An On-Line Modeling Based Kalman Filtering Process for Time-Interval-Variable Sequences with Application to Astronomic Surveying

The problem of variable sampling time interval which appears in application of Kalman Filtering is analyzed and the corresponding filtering process with or without present transition matrix is suggested, then an application experiment for astronomical surveying is introduced. In this process, the known stochastically variable sampling time intervals play the roles as deterministic input sequences of the state-space description, and the corresponding matrix and (if needed) state transition matrix can be established by performing real-time and structure-linear system identification.

基于成像光谱仪的光亮度精确测量方法研究

为了快速精确测量平板显示器的光亮度,采用基于线性渐变滤光片的成像光谱仪进行了理论分析和实验验证,讨论了以线性渐变滤光片为核心的成像光谱仪的原理、结构及应用特点,建立了光源光亮度-输出灰度值的数学转换模型,以及基于LED积分球光源和分光光谱辐射亮度计的成像光谱仪光谱定标与辐射定标装置,得到了目标的光谱立方体数据,并计算出目标各点的绝对光谱功率分布曲线。结果表明,测量显示屏的相对示值误差小于3%,达到了国标光亮度测量所规定的一级测量精度要求,实现了对面光源光亮度的快速精确测量。该研究为优化显示器行业的质量控制和产品调控提供了有利参考。

基于多种统计模型的滤棒吸阻影响因素研究

吸阻(也称为阻抗、压降),指卷烟燃吸后烟气通过烟支的阻力强度。由于吸阻极大影响着消费者吸烟时的感官体验,因此,吸阻合格率是成型车间滤棒生产的关键指标之一。本文基于生产细支滤棒某成型机组生产过程中的实际数据进行统计分析,采用描述统计与推断统计相结合的方法,挖掘数据信息。分析结果显示,调整开松机速比和圆周能够及时有效地调节吸阻,且在其他因素不变的情况下,开松机速比和吸阻呈正相关,圆周和吸阻呈负相关。由于圆周也是滤棒工艺质量的重要指标,因此,本文建议在实际操作过程中,优先调整开松机速比以达到稳定吸阻的目的。

基于LVF的光谱测量系统

为了实时、快捷、无损获取作物生长信息,采用新型的线性可调谐滤光片(LVF)分光技术,研制了作物生长信息光谱测量系统。选取线性可调谐滤光片为分光单元,硬件系统单元采用线阵CMOS探测器,在驱动单元脉冲信号的作用下完成光电转换、存储和转移等功能,并采用USB数据采集板对光电信号进行AD转换。上位机界面采用MFC和OpenGL语言编程。在室内用卤钨灯光源对玉米叶片进行验证,试验表明该系统能够较好地实现玉米冠层反射光谱的实时检测,在玉米叶绿素快速诊断方面具有可行性,为作物生长监测设备的研发提供了有力支持。

基于LVF的纺织品光学性能测试方法研究

提出了一种以线性渐变滤波片(LVF)作为分光器件的纺织品光学性能测试新方法。该方法采用多通道自扫描光电二极管阵列(SSPA)作为光电探测器,特点是一次完成对纺织品在全波段对光的透射和反射性能的综合评价。设计了实现该方法的测试系统,进行了纺织品实测实验,试验结果验证了该方法的实用性。

基于LVF-NIR的樱桃可溶性固形物含量无损速测模型的建立与优化

目的建立基于便携式近红外光谱仪的樱桃可溶性固形物含量无损快速定量检测模型,从而实现樱桃品质的无损快速检测。方法以北京通州产红灯樱桃、黄玉樱桃为研究对象,采用便携式线性渐变分光近红外光谱仪采集光谱数据,并采用折光仪测定其可溶性固形物含量;采用偏最小二乘回归结合全交互验证算法将光谱数据与可溶性固形物含量测定值建立定量校正模型,采用外部验证集对模型的预测性能做进一步测试。结果红灯樱桃可溶性固形物含量模型的RC2、RMSEC、RCV2、RMSECV、RPD分别为0.9194、0.79、0.8920、0.92、3.54,黄玉樱桃可溶性固形物含量模型的RC2、RMSEC、RCV2、RMSECV、RPD分别为0.8618、0.76、0.8246、0.86、2.70;两种樱桃可溶性固形物含量合并模型的RC2、RMSEC、RCV2、RMSECV、RPD分别为0.9125、0.81、0.8946、0.89、3.38。结论基于便携式线性渐变分光近红外光谱仪数据所建校正模型具有较好的准确度,可满足樱桃可溶性固形物含量的无损快速检测需求。

基于LVF的高光谱成像仪研制及应用

传统的线性渐变滤光片型高光谱成像仪,把线性渐变滤光片置于探测器窗口前,因线性渐变滤光片与探测器焦平面的位置差异,会产生光谱分辨率降低等问题。为了解决这个问题,设计了基于线性渐变滤光片的高光谱成像仪样机,整个系统包括望远系统、线性渐变滤光片元件、中继系统和探测系统四部分。将线性渐变滤光片置于望远系统的焦平面上,中继系统把线性渐变滤光片成像在探测系统靶面上,使线性渐变滤光片与探测系统焦面重合。高光谱成像仪系统的光谱范围为400~700 nm,谱段数为31,光谱分辨率为10 nm,视场角为±8°,焦距为55 mm。搭建样机并开展光谱定标与应用实验,效果良好。相比传统采用棱镜或光栅分光的高光谱成像仪系统,该系统省去了准直系统,具有体积小、重量轻、光通量大的优势,可为高光谱成像仪的小型化提供参考。

