成像的本质是直接记录物体反射光强的一阶关联成像,但随着散射介质质量浓度和光传输距离的增加,图像质量会迅速下降,甚至无法成像。... 获得散射介质中清晰的物体图像在军事反恐、医学成像和海洋探测等方面都具有重要的应用价值。经典光学成像的本质是直接记录物体反射光强的一阶关联成像,但随着散射介质质量浓度和光传输距离的增加,图像质量会迅速下降,甚至无法成像。关联成像技术利用光场涨落的统计性质,通过符合测量以及二阶强度关联特性重构图像,可减小环境对成像质量的影响,为获得散射介质中的物体图像提供了一种新的成像手段。因此,从不同散射介质、不同路径和不同补偿重构算法三方面阐述了近年来散射介质中强度关联成像的国内外研究成果,并对强度关联成像的应用进行了总结与展望。 展开更多
关键词 成像系统 关联成像 鬼成像 散射介质 补偿重构算法
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基于主被动量子关联成像的超分辨抗干扰探测系统研制 被引量:2
14
作者 李旺 杨照华 +3 位作者 陈香 余远金 李明飞 吴令安 《导航与控制》 2020年第1期34-39,96,共7页
针对大气湍流以及不同光照条件下难以成像的问题,提出了基于空间光场调制的主被动量子关联成像方案。研制了超分辨抗干扰的主被动量子关联成像原理样机,并完成了超分辨、抗大气湍流以及不同光照条件下的外场实验,验证了主被动量子关联... 针对大气湍流以及不同光照条件下难以成像的问题,提出了基于空间光场调制的主被动量子关联成像方案。研制了超分辨抗干扰的主被动量子关联成像原理样机,并完成了超分辨、抗大气湍流以及不同光照条件下的外场实验,验证了主被动量子关联成像原理样机的全天时抗干扰成像能力,实现了超分辨的远距离成像探测。本方案为远距离遥感、极弱背景探测提供了一种有效的成像技术手段。 展开更多
关键词 关联成像 超分辨 大气湍流 主被动一体化
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