大视场空间相机侧摆成像时几何参数分析

为了提高大视场空间相机物距、投射角、地面像元分辨率、幅宽等几何参数的计算精度,研究了星下点成像与侧摆成像时上述几何参数的精确计算方法。在全面考虑地球曲率和投射角的基础上,建立了相应的几何模型,改进了大视场空间相机几何参数计算方法。根据仿真分析,对于轨道高度650 km、半视场40°的空间相机,当侧摆20°时,垂直线阵方向像元分辨率的最大值是最小值的2.31倍,是传统计算方法的1.78倍;平行线阵方向像元分辨率的最大值是最小值的7.16倍,是传统计算方法的4.29倍;幅宽是传统计算方法的1.33倍。因此,传统计算方法存在较大的误差,提出的精确计算方法对于提高大视场空间相机成像质量具有重要意义。

飞行器侧摆和前后摆及控制误差的优化设计

为了降低飞行器侧摆及前后摆对TDICCD空间相机成像质量的影响,提出了对飞行器侧摆角和前后摆角范围及控制误差的要求,以获取高信噪比和高分辨力图像。根据TDICCD空间相机像移产生机理,给出了侧摆和前后摆引起的像移及像移计算参数的数学公式。应用调制传递函数(MTF)作为图像质量的评价依据,确定了满足空间相机成像质量要求的侧摆角和前后摆角范围,分析了飞行器侧摆和前后摆对地面像元分辨力的影响。计算得出,相机成像过程中,当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.1°,且侧摆角和前后摆角的视轴角不大于4.8°;或当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.05°,侧摆角和前后摆角的视轴角不大于9.5°时,可满足积分级数96级,MTF不小于0.95的要求。实验结果表明,该方法简单,易于实现,适用于TDICCD空间相机成像质量的研究。

遥感TDICCD相机侧摆成像及定位精度优化

为了满足空间遥感TDICCD相机侧摆成像时对图像定位精度的要求,提出了一种侧摆成像时图像定位精度优化方法。首先,根据遥感TDICCD相机的工作原理计算了星下点成像和侧摆成像2种模式下的行周期值。然后,在分析了侧摆成像会导致一段时间内出现定位误差太大的原因的基础上,介绍了利用记录3种信息:行周期信号上升沿时刻、行同步信号上升沿时刻和二者之间时间差来对图像进行定位的方法。最后,计算了提出方案的定位误差。实验结果表明,在一次成像过程中,产生的定位误差小于地面像元分辨率大小,能满足系统对于图像定位精度的要求。

侧摆对卫星及CCD相机系统参数的影响和分析

文章主要介绍和分析侧摆成像对卫星和CCD相机系统的能量、分辨率及畸变的影响,最后分析侧摆对系统MTF的影响。

基于地球椭球的空间相机侧摆摄影像移补偿

高分辨率空间相机采用侧摆摄影模式来提高时间分辨率,而地球椭球等因素会使空间相机在侧摆摄影时不同视场位置的像移速度和偏流角不同。针对这一问题,推导了基于地球椭球的空间相机在侧摆摄影时不同视场位置的像移速度和偏流角计算公式。以某立体测绘卫星上携带的高分辨率相机为例,分析了侧摆摄影时统一和分片调整行周期与偏流角对调制传递函数的影响。分析和在轨测试实验表明,以传递函数下降5%为约束,侧摆10°摄影时,若积分级数大于22级,则应分片调整行周期。和统一调整行周期相比,积分级数为32级时,分片调整行周期沿轨方向的传递函数下降从10.28%减少到0.11%。而积分级数固定为16级时,统一调整行周期时的侧摆角不应超过13.2°。

宽覆盖型光学遥感相机侧摆像移速度计算

根据宽覆盖相机的特性,分析了其侧摆成像的几何关系。建立了地面物点到相机像面的空间坐标变换关系,在此基础上,推导了基于圆地球模型的相机侧摆像移速度计算公式,并以像移失配传递函数MTF mismatch作为评价方法分析了相对像移匹配残差对像质的影响。以某宽覆盖型相机为例,计算了不同侧摆角和不同地心角条件下的像面像移速度。计算结果表明:像面各点的侧摆像移速度均不相同,且变化趋势也不相同,远地点处像移速度相对变化量最大。在侧摆角为25°且积分级数为48的条件下,像移失配传递函数的最大值为0.681。外场成像试验结果表明,积分级数控制在16级以内时的相机成像质量良好。