APF直流侧电压的变论域模糊线性自抗扰控制

针对模糊线性自抗扰控制的缺点,提出变论域模糊线性自抗扰控制。该控制可根据误差以及误差变化率调整模糊控制的输入输出论域。因此,所提出的控制方法可在不增加模糊规则数目,不改变隶属度函数的情况下,提高模糊线性自抗扰控制的稳态精度。仿真结果和实验结果表明:相对于有源电力滤波器(APF)直流侧电压的模糊线性自抗扰控制,所提出的变论域模糊线性自抗扰控制具有更快的响应速度,更高的稳态精度以及更小的总谐波失真(THD)。

基于双高斯的紧凑型偏振光谱成像方法设计与研究

对目标进行更多属性信息的获取,是光学传感器不断追求的目标。偏振属性探测和传统光谱成像技术相结合的偏振光谱成像技术具有分辨“异物同谱”、实现“目标凸显”、“动态调节”、“耀斑抑制”的能力,蕴藏非常重要的应用潜力。目前的偏振光谱成像系统存在诸多的缺点,如结构复杂、体积大、通道串扰、多维信息提取繁琐等问题。针对上述问题,提出一种基于线性渐变滤光片(LVF)和像素化偏振调制的紧凑型偏振光谱成像方法。涉及关键技术有:基于高光谱分辨率需求与短焦距约束,采用双高斯结构作为初始光学结构,并通过参数设计进行光学系统的仿真与实现;采用LVF作为分光元件,进行参数设计与验证,与像素化偏振调制探测器在像面上进行耦合,实现光谱信息与偏振信息同步获取。基于上述技术路线进行了样机集成,在实验室暗室对系统样机进行光学指标测试,最终指标为:工作波段:430~880 nm,空间分辨率:0.22 mrad,光谱分辨率为:10 nm,四偏振态同步获取,系统传递函数:0.547,偏振探测精度:89.4%,光机系统总尺寸:45 mm×45 mm×80 mm。在室外进行推扫实验,成像效果良好,中心波长不同偏振态下的单色图有较明显的强度变化;对全局图像进行多维信息提取与融合,不同地物的特征光谱曲线有明显的波谱差异,满足预期设计目标。该方法突破了传统偏振光谱成像技术路线的缺点,为偏振光谱成像多维信息获取提供了一种新型且有重要应用价值的方法。

一种基于加性潜变量的扩维卡尔曼滤波方法

现有面对非线性系统所设计的卡尔曼滤波器的性能常随着非线性程度的增强而逐步退化。为了弥补扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波在线性化过程中的不足之处,文中针对一类由线性项和非线性项累加组成的强非线性系统,建立了一种基于潜变量的扩维卡尔曼滤波方法。该方法将非线性项定义为原始系统的潜变量,并建立了关于潜变量的线性动态关联模型,将潜变量扩维到系统原始的状态变量中,从而建立以原始变量和潜变量为基础的线性系统模型。最后设计出该类系统的高阶扩维卡尔曼滤波器,并经过MATLAB仿真验证了新设计滤波器的有效性与准确性。

小型线形可变滤光片分光的可见成像光谱仪及其特性研究

本文设计了一种使用线形可变干涉滤光片的小型成像光谱仪。使用CCD摄像头作图像传感器 ,通过微动平台带动线形可变干涉滤光片 ,横向扫描通过面阵CCD的每个像元 ,每扫描一步所得到的总体图像中不同列的像元是由不同波长的单色部分像元组成 ,随着扫描步进 ,这些单色部分像元的波长随之变化 ,最后采用图像重构的方法得到一系列单色图像 (可见光波段 40 0～ 70 0mn)。扫描间隔由所需的单色图像的光谱分辨率和各单色图像间的波长间隔来确定。经过试验证明 ,此成像光谱仪充分利用了线型干涉滤光片的性能 ,其光谱分辨率为 16nm ,同后者的光谱带宽相差无几。仪器的空间分辨率由成像系统和CCD来确定。该仪器装置具有结构简单 ,高空间分辨率 ,较高光谱分辨率 ,扫描速度快等特点。通过一个伪装识别试验 。

基于卡尔曼滤波的PWM变量喷雾控制研究

构建了一套可采集测量喷头喷雾压力数据的PWM变量喷雾实验平台,通过喷头压力与流量关系特性,经卡尔曼滤波算法得出喷雾瞬时流量数据,并对其积分得到喷雾流量。设计了一种自动分段线性拟合方法将滤波后得到的喷雾流量与PWM信号占空比相关联,最终建立PWM喷雾流量模型。在喷雾压力为0.2、0.3和0.4 MPa条件下,对各喷雾流量模型进行喷雾流量控制精度实验,实验表明3种压力条件下所建立的PWM喷雾流量模型决定系数R2均在0.995以上,喷雾流量控制误差在±6%范围内,说明该方法可以为快速、在线建立喷雾控制模型提供参考。

