图像式角位移测量技术研究进展与展望

图像式角位移测量技术是采用数字图像处理技术实现光电位移精密测量的新兴技术。因其较传统莫尔条纹技术更能在小尺寸光栅码盘下实现高精度、高分辨力的角位移测量,已成为当前的研究热点之一。为了进一步研究图像式角位移测量技术,本文系统的对现有的使用图像探测器的测量技术进行了分析,总结了国内外发展现状的优缺点,并对图像式角位移测量技术的发展进行了展望,为高精度高分辨力角位移测量技术的研究提供依据。

基于重复-自抗扰控制的航空光电稳定平台控制系统设计

分析了航空光电稳定平台模型并利用电流环使平台模型简化为K/s。阐述了影响平台稳定性的扰动以及抑制扰动的方法。介绍了平方滞后超前控制原理及其优缺点。根据重复控制器以及自抗扰控制器的优点,将它们组合搭建控制系统,并在振动平台上进行速度稳定和目标跟踪试验。结果表明:与传统的控制器相比,用本文控制方法得出的扰动隔离度至少提高了6.28dB;所设计的系统在符合工程需求的范围内,具有很强的实用性和鲁棒性,对实际工程控制器设计具有一定的参考价值。

随机振动响应下空间相机支撑结构设计与试验

针对某高分辨率空间相机结构随机振动加速度响应大的问题,对空间相机支撑结构进行了优化设计。(1)建立了基于随机振动响应分析的数学模型,推导了随机振动均方根响应表达式;(2)基于三点定位原理和双脚架柔性结构原理设计了相机支撑结构,以相机安装点RMS值最小为目标,基频作为约束,建立了相机支撑结构随机响应优化模型,对支撑结构柔性环节位置进行了尺寸优化设计,采用MSC.Patran&Nastran有限元分析软件对优化处理后的支撑结构进行了工程分析,相机安装点随机响应RMS值最大19.6 grms;(3)对相机支撑结构进行了随机振动试试验。结果显示:有限元分析结果与试验测量数据符合的较好,最大相对误差为8.2%,所设计的空间相机支撑结构满足空间相机使用要求,验证了所采用优化方法的可行性。

基于背景特征点匹配的视频稳像

针对特征点在前景运动物体上会严重影响运行矢量准确性的问题,本文提出利用特征点分类的方法,通过计算KLT跟踪特征点,计算运动估计所得匹配点跟踪所得特征点之间的距离,并由MSAC算法不断更新前景特征点和背景特征点集,最后仅采用背景上的特征点进行全局运动估计,从而进行稳像。实验结果表明,本文方法稳像后视频平滑度更高,而且本算法的无定义区域明显减少,更利于人眼视觉感受。

