二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术

库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光传递环节多,跟踪模型复杂。针对这两个问题,首先,对比了3种传统库德光路,选择二次成像型库德光路并对其进行设计,通过设计使后续子光路光学口径减小,利于后续子光路轻小型化设计;随后,对二次成像型库德式激光通信终端的跟踪模型进行推导,通过反射镜矩阵和坐标变换建立跟踪模型,并用Matlab-Simulink对跟踪模型进行仿真;最后,通过地面试验,对终端的跟踪性能进行测试,实测方位跟踪最大脱靶量为84.65μrad(3σ)、俯仰最大脱靶量为56.33μrad(3σ),满足通信要求的150μrad(3σ),二次成像型库德结构和跟踪模型可满足星间激光通信粗跟踪捕获和跟踪要求。

库德式激光通信终端粗跟踪技术

在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器(CCD)探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的控制算法,搭建实验测试系统验证了该算法在瞄准、捕获和跟踪过程中的性能。结果表明:利用实测数据对测角模型进行静态验证时,计算精度的均方根误差优于9μrad;加入角速度0.1°/s、幅值0.1°的正弦扰动信号进行跟踪测试时,实测动态跟踪误差的标准差优于21μrad(1σ),满足激光通信对于粗跟踪单元50μrad(1σ)跟踪精度的需求。

基于水云模型的Sentinel-1A双极化反演植被覆盖区土壤水分

根据开展的景县地区玉米农田主被动微波遥感协同反演土壤水分监测试验,提出利用FY-3 B WMRI被动微波数据计算微波极化差异指数(MPDI),建立了植被层含水量反演模型,去除植被含水量对于农田土壤水分反演的影响,然后结合植被层含水量反演模型和水云模型,以及Sentinel-1A主动微波数据和部分实测样点土壤体积含水量数据建立植被覆盖区农田土壤水分半经验反演模型,最后验证分析Sentinel-1A VV/VH不同极化条件下土壤水分反演模型的精度。结果表明:VV极化条件下土壤水分反演模型反演精度为R^2=0.7422,RMSE=0.0674 cm^3/cm^3,MAE=0.0305 cm^3/cm^3,MaxE为0.1196 cm^3/cm^3,MinE=0.0024 cm^3/cm^3;VH极化模型为R^2=0.1898,RMSE=0.0768 cm^3/cm^3,MAE=0.0474 cm^3/cm^3,MaxE=0.1933 cm^3/cm^3,MinE=0.0190 cm^3/cm^3。研究区VH极化模型反演值存在普遍偏低现象,VV极化模型土壤水分反演结果优于VH极化模型。VV极化方式具有更强的穿透性,受到植被层衰减作用影响较小,对土壤水分含量变化也更为敏感。建立的VV极化条件下土壤水分反演半经验模型能较好地表征研究区土壤水分空间分布情况。

激光与经纬仪高精准对接技术

激光发射系统中激光与经纬仪高精准对接保证了激光的高精度定向发射,针对激光器与经纬仪机下对接方式,从理论上建立整体坐标系下基于库德光路传导激光的库德镜空间归一化模型,精确标定激光在各库德镜空间中的位置及其变化,通过该模型提出内场分级、外场秒级的激光与经纬仪高精准对接技术,结合某长波激光发射系统进行实验验证,可实现激光与经纬仪2″以内高效精准对接,从工程上验证了该技术的正确性和实用性,为该类型激光对接提供了技术支撑。

地平式太阳望远镜库德焦面指向跟踪误差建模研究

为提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度,首先仿真了库德光路中主光轴、方位轴、高度轴和消旋轴不同心时在焦面上引入的跟踪误差,分析了库德焦面指向跟踪误差的复杂性,这一问题无法用夜天文望远镜卡焦指向模型解决。然后提出了一种基于机器学习的支持向量回归方法构建太阳望远镜库德焦面的指向跟踪模型,并在1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)进行了实测建模和实验验证。实验结果表明,在模型改正之前,1 m新真空太阳望远镜在库德焦面的指向误差最大值为650.55″、均方根(Root Mean Square, RMS)为115.88″,30 min跟踪误差为6.46″;模型改正之后,指向误差最大值为25.02″、均方根为3.98″,30 min跟踪误差为1.10″。由此可见,基于机器学习的支持向量回归建模方法能有效提高地平式太阳望远镜库德焦面的指向跟踪精度。

云模式下空间坐标转换系统设计与实现

针对传统坐标转换系统平台支持的坐标系类型少、转换效率低、服务支撑方式和能力较弱等问题,结合CGCS2000国家大地坐标系在全国各省、市、区县虽然完成过渡,但仍有诸多存量数据未完成转换工作的实际情况,兼顾近年来互联网地图厂商自定义各种各样的坐标系的现状,该文以CGCS2000国家大地坐标系为中心,研究CGCS2000和WGS84、北京54、TIANDITU和BAIDU等多种坐标系平面坐标、经纬度坐标之间的转换方法。基于坐标转换方法设计开发一套云模式运行的空间坐标转换系统。该文设计开发的坐标转换系统同传统方式相比,在坐标转换系统类型支持度、批量转换效率、数据即服务(Data as a Service,DaaS)及应用即服务(Software as a Service,SaaS)等多样化服务提供方面有一定的提高,为地理信息科学研究工作者坐标转换需要、大体量批量坐标转换需求,提供方便快捷的坐标转换服务。