基于谱回归特征降维与后向传播神经网络的识别方法研究

采用后向传播(BP)神经网络对空间目标进行识别时,高维的输入特征导致网络结构复杂,识别性能降低。针对上述难点,该文提出一种基于谱回归(SR)特征降维与BP神经网络的识别方法。该方法首先对空间目标进行HOG特征提取,然后将提取的高维HOG特征进行SR降维,最后把降维后的数据通过BP分类器进行训练识别。实验结果表明:该方法的降维和识别特性优于传统降维方法 PCA,KPAC,LPP,KLPP等,能够兼顾实时性和准确性,提高了识别性能。

光纤陀螺数字闭环控制系统模型实验研究

数字闭环光纤陀螺的动态性能受控制系统设计的影响.根据光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的数学模型.为在全频带内对模型进行验证,提出了基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法,对该测试方法与角振动台测试方法的等效性进行了分析.设计了频率响应测试系统,测试范围大于50kHz,波形失真小于0.1%.实测了采用一阶积分控制算法的数字闭环光纤陀螺频率响应.实验结果表明模型误差小于8%.

高精度光纤陀螺高带宽信号检测方案

研究兼顾静态性能和力学环境适应性的信号检测方案是高精度光纤陀螺实用化的迫切要求.分析了高精度光纤陀螺全数字闭环信号检测过程,推导了系统的闭环传递函数.一般的基频调制使检测系统的采样周期长、带宽低,反馈不能很好地补偿因力学环境产生的高频噪声信号,会破坏系统闭环,产生较大的动态误差.设计了三倍频调制/解调数字闭环信号检测方案,使采样周期是基频调制方案的1/3,有效提高了系统带宽.两种方案的力学环境实验和静态实验结果对比说明,三倍频方案明显提高了高精度光纤陀螺的力学环境适应性,同时静态性能不受影响,能够满足实际应用的要求.

一种新型全数字闭环光纤电流互感器方案

介绍了一种新型的基于全数字闭环检测的在线Sagnac型光纤电流互感器方案。该检测方案以数字信号处理器(DSP)为核心,采用方波调制方案,并通过数字阶梯波反馈实现闭环检测。文中对闭环互感器的变比计算进行了分析。实验结果表明系统的百分电流误差在-40℃～60℃温度范围内可以达到0．5%的准确度,且相差小于30′,基本满足了实际应用的要求。

全光纤电流互感器的偏振误差研究

借助琼斯矩阵对全光纤电流互感器的偏振误差进行了研究.通过建立光纤电流互感器各主要光学器件的琼斯矩阵表达式,推出了反射式光纤电流互感器的干涉表达式,并分析了各光学器件主要参量对其测量准确度的影响.

光纤电流互感器λ/4波片温度特性及其影响研究

λ/4波片是通过截取适当长度的保偏光纤制作的,它的相位延迟会随温度的变化而改变。利用这一特性,可以补偿由于λ/4波片相位延迟变化造成的互感器尺度因子变化,同时也可以测量光纤电流互感器传感头的温度,补偿维尔德(Verdet)常数的温度影响,提高光纤电流互感器的测量精度。

掺铒光纤超荧光光源平均波长温度稳定性实验研究

研究了掺铒光纤超荧光光源平均波长温度稳定性与光源结构和泵浦功率的关系,分析了不同结构和泵浦功率情况下平均波长随温度变化的原因.通过改变光源的结构和泵浦功率,改善了光源的输出光谱形状和吸收发射特性,从而改善了平均波长的温度稳定性.满足一定参量条件的双程后向结构光源,平均波长全温稳定性可达到1 ppm/℃,比目前实测的10 ppm/℃高将近10倍,且输出功率高而稳定.

一种基于排序统计理论的快速图像中值滤波法

中值滤波抑制干扰脉冲和点状噪声的同时,对图像边缘能较好的保持,在很多图像处理领域都起到了重要作用。运动目标识别技术对图像预处理实时性要求越来越高,为了提高预处理速度,以中值滤波原理为基础,对滤波排序算法和实现方案进行了研究,提出了一种基于排序统计理论的快速图像中值滤波方法,实现实时滤波。研究结果表明:该方法在硬件系统上对传统中值滤波排序算法进行的改进,使得3×3窗口中二维的9个像素取中值简化为一维的5个像素取中值,单窗口查找中值的比较次数由传统排序法的36次降到了16次,再结合FPGA的并行处理能力和流水线结构,滤波速度提高为原来的近4倍,可以满足图像预处理对实时性的要求。

非理想闭环光纤陀螺零偏与光功率的关系

理论分析了非理想工作状态下闭环光纤陀螺的输出与探测光功率的关系.实验研究了探测光功率发生变化时,由电路误差导致的闭环光纤陀螺附加零偏的变化特性,明确指出了两者之间的关系.探讨了光路缺陷导致的附加零偏与光功率的关系,指出在作者实验室目前的技术条件下,观察不到由光路缺陷导致的附加零偏与光功率的关系,但不能肯定光路缺陷导致的附加零偏与光功率一定无关.

