大气湍流对空间激光通信跟踪系统的影响

基于大气信道内的空间激光通信演示验证实验,对系统光斑跟踪精度的影响因素进行了分析,研究了大气湍流对光斑跟踪精度的影响,建立了光斑质心检测模型,设计了一套信标光光斑粗精复合跟踪系统.搭建了室内测试实验系统,完成了大气湍流对光斑跟踪精度影响的测量,结果表明在中弱湍流时,跟踪精度随湍流增大有近似线性关系,系统整体跟踪精度在5~15μrad之间,可较好地完成光斑跟踪功能.在野外环境开展的飞机-飞机激光通信演示实验中,对伺服系统的跟踪性能及跟踪精度进行实际测量,整体跟踪精度不大于15μrad,与室内实验测试系统基本一致.

基于FSM的高精度光电复合轴跟踪系统研究

为解决大惯量光电跟踪器对高速机动目标的角秒级跟踪问题,设计了以快速控制反射镜作为精级,大惯量跟踪架作为粗级的双探测器型光电复合轴跟踪系统,并对快速控制反射镜和复合轴系统所涉及关键技术进行了分析。通过某模拟航路半实物跟踪试验不超过70μrad的跟踪误差,验证了系统设计的有效性。

机载激光武器跟踪瞄准精度、误差源及控制分析

对机载激光武器跟踪瞄准精度要求进行了分析,给出了复合轴的控制结构,具体分析了跟踪瞄准的误差源,采用Matlab/Simulink对复合轴伺服系统进行仿真研究。仿真结果表明,系统动态性能良好,跟踪精度和扰动抑制具有较好的效果,复合轴伺服系统在机载激光武器跟踪瞄准系统中是一种十分有效的控制结构。

高速高精度叠层直线运动控制系统

在分析粗精动控制系统的耦合及轨迹分配等问题的基础上,介绍叠层试验台高速高精度直线运动的实现: 采用永磁直线交流电动机驱动粗动台,粗动台行程大但带宽较低;音圈电动机驱动精动台,精动台带宽高但行程较小。用绝对空间闭环方式实现试验台的粗精运动控制,这种方法可以忽略粗动台对精动台的惯性力扰动,精动台直接跟踪给定轨迹,粗动台跟踪精动台的运动轨迹防止精动台发生运动饱和。试验结果表明,精动台显著提高了系统的定位和跟踪精度,该控制方法使叠层试验台的高速高精度运动得以方便实现。

机载光通信复合轴光路优化设计和跟瞄技术研究

根据机载激光通信的环境和链路距离,采用光电粗精复合轴结构,提出一种双探测器、双光轴机载激光通信复合轴捕获跟踪瞄准系统方案.对整个系统的光路结构进行了分析和优化设计,使粗跟踪精度达120μrad,精跟踪系统带宽大于300Hz,执行动态范围达5mrad,跟踪精度达3μrad,并成功实现通信距离17.5km、通信速率1.5Gbps,误码率达1E-7的飞机对地面激光通信实验.

采用改进Mean Shift算法的移动机器人行人跟踪

为了提高移动机器人目标跟踪系统在复杂环境中的跟踪性能,提出在双层定位机制下采用基于自适应核函数的Mean Shift算法实现目标跟踪。利用射频识别器件(RFID)检测携带标签的目标,实现外层粗定位并确定感兴趣区域(ROI);在内层则根据对视差图的ROI的处理结果确定初始搜索窗口,然后应用基于自适应核函数的Mean Shift算法在从立体相机获得的左图中应用基于自适应核函数的Mean Shift算法实现对目标的精确定位。自适应核函数由目标的区域特征与Epanechnikov函数相融合构成,克服了目标边缘处背景像素对目标颜色概率分布的影响。与传统的Mean Shift算法相比,所提方法在同色背景干扰下仍能准确跟踪目标。另外,RFID限定了图像搜索范围,节省了运算开支,图像处理的平均时间为62.11 ms/frame,满足实时跟踪的要求。实验结果表明,该方法可实现移动机器人在同色背景干扰、遮挡、目标快速移动等情况下的目标跟踪。

量子导航定位系统中光学信号传输系统设计

基于量子导航定位系统的工作原理和过程,设计了其光学信号传输系统,分析了系统中的部件特性及选型.在给定的相关参数及期望性能指标下,结合各关键部件的特性设计了光学信号传输系统的具体实现方案,包括捕获跟踪瞄准系统中的光学天线、二维转台、粗跟踪探测器、快速反射镜、精跟踪探测器及HOM干涉仪中的单光子探测器,为量子导航定位系统中光学信号传输系统仿真实验平台的建立和硬件系统的实现,以及定位精度的进一步提高打下了基础.

