干涉式闭环光纤陀螺仪的PSO-PID控制优化方法

控制系统的设计会对响应速度快且应用范围较广的数字干涉式闭环光纤陀螺(ICFOG)动态性能产生影响。通过分析ICFOG的工作原理,推导出闭环离散控制系统,并利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对传统的PID控制器参数进行优化。基于这个优化过程,设计一种新型的PSO-PID复合控制器,以取代传统的PID控制器。通过与其他BP神经网络、模糊控制等方法进行对比凸显该控制方法的优越。通过数字仿真分析显示,跟踪速度相较于BP-PID控制方法提高了1.91倍,相对于PID控制方法提高了3.5倍,相对于F-PID控制方法提高了1.75倍。同时,控制精度相对于BP-PID控制方法提高了46.03%,相对于PID控制方法提高了66.30%,相对于F-PID控制方法提高了45.27%。结果显示,采用PSO-PID控制器能够快速达到控制目标且具有较小的超调量。

光干涉式甲烷测定器检定方法

提出了对光干涉式甲烷测定器测微组示值量化的建议及具体的检定方法,在检定过程中采用增加读数显微镜的原理将示值进行量化分析。应用不确定度评定原则,可有效降低由于光干涉式甲烷测定器示值所引入的不确定度误差分量,提高光干涉式甲烷测定器检定的准确性和科学性。

干涉式集成光学陀螺关键技术及应用前景分析

干涉式集成光学陀螺仪利用光电子集成技术实现陀螺系统的芯片化,在实现高性能的同时,可实现批量化生产,满足低体积、重量、功耗和成本(SWa P+C)指标,在无人领域具有重要应用前景。根据干涉式集成光学陀螺的发展脉络及趋势,设计了基于氮化硅的低损耗波导环和单偏振波导谐振腔、异质波导集成耦合结构等关键部件,搭建了基于无源芯片与光纤环的干涉式集成光学陀螺实验样机,实现精度0.03°/h(Allan方差),为目前国内已有报道同类陀螺系统的最优精度。最后,给出了干涉式集成光学陀螺的应用前景分析。

双偏振干涉式光纤陀螺的多相位调制技术

在双偏振干涉式光纤陀螺的发展过程中,光纤环上的应力、扭转等会造成正交偏振态之间的交叉耦合,降低陀螺系统的稳定性。提出了一种基于双偏振干涉式光纤陀螺的六态方波调制技术并进行了理论推导。该技术与传统的方波和四态方波调制相比,降低了偏振交叉耦合误差,提高了信噪比,大大增加了信号解算精度。通过实验对比测试了干涉式光纤陀螺在不同调制技术下的偏置稳定性。实验结果表明六态方波调制技术的偏置稳定性达到了9.85×10-4(°)/h,验证了六态方波提高信号解算精度的效果。

干涉式逆合成孔径雷达三维成像技术研究

该文提出了干涉式逆合成孔径雷达三维成像的方法,并对于涉式测角出现的角闪烁现象提出了判断并剔除角闪烁点的准则。然后分析了两种跟踪体制下的三维成像方法,并提出了克服连续跟踪体制下跟踪误差引起的相位随机抖动问题的方法,解决了步进跟踪体制下各天线ISAR像焦点对齐问题。

干涉式被动微波成像技术

近年来,大气、海洋和陆地土壤水分遥感的应用对被动微波遥感器的空间分辨率提出了越来越高的要求。但是传统的微波辐射成像技术在分辨率达到一定高度时,由于波束在每个分辨像元的驻留时间越来越短,以致对辐射亮温的测量分辨率产生了影响,这就使得采用传统扫描成像技术来提高空间分辨率的技术路径成为不可能。文章较为详细地综述了近年来发展起来的一种新的微波辐射成像技术——干涉式被动微波成像技术(或称为综合孔径微波辐射成像技术)。在阐述其原理时,采用了新颖的切入点,从被观测目标的空间频谱特征和如何对其进行采样入手,试图从另一个角度揭示干涉式辐射成像技术的基本原理,并使其更加系统化。在介绍实际的成像系统时,将重点放在二维成像系统上,其中时钟扫描成像方式和伪极网格图像反演方法是作者最新的研究成果。