宽测绘带SAR成像的一种侧摆模式及其压缩感知处理方法

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)采用了不同的信号录取方式及成像算法,但现有的ScanSAR和循序扫描体制(TOPSAR)往往会造成场景分辨率的整体下降。针对这一问题,该文采用一种新的侧摆模式进行宽幅场景成像。该模式通过距离向波束角度的变化,以损失部分积累时间为代价,得到宽幅场景的回波信号,继而采用稀疏算法在方位向实现降采样成像。仿真结果表明,在波束变化轨迹确定后,星载雷达侧摆模式下稀疏SAR成像可有效增加场景幅宽,同时确保场景中心区域的高分辨成像。

采用单框架控制力矩陀螺群的卫星侧摆机动控制研究

研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)进行卫星姿态侧摆机动控制。研究频繁机动情况下由五棱锥构形和金字塔构形陀螺群进行侧摆机动控制的可行性 ,并探讨陀螺群构形奇异的避免问题。针对不同的陀螺群构形设计了不同的控制律 ,并比较两种构形的控制特性的异同。仿真结果验证了使用SGCMGs实现侧摆机动控制的有效性。

气动侧摆关节的动态特性

针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节。介绍了侧摆关节的工作原理。根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出力矩的动态模型,并进行了仿真分析研究了关节的动态特性;试验研究了侧摆关节的动态特性,分析了关节转角及输出力矩的实际动态响应较慢原因;采用了串联双闭环控制方法,对关节的转角及输出力矩进行了控制研究,结果表明:期望角度为15°时,关节转角闭环动态响应时间约为0.3s,稳态相对偏差小于0.65%;期望输出力矩为188N?mm时,闭环输出力矩动态响应约为0.3s,稳态相对偏差小于1.5%。侧摆关节可控性高,可满足多指灵巧手关节设计要求。

TDICCD相机侧摆MTF的研究

文章首先介绍TDICCD相机工作原理 ,分析了卫星侧摆引起像速度与TDICCD电荷转移速度不匹配 ,造成MTF下降 ,并提出了解决办法。

卫星侧摆摄影对影像地面采样间隔的影响

卫星侧摆摄影能够扩大观测范围，缩短重访周期，是获取地面影像的重要方式。本文针对卫星侧摆摄影对影像GSD（地面采样间隔-Groundsamplingdistance）的影响问题，从侧摆摄影时物像之间的几何投影关系出发，对侧摆条件下卫星影像地面采样间隔的变化情况进行了分析，并推导了影像GSD的严格计算公式，最后进行模拟计算，定量地分析了卫星侧摆时GSD的变化情况及对影像定位精度的影响。

基于演化算法的带侧摆多星点目标调度算法

针对成像卫星观测效率较低的问题,提出了一种侧摆情况下的多星点目标调度方法。首先分析了卫星与地面目标的角度关系、正负侧摆角度以及时间窗口的计算方法。在此基础上,以最大化观测收益、最小化侧摆次数及最小化总的侧摆角度为优化目标,建立了带侧摆的多星点目标调度模型。并基于演化算法,提出了一种载荷侧摆情况下优化调度算法。算法中采用任务级别的单点交叉算子,通过时间窗口的选取进行变异操作,定义了基于冲突度的适应度计算函数,通过调整活动的实际开始时间来减少冲突,基于目标的优先顺序设计了个体的选择策略,基于冲突代价的概念设计了冲突消除方法。最后,针对一个具体的实例,给出了5星100个点目标在侧摆情况下的调度与仿真结果,并对侧摆角度分别为0°、10°、25°时的调度性能进行了分析。实验结果表明,当侧摆角度为25°时,其观测效率比无侧摆时提高18%,该方法在应急救灾及战时快速响应等应用上有着重要的价值。

侧摆成像下多片TDICCD拼接相机分段异速研究

针对多片TDICCD拼接相机,为提高其在侧摆成像时的成像质量,减少系统设计难度,提出了不同成像加载参数时的行频调整模式。推导出相机侧摆时拼接TDICCD各像元的行频求解公式,建立侧摆角度与行频的关系式。以调制传递函数(MTF)作为评价相机成像质量的指标,详细分析在侧摆成像时对不同积分级数的分段异速调整方式。结果表明,侧摆成像时为满足系统对传递函数下降不超过5%的要求,侧摆角度越大,积分级数越高,行频调整越复杂,反之越简单。在积分级数不超过64级、侧摆角度不超过40°时,工作方式可以简化为按照相邻两片TDICCD同一行频工作,该结论对实际工程应用和设计具有指导作用。