一种粗细粒度结合的动态污点分析方法

针对当前污点分析工具不能兼顾速度和精确度的缺陷,研究并实现一种粗细粒度结合的二进制代码动态污点分析方法。对比粗粒度污点分析和细粒度污点分析的实现过程,提出两者结合的新型分析框架。预先在线执行粗粒度污点分析以筛选有效指令,之后离线执行细粒度污点分析以计算污点信息。根据粒度的差异分别建立粗细粒度污点数据的引入标记方法,制定粗细粒度条件下的数据流和控制流传播策略,设计离线轨迹记录结构作为粗细粒度污点分析的传递文件。在原型系统上的测试结果表明,该方法通过在线粗粒度模式保证了污点分析信息采集的快速性,同时采用离线细粒度模式以合理的时间消耗提升了污点分析的精确度。

CTF定位策略下基于多特征的智能机器人目标跟踪

针对复杂环境下机器人目标跟踪问题,提出由粗到精定位策略下基于多特征的智能机器人目标跟踪方法.该方法首先利用射频识别系统实现目标粗定位,然后采用自适应模板匹配算法、改进核函数的连续自适应均值飘移算法及扩展卡尔曼滤波算法提取目标头肩形状、衣服颜色与运动特征,实现精确定位.最后根据人机运动状态设计基于模糊规则的智能调速控制器,实时自动调整机器人的基准线速度与转弯增益,以稳定跟随运动目标.实验结果表明,该方法能有效保持人机之间的安全距离,对遮挡、相近颜色背景干扰及目标突然转弯的跟踪问题有较强的鲁棒性.

适用于现场可编程门阵列I/O通道的可编程延时单元结构设计方法研究

本文对FPGA芯片输入输出通道模块的可编程延时单元设计方法进行了研究,针对可编程延时单元所需的延时调整范围广、延时调整精度高、延时级数多的特性,提出了一种输入输出信号时序可调整的结构设计方法,以满足总线信号边沿对齐或电路建立与保持时间的要求.所设计的延时链采用粗调延时单元与细调延时单元相结合的方式提高精度和覆盖范围,并在较少的控制向量下,实现了45级延时.延时链延时步进精度为100ps,延时最大值为4.58ns.其功耗和面积分别是传统反相器链结构延时单元的34.5%和55.9%.

单探测型复合轴系统粗精指向对准的研究与实现

与双探测型复合轴系统相比,单探测型复合轴系统具有结构简单、成本低、可靠性高等优点,但它的控制解耦复杂程度是一大技术挑战。在激光对抗领域的高精度跟瞄系统中,控制解耦的复杂程度主要体现在粗精带宽的解耦匹配及粗精指向对准两个方面,文中重点突破技术核心难点之一——主子轴的对准关系转换问题,它的准确度决定了跟踪与瞄准的系统误差实时修正是否最优,直接影响到跟瞄精度。以两种常用的单探测型方式为例,阐述了单探测型复合轴系统组成原理,主子轴指向对准的重要性,并提出采用数据最小二乘拟合计算与专用仪器验证相结合的方法,实现高精度对准参数的确定。通过将解耦矩阵与控制器融合,实时进行粗精解耦控制来实现高精度跟瞄。外场试验测试和验证结果表明,该方法准确度达到系统要求,满足单探测型复合轴系统精跟踪优于2″的使用要求,并验证了单探测型复合轴系统能达到很好的跟瞄效果。

自由空间光通信APT系统仿真

高精度、宽带宽的激光捕获、对准和跟踪(APT)技术是自由空间激光通信的关键技术。简要的分析了APT系统的工作原理,建立了仿真的数学模型,利用Simulink语言,实现了卫星激光通信中APT过程的动态仿真,在此基础上设计了星际激光通信复合轴APT综合模拟实验系统。由该系统得出的有效抑制带宽为200～300Hz,经过粗、精两环抑制后的振动残差为1.2μrad,通过实验获得的数据与理论分析一致。仿真结果为系统的设计以及系统的可靠性提供了保证,为进一步发展空间激光通信技术提供了理论依据。

