空间失稳目标线阵激光成像建模及参数优化

线阵激光成像雷达兼具激光测距和线阵成像的优点,是空间失稳目标远距离精密测量的重要工具,其获取的线阵图像既能用于运动估计也能用于空间目标三维测量。为模拟不同平面分辨率线阵激光成像雷达对空间失稳目标的数据采集,本文根据线阵激光成像雷达的成像机制及空间失稳目标的运动规律提出了一般性的空间失稳目标线阵激光成像建模方法,为不同地面验证方案提供了数据支持。同时,为优化雷达参数选取,本文通过计算单位区域特征获取率提出了一种基于数据采集完整性评估的线阵激光成像雷达参数优化方法,实验分析了与成像分辨率相关的性能参数对多种运动形式空间失稳目标数据采集的完整性。实验结果显示数据采集完整性与线阵规模及采样频率正相关,在线阵规模达到100元以上、采样频率200Hz以上,与空间目标自身运动形式几乎无关,建立的对应关系将为参数优化提供指导和参考依据。

空间失稳目标线阵成像畸变校正方法

空间失稳目标的非合作性和运动状态不确定性使得线阵式测量无法直接获取其真实三维形貌。通过连续多帧线阵图像同一角点的时空位置关系,提出了一种特征驱动的空间失稳目标线阵成像畸变矫正方法。该方法根据线阵激光雷达的成像机理及空间失稳目标的运动规律建立了基于运动参数的线阵成像畸变数学模型,然后依据运动具有局部一致性和全局连续性分层次对空间失稳目标的局部自旋和全局章动进行运动估计,最后利用估算出的运动参数对采集的线阵图像逐列进行畸变矫正,从而获得了测量目标的真实三维形貌。实验结果展示了该方法在非合作单载荷下对不同运动状态空间目标线阵成像畸变矫正的有效性,并数值论证了帧数选取以自旋轴绕章动轴旋转一周为宜的条件稳定性,为该方法在其他运动目标线阵式测量的应用提供指导和参考。

空间失稳目标线阵雷达成像机理及三维重建

利用线阵激光雷达载荷小、抗干扰能力强等优势,研究空间失稳目标动态测量技术。探究线阵激光雷达成像机理,建立空间失稳目标运动模型,提出基于双切片法的目标可测区域提取机制,实现线阵激光雷达对空间失稳目标的驻留观测扫描;以ICP(Iterative closest point)配准结果为先验信息,提出逆序重建方案,建立重建点云精度以及平均密度评价机制,分析数据冗余对重建精度的影响,采用采样降维的方法进行配准重建计算,提高重建结果精度;最后进行仿真实验检验分析,实验结果表明空间目标可测部位数据提取合理准确,数据输出频率可达1 Hz,重建结果满足任务指标要求,重建点云平均密度达到19 mm,重建点云精度达到90 mm,为地面验证及在轨应用提供数据支撑和参考。

空间失稳目标的高精度运动估计方法

运动估计是解决线性测量系统下动态目标成像畸变问题的有效手段,然而空间失稳目标的非合作性和运动复杂性往往使得运动估计精度难以保证。为提高运动估计的准确性,提出了一种特征驱动的空间失稳目标高精度运动估计方法。该方法首先引入球面坐标建立一般空间失稳目标的自约束时空运动模型,将运动估计推演到高维空间进行非线性无约束求解。然后,根据真实解的存在唯一性,制定了两次异帧相似判别法则给出非线性求解的成功判别,提高运动估计的准确性和鲁棒性。最后,实验比较了不同条件下多类非线性求解方法针对本问题的求解效率,设计了一种基于初值精度划分的求解策略,进一步提高运动估计的效率。实验结果显示该方法最多采用15帧均可实现一般情况的高精度(<10^-5)运动估计,进而能够对成像畸变进行精准畸变矫正。

简支工字梁在偏心荷载下空间失稳问题的计算

在薄壁杆件空间弹性失稳势能的变分方程中 ,应用附加弯矩与扭矩及其所对应的失稳位移的曲率与扭率的增量来表达其外力失稳势能 .该微分方程通过分部积分法应用位移及应力自然边界条件 ,得出各阶微分方程的迦辽金法的方程组来进行计算 ,从而简便解决了偏心荷载下简支工字梁的空间失稳问题 .

变分法在薄壁杆件空间弹性失稳问题中的研究

在薄壁杆件空间弹性失稳势能的变分方程中 ,应用附加弯矩与扭矩及其对应的失稳位移曲率与扭率的增量来表达其外力失稳势能 .该微分方程通过分部积分法应用位移及应力自然边界条件 ,得出各阶微分方程的迦辽金法的方程组来进行计算 ,从而简便地解决了薄壁杆件受力及截面结构均较复杂的空间失稳问题 .

变分法在薄壁杆件空间弹性失稳问题中新的应用

文章在薄壁杆件空间弹性失稳势能的变分方程中,应用附加弯矩与扭矩及其所对应的失稳位移的曲率与扭率的增量来表达其外力失稳势能。该微分方程通过分部积分法应用位移及应力自然边界条件,得出各阶微分方程的迦辽金法的方程组来进行计算,从而简便地解决了薄壁杆件受力及截面结构均较为复杂的空间失稳问题。

第五讲 兼承轴力和弯矩的构件稳定

本讲主要论述了压弯构件的整体稳定,附带对拉弯构件的弹性稳定略作了分析。着重剖析了压弯构件的等效弯矩系数,提供了与规范中计算长度系数表格的前提不相符合的情况下系数修正方法。

框架结构空间自参数共振的试验与数值研究

工程中的框架结构经常受到周期性荷载的作用。在周期荷载作用下,框架结构可能发生空间自参数共振。采用数值计算和试验相结合的方法,研究了框架结构空间自参数共振的稳定性。首先基于哈密顿原理给出了一般框架结构空间动力失稳的理论公式,采用Newmark方法求解不稳定位移响应,用能量增长指数(EGE)确定了框架结构的参数共振稳定边界。此外对框架结构进行了空间自参数共振试验。通过数值计算和试验结果确定和比较了空间自参数内共振和非内共振的稳定边界,数值稳定边界与试验结果吻合较好。结果表明,小的外部激励可以激发框架结构的大振幅自参数共振,自参数内共振的不稳定区域远大于非内共振(一般情况)的不稳定区域,在框架结构设计中应尤其重视和避免空间自参数内共振的风险。