基于数据融合的圆锥滚子端面侧摆自动检测

本文介绍的圆锥滚子端面侧摆自动检测系统,采用多周期检测和数据融合处理方法,能够有效滤除采样中的干扰信号、提高端面侧摆检测的准确性。实际使用结果表明,该系统符合圆锥滚子轴承检测规程,可以实现圆锥滚子端面侧摆自动检测和自动分拣。

四足机器人侧摆型trot步态的运动学分析及仿真研究

针对四足机器人在复杂环境中难以保持稳定行走姿态的问题,在四足机器人trot步态的基础上,改进设计了一种侧摆型trot步态,通过四足机器人侧摆肩关节处电机对四足机器人的步态进行规律调整,使四足机器人在行走过程中更易保持稳定姿态。首先对侧摆型trot步态进行步态规划,分析侧摆型trot步态的稳定性;然后根据D-H参数法建立四足机器人单腿运动学模型并进行运动学分析求解;最后在MATLAB/Simulink软件中建立四足机器人动态仿真模型,以复合摆线运动轨迹为例,对侧摆型trot步态进行运动特性仿真分析。结果表明,基于复合摆线的侧摆型trot步态运动轨迹曲线连续平滑,四足机器人运动平稳。通过侧摆型trot步态仿真分析,验证了所研究侧摆型trot步态的稳定性和合理性,可以为搭建实验样机控制系统提供理论依据。

卫星对地观测中的侧摆策略

针对具有侧摆能力的对地观测卫星,在介绍卫星对地覆盖能力的基础上,给出了非星下点处可见目标观测所需侧摆角度的计算方法,分析了在应用侧摆角度时应该采用的最佳策略。

类人足球机器人无侧摆动态步态规划研究

针对类人足球机器人提出了一种无侧摆的动态步态规划方法,从模型原理、数学描述、计算流程、求解方法等方面做了详细的阐述,并通过检验前向和侧向ZMP(零力矩点)位置证明机器人运动过程中无侧摆并保持了自身平衡。最后探讨了步态周期、步长、髋关节水平位置和竖直高度对于机器人行走稳定性的影响。

连续侧摆过竿练习在100m跑步中的实验研究

本文运用文献资料法、实验法研究了连续侧摆过竿对一百米速度的影响。研究结果表明:(1)实验组学生一百米成绩实验前后差异显著(P<0.05);(2)对照组学生一百米成绩在实验前后没有差异性(P>0.05);(3)实验组和对照组在实验前后一百米成绩均有提高,数据分析表明实验组提高更多。由此可见,在体育训练中合理进行连续侧摆过竿训练对学生的一百米成绩的提高有促进作用。

侧摆成像交错拼接时间延迟积分CCD搭接像元数的匹配设计

为了实现卫星大侧摆成像时交错拼接时间延迟积分(TDI)CCD准确的重叠度配准和大幅宽无缝影像拼接,提出一种利用错位搭接像元像移速度矢量之间的夹角计算最小搭接像元数目的方法。分析了卫星侧摆成像时像面像移速度矢量的变化,根据侧摆角度计算对应地物点的经纬度和合速度矢量;利用光线追迹和矢量映射等方法将合速度矢量通过成像的物像关系和地球曲率参数等投影至像面坐标系,计算出搭接像元像移速度矢量之间的角度;结合TDI CCD位置矢量关系确立相邻两片TDI CCD的最少搭接像元数目。该算法成功应用到快舟一号卫星工程中,实验和理论对比分析发现,片间搭接像元的实际值和理论值有一个像元的偏差,在图像配准精度范围内。说明该方法能够有效消除卫星大侧摆成像对错位搭接像元拼接精度的影响。

面向区域成像任务的环月卫星侧摆角优化方法

面向月表大区域成像任务需求,提出了拼接成像侧摆角优化方法。针对区域覆盖率计算,提出了基于矢量多边形逻辑运算的成像覆盖率快速计算方法,可在保证计算精度的同时降低计算复杂度;构建拼接成像任务侧摆角优化模型,采用基于sigmoid函数的自适应遗传算法求解;并采用两组仿真数据验证了该优化算法的可行性。