消除光纤陀螺死区的方法研究

光纤陀螺的工作原理和检测方法使得它从理论上将不存在死区,光纤陀螺的死区是因为电路的交叉耦合以及输出方式造成的。文中阐述了光纤陀螺死区的测量方法,分析和推导了死区产生的机理,提出了通过引入正弦信号减小或消除死区的具体措施,并进行了试验验证。结果表明,该措施可以大大减小或消除光纤陀螺死区,同时对陀螺的静态精度不产生影响。

光纤陀螺输出信号的自适应滤波

噪声是影响光纤陀螺零漂指标的主要因素。为了降低光纤陀螺输出信号中的噪声含量,提高光纤陀螺的零漂指标,本文设计了一种自适应滤波器,用于光纤陀螺输出信号的数字滤波。设计的自适应滤波器采用基于最小均方误差准则的LMS算法,该算法的滤波准则是最小均方误差,采用递推的方法实现。设计的自适应滤波算法在数字闭环光纤陀螺中进行了实验,结果表明,设计的自适应滤波器能够降低陀螺输出数据中的白噪声,有效地提高了光纤陀螺的零漂性能。

光纤陀螺“四位置”误差机理研究

光纤陀螺惯导系统在位置标定实验时,光纤陀螺绕输入基准轴的不同位置零偏不一致,称为"四位置"误差。结合光纤惯性组合标定时出现的"四位置"误差问题,通过对光纤陀螺法拉第效应误差模型和对实验数据的分析,研究了"四位置"误差与光纤陀螺磁敏感性和输入轴失准角之间的关系。得出光纤陀螺"四位置"误差主要是由地磁场影响造成。对光纤陀螺采用磁屏蔽措施,可以显著减少"四位置"误差。

光纤陀螺中PID控制理论与试验研究

动态特性是光纤陀螺的主要性能参数之一,改善动态特性有助于提高光纤陀螺的环境适应性。光纤陀螺的闭环检测带宽主要由检测电路的带宽限制。对于采用数字闭环方案的光纤陀螺,其带宽限制主要由闭环数字控制算法决定。通过理论分析及试验验证,表明在光纤陀螺闭环控制算法中引入PID控制算法,有效提高了闭环光纤陀螺检测带宽。由于角振动台测试方法的局限性,通过采用基于Faraday效应的带宽测试方法,给出了采用PID控制算法前后,光纤陀螺频率特性的实测曲线。

提高光纤陀螺开机零偏稳定性的调制方法

针对光纤陀螺在开机启动时零偏不稳定的问题,从机理上分析了2π电压初始对准及前向增益变化对零偏的影响.提出了一种新的组合调制方法,通过4种状态的调制、解调,实现了对Y波导2π电压的快速调整,有效缩短2π电压在陀螺开机时的初始对准时间,由5min缩短至1 s,克服了目前方波调制的缺陷.经频域分析和实验验证,该组合调制方法还可以抑制由调制引起的交叉干扰,能够有效抑制前向增益变化对陀螺零偏的影响,从而使前向增益变化导致的陀螺开机零偏变化由0.03(°)/h减小至0.01(°)/h.

一种减小Φ-OTDR光纤扰动传感系统中频率漂移误差的新定位算法

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题,提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换,然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果,可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试,系统的信噪比得到了改善,定位准确性提高,验证了算法的有效性。

激光多普勒自主测速仪天线安装误差对测速精度的影响

为了减小激光多普勒自主测速仪天线安装误差引起的测速误差,以多普勒频移原理为基础,通过旋转矩阵的复合变换推导出测速误差与安装误差间的函数关系,分析了三个安装误差角对三维测速精度的影响,并对旋转矩阵采用Bursa模型线性化后在整体最小二乘准则下给出安装误差角的最优估计,从而实现测速误差的补偿。仿真结果表明:测速误差随速度的增大而增大,影响纵向、横向测速精度的主要因素是偏航角,影响垂向测速精度的主要因素是纵倾角,补偿后三维测速误差显著减小。

基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法

为解决光纤陀螺全频带频率响应测试问题,提出了基于光纤陀螺Faraday效应的频率响应测试原理。用有限元法建立光纤环的传输模型,在使用高折射率光纤和光纤环固化条件下推导了光纤陀螺的Faraday效应输出模型,得出光纤陀螺Faraday效应输出与磁场强度成正比的结论。根据光纤陀螺的检测原理,分析了该测试方法与角振动台测试法的等效性。设计了模型验证实验,结果表明该方法可以克服角振动台测试法输出频率低的缺点,可以对光纤陀螺的全频带频率响应进行测试。

基于Janus配置的三光束激光多普勒测速仪

为了可以同时测量车辆的纵向和横向速度,提出了一种基于Janus配置的三光束激光多普勒测速仪(TLDV)。给出了TLDV的测速模型和测速公式,对其测速的相对误差进行了理论分析和数值仿真。结果表明:TLDV对车辆颠簸、摇晃不敏感,测速误差只受上下颠簸角的影响,与左右摇晃角无关;当车辆上下起伏速度一定时,测速误差随着上下颠簸角的增大而增大,当上下起伏速度为0.2m/s,颠簸角为10°时,测速误差小于0.3%。最后,给出了一种TLDV光束方向的最佳配置方案。

利用宽谱光源及偏光干涉测量保偏光纤拍长

提出了一种用宽谱光源及偏光干涉效应测量保偏光纤拍长的新方法。利用光纤陀螺等光纤传感器常用的宽谱光源,以及2个性能一般的线偏振器件,与被测保偏光纤组成测试系统。宽谱光通过测试系统后,由于偏光干涉效应出现光谱形状的波动,波动周期受保偏光纤拍长的调制,通过调制周期可计算获得被测保偏光纤的拍长。该方法实验装置容易搭建,对偏振器件及操作精度的要求很低,对被测光纤的具体结构没有要求,任何保偏光纤的拍长都能测量,适用范围广,拍长测量精度可达0.1 mm。