无线光通信ATP演示实验系统

针对空间无线光通信中捕获、瞄准和跟踪(ATP)技术的粗跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,为项目进一步工作提供基础,搭建了无线光通信ATP演示实验系统,分别对粗、精跟踪子系统进行了详细的介绍,利用该系统进行了运动目标的模拟跟踪实验。结果表明:粗跟踪可将运动误差控制在200μrad之内,使光目标始终维持在精跟踪视场内,精跟踪可将系统误差控制在15μrad,可满足通信需求。

粗细尺度耦合粒子滤波在多目标跟踪中的应用研究

文章提出了一种进行多目标跟踪的高效率粒子滤波器算法。它利用粗细2种尺度耦合采样信号,粗尺度采样降低算法计算的复杂度;细尺度采样来保证精度,同时不用重采样来消除粒子滤波的退化现象。对信号经过粗细2种尺度处理以后,再用基于MCMC方法的Metroplis-Hasting采样得到多目标系统的最大似然函数参数后验满条件的分布,并对多目标系统进行实时跟踪。仿真表明该算法在处理多目标跟踪问题时具有高效率和精确性。

空间激光通信中复合跟踪技术研究

空间激光通信前提是信标光束的精确对准,因此复合轴的跟踪技术是关键,粗精复合的耦合性问题成为研究重点。设计了一套基于单探测器复合轴的跟踪系统,对其原理及关键技术进行阐述,采用粗跟踪配合补偿精跟踪偏转量的方法,解决了耦合性问题,并完成伺服控制系统设计。搭建实验系统对跟踪性能及指标进行验证,实验结果表明,在±0.25°@0.1Hz扰动下系统跟踪误差控制在1个像素之内,跟踪误差均方根为0.13,结合实际条件知,系统像元角分辨率22μrad,故系统整体跟踪精度优于3μrad,可实现对信标光的精确跟踪,满足空间激光通信的应用需求。

一种适用于双块式无砟轨道轨排粗调的方法

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排粗调的质量与效率十分重要,很有必要探索出一种高效率高质量的轨排粗调方法:在底座板外侧或支承层边缘上埋设轨道基准点,用全站仪精确测量其三维坐标,结合轨道几何参数计算轨道基准点相对于参考轨设计位置的几何偏距,粗调中使用道尺结合几何偏距指导轨排粗调。实际施工应用表明,该粗调方法成本低、精度高、受现场条件影响小,能极大地提高后期轨排精调作业效率。

一种新型超声波塑焊电源的研制

介绍了超声换能器的基本性质、主电路的原理,采用新型的基于DDS-PLL技术的复合频率跟踪策略,实现逆变输出功率因数接近为1,以IGBT功率器件构成的全桥移相功率控制方式,实现输出功率可进行调节,同时系统具有各种保护功能。试验证明,所研制的用于功率超声塑焊的智能化电源,能实现频率快速、准确地自动跟踪,而且工作性能稳定可靠,输出功率调节方便,具有效率高、实用性强等特点。

隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术

研究目的:以柳林隧道无砟轨道工程为例,阐述了隧道内采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术,如CPⅢ点的测设技术、轨排组装、粗调、轨道精调及混凝土浇筑等,这些关键技术对保证无砟轨道的施工精度起到了关键作用,可为类似工程提供借鉴。研究结论:无砟轨道工程建设中,控制各道工序的精度是关键;轨道铺设施工的前提有可满足精度要求的测量控制网;但实际施工质量取决于粗调、精调和混凝土浇筑质量;在保证轨向锁定器、支腿螺柱、精调轨检系统调整精度的条件下,开展程序化、规范化施工也是确保无砟轨道施工质量的关键。

一种双块式无砟轨道线型粗调与精调施工方法

本文以武广高速铁路双块式无砟轨道工程为例,利用便携电脑、徕卡全站仪、轨道精调系统与GRP3000轨检小车进行了无砟轨道粗调与精调工作,探讨并提出一种快速的精调与粗调作业方法,有效保证了轨道几何状态的高精确性和高平顺性。总结了在粗调与精调施工过程中所遇到的一些问题及解决办法,可减少人力成本,提高作业工效,为同类工程提供参考。

高原高寒地区无砟轨道施工测量技术

兰新铁路第二双线某标段地处西北强风区,使得施工测量处于低气温、低气压的施工环境中。工程实施中,双块式无砟轨道施工测量的精密网加密、CPⅢ网测量、轨排粗精调等均需采取特殊的施工措施;精密测量仪器需架设在稳定性好的地点,避免各种极端环境因素所带来的不利影响;轨排精调后宜尽早浇筑混凝土,如果轨排因气候因素受到外部扰动,或环境温度变化超过15℃时,必须重新检查确认合格后方能浇筑混凝土。