弹道目标宽带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

基于微多普勒效应理论的弹道目标3维成像与3维微动特征提取技术可为目标识别,导弹防御提供重要特征信息。该文将干涉式逆合成孔径雷达(In ISAR)中多天线干涉处理的思想引入到弹道目标3维成像与3维微动特征提取研究中,将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,重构出散射点在各时刻的3维坐标,实现弹道目标的真实3维成像,并在此基础上解算出弹道目标的微动参数与结构参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。

面向浸没式光刻机的超精密光学干涉式光栅编码器位移测量技术综述

超精密平面光栅编码器位移测量技术是32~7 nm节点浸没式光刻机的核心技术。通过分析浸没式光刻机平面光栅位置系统的需求和布局,提出了光刻机专用超精密平面光栅编码器的基本需求。针对现有的光栅编码器,开展了基本测量光路方案、相位探测方案、分辨率增强光路方案、离轴/转角允差光路方案、死程误差抑制光路方案的综述分析,提出了现有设计方案面向光刻机应用所需要解决的关键问题。面向亚纳米级测量精度的需求,针对光栅编码器的仪器误差,对周期非线性误差、死程误差、热漂移误差和波前畸变误差进行了综述分析,提出了平面光栅编码器实现亚纳米精度所需要解决的关键问题。本综述为光刻机专用超精密平面光栅编码器的研制提供了参考。

干涉式L形阵的二维高精度方向估计

为了提高常规L形阵测角精度,结合干涉测量理论与常规L形阵波达方向估计技术,提出了以干涉式L形阵来实现阵列孔径扩展,提高测角精度的方法。由于干涉阵的基线长度远大于半波长,合成方向图出现栅瓣,导致测角模糊。采用双尺度旋转不变子空间解模糊算法,以短基线得到的粗估计为参考,解长基线得到的精估计的模糊,从而得到高精度无模糊的方向估计。在分析干涉式L形阵的波达方向估计性能时,采用近似法计算方向余弦估计的均方根误差下界,同时分析了干涉阵的基线模糊门限与信噪比门限之间的关系。仿真结果验证了干涉式L形阵的有效性及方向估计的高精度性能。

干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)成像是一种将干涉技术与逆合成孔径分辨相结合的高分辨雷达三维成像方法,能够实现对远距离运动目标全天候、全天时的三维成像,在军事和民用领域都呈现出广泛的应用前景和实用价值。其基本思想是利用位置分布不同的多个天线获取成一定视角差的多幅逆合成孔径雷达(ISAR)复图像,实现目标散射中心的二维分辨,然后通过干涉相位处理,恢复出目标散射中心的真实三维分布。本文综述了InISAR三维成像的理论框架,回顾了InI-SAR成像技术的发展历程,着重对图像配准、相位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,最后对InISAR的发展现状和趋势进行了总结和展望。

干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿系统的设计

针对干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿准确性不高的问题,设计了基于RBF神经网络的改进型温漂误差补偿系统。根据对热致非互易相位延迟的深入分析,对不同条件下的热致非互异性相位延迟进行了定性的分析和定量的仿真;建立了基于温度、温度变化量和温度相乘量的温漂误差模型;设计了基于升降温实验的温漂误差补偿模型辨识方法,并采用RBF神经网络精确辨识该温漂误差模型参数;基于TMS320F28335、高精度温度测量单元、解编码电路和辅助电路设计,完成了温漂误差补偿系统设计;提出了用于评估温漂误差补偿系统的均方差评估公式。论文给出了温漂误差补偿系统的设计方法和实现步骤。温补实验对比结果表明,该温漂误差补偿系统的补偿精度高、可靠性好,能够将光纤陀螺仪输出精度提高一个数量级,可广泛用于干涉式光纤陀螺仪的温漂误差补偿。

光纤法布里-珀罗干涉式应变的测量

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成不对称光纤法布里-珀罗干涉腔，导出此干涉腔反射光的数学模型，给出干涉腔与光纤连接构成干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法．文中传感器采用低反射率的法布里一纳罗腔以改善光纤应变传感器的线性．输入、输出在同一侧便于使用；与电阻应变传感器相比精度高、适用范围广．