空间光学薄膜技术

随着空间技术的快速发展,光学薄膜技术在我国空间技术中的应用越来越显著,应用领域也越来越广泛。本文概述了目前光学薄膜技术在我国空间技术领域的应用情况以及未来可能的应用领域。鉴于空间环境的特殊性,光学薄膜技术在空间的应用具有特殊的要求,总结了空间环境对于光学薄膜的特殊要求。最后,介绍了表面工程技术重点实验室近年来研究的各类空间用光学薄膜,包括红外滤光片、闪电探测用超窄带滤光片以及线性渐变滤光片等的研究情况及研究结果。

高色散系数线性渐变滤光片的研制

采用双离子束溅射物理沉积方法,通过修正线性渐变沉积速率制备了高透过率、高色散系数的线性渐变滤光片。在不同材料的膜厚修正过程中,通过匹配高低折射率材料的线性渐变趋势来减小两种材料的失配误差。利用微小光斑测试方法获得了线性渐变滤光片的线性渐变光谱数据,使用扫描电子显微镜表征了滤光片的表面形貌及微观结构。测试结果表明：制备的线性渐变滤光片各个位置的中心波长峰值透过率均达到85%以上,其工作波长为650~1 050nm,中心波长的线性变化率为20nm/mm,线性度误差在5nm以内,带外截止度在0.1%以下。制备的线性渐变滤光片不仅具有好的光谱特性,也具有良好的稳定性,完全满足滤光片在空间应用时对小型化、集成化和稳定性的需求。

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流。控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果。而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法。考虑到APF的数学模型在dq坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律。最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验。试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果。

多光谱带通线性渐变滤光片的研制

线性渐变滤光片是一种特殊的滤光片,它的中心波长是随着在滤光片上位置的不同而变化的。采用离子束辅助沉积技术研制的线性渐变滤光片在0.4～1.1μm波段有10通道,平均透射率从77.5%增加到97.4%,在基板的中间任一位置只透过0.4～1.1μm内的一种特定波长的光。同时讨论了膜厚均匀性对线性渐变滤光片光谱性能的影响,计算表明镀制线性渐变滤光片时,在一定的配置下基片具有最佳的尺寸大小。

星模拟器多星等模拟方法研究

根据星模拟器对真实星等模拟的需求,结合星模拟器工作原理,优化设计了一种高成像质量星模拟器光学系统;建立了星等能量计算模型,实现了星等能量的理论计算;提出一种两片线性渐变密度滤光片组合的多星等模拟方案,实现了多星等能量的高精度连续调节;软件仿真结果验证-2~6等星星等模拟误差均小于±10%,满足真实星等的模拟要求,为星模拟器的真实星等模拟提供一种设计思路。

线性渐变滤光片透过率实时测量系统

为了能够在大动态范围内精确分析线性渐变滤光片的透过率，文中研制了一种基于虚拟仪器的全自动线性渐变滤光片透过率检测系统，采用相关检测技术，测量在大动态范围内滤光片的透过率．测量系统硬件部分由光源模块、样品操作控制模块和信号采集模块三部分组成，软件基于LABVIEW开发平台编制．该测量系统能够对渐变滤光片的透过率进行单点测量和多点扫描测量．单点重复性测量误差小于0．1％．扫描测量透过率动态范围可达0．001％～100％．

线性等式约束下的纯方位目标运动分析

对于匀速直线运动的声源目标,为了缩短解算目标运动要素的时间,提高解算目标运动要素的精度,本文利用距离特征量导出了不同时刻间的目标距离关系,并将该距离关系转化为状态变量的两种线性约束,即硬约束和软约束。结合伪线性法,给出了两种改进的Kalman滤波算法,在理论上证明了硬约束条件下的状态估计优于软约束条件下的状态估计,软约束条件下的状态估计优于无约束条件下的状态估计。数值模拟和实验验证表明了新方法的可行性和有效性,随着目标方位方差变大,新方法的收敛时间和精度越来越优于经典方法。

可变带宽线性相位FIR滤波器的设计和实现

研究了一种具有稳定相频响应的可变带宽线性相位FIR滤波器的设计和实现。提出了一种基于加权最大误差最小化准则的线性规划方法来设计可变带宽线性相位FIR滤波器。通过利用一种特殊可变滤波器结构,将整个可变带宽滤波器的转移函数表示成定系数线性相位子滤波器的加权线性组合,这里权值直接由带宽所决定。文中基于最大误差最小化准则建立加权误差函数,并利用线性规划方法来求解优化的滤波器系数。该方法避免了复杂的矩阵运算,计算量较小。应用这种滤波器的优点在于只有一个由带宽所决定的可变参数,更新机制简单。仿真实验结果证明了这种可变带宽线性相位FIR滤波器的有效性。