空间旋转目标窄带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

该文根据干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)中多天线干涉处理的思想,提出一种基于L型3天线模型的空间旋转目标3维成像与3维微动特征提取方法。将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,在时频面上通过Viterbi算法分离散射点并进行干涉处理获取目标在各时刻沿基线方向的2维投影坐标;根据目标微动特性,采用非迭代椭圆拟合方法重构出散射点的高度维信息,实现目标的真实3维成像,并在成像过程中提取目标的3维微动特征参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。

用干涉式APES算法实现干涉阵盲DOA估计

针对干涉阵的波达方向估计,提出一种干涉式幅相估计的盲波达方向估计算法.利用干涉式幅相估计算法的空间谱和模型阶数选择准则获得目标个数和目标方向余弦的粗估计;使用子阵间的相位中心偏移来获得目标方向余弦的精估计.针对干涉阵带来的测角模糊问题,采用双尺度解模糊算法得到高精度且无模糊的目标波达方向估计.该算法是一种盲波达方向估计方法,精度较多重信号分类算法和双尺度旋转不变子空间算法的高.计算机仿真结果和实测数据验证了干涉阵波达方向估计的高精度测角性能和有效性.

自适应横向滤波器在干涉式光纤陀螺中的应用

干涉式光纤陀螺 (IFOG)的信号检测属于微弱信号检测 ,信噪比较低 ,而且在变化。基于这个特点 ,为了得到更好的检测精度 ,本文提出了自适应滤波方案。应用此方案可改善信噪比 ,提高信号检测精度。在分析光纤陀螺信号特点的基础之上 ,设计了基于最小均方算法 (LMS)的自适应横向滤波器。经仿真研究证明应用此滤波器能获得较好的效果。

再入干涉式光纤角速率传感器的研究

对一种新型再入干涉式光纤角速率传感器进行了特性分析 ,推导了灵敏度和极限分辨率的理论公式 ,通过数值方法 ,确定了光路耦合器的最优耦合比。根据优化设计 ,采用 2 0 m长度的保偏光纤 ,建立了实验装置 ,并对其标度因数和零偏稳定性进行了初步测试。转台测试结果表明 ,其随机漂移优于 6deg/h。

干涉式光纤陀螺中Shupe效应与Sagnac效应的分离

热引入的零偏漂移即Shupe效应是提高光纤陀螺精度面临的最大难题。基于Shupe效应与光纤陀螺的Sagnac效应具有本质的不同特性,即Sagnac效应引起的相移只与几何尺寸有关,而与光传播的介质特性无关,提出了一种新型的不受温度梯度影响的光纤陀螺。利用两个偏振模式在光纤陀螺环中交替或同时传播可以将Sagnac相移与Shupe误差相移分离开来,基于两种偏振模式分时传播实验,初步验证了该理论的可行性。并且提出了一种新型的偏振交替干涉式光纤陀螺模型以改进其性能。

干涉式光纤陀螺的建模与仿真

为干涉式光纤陀螺 ( IFOG)系统建立一个完整的模型并对其进行计算机仿真是 IFOG研究过程中十分基础而又重要的工作 .本文根据 IFOG系统的实际结构特点 ,总结出系统的闭环控制为积分控制 ,由此建立了与实际情况最为接近的非线性动态模型和随机模型 ,并采用面向对象仿真技术对系统进行了动态仿真 .在随机仿真时 ,将各种仿真方法进行比较并结合 IFOG系统中随机噪声的特点 ,为 1 /f噪声选择了经频域处理的移动平均法 ( MA) ,为随机游走噪声选择了白噪声一次离散积分法 。

一种新型谐振干涉式光纤陀螺的原理分析

提出了一种新型的谐振干涉式光纤陀螺,推导了光强透过率表达式与揩振式,对再入式光纤陀螺的旋转探测灵敏度进行了比较,并进行了系统方案设计,理论分析表明,3 m长的保偏光纤有源谐振干涉式陀螺 可以获取优于22/h的理论分辩率。

干涉式大气垂直探测仪光学基板的轻量化设计

采取在光学基板背面挖减轻孔的方法来实现对干涉式大气垂直探测仪的光学基板进行了轻量化设计。通过有限元分析的方法首先确定最合理的减轻孔个数,然后采用有限元参数优化的方法对减轻孔的长、宽两个设计参数进行了优化,从而获得光学基板的最佳设计方案。轻量化后光学基板的质量减少到了原来的25%,因此光学基板的轻量化设计为今后航天仪器光学基板结构的设计提供了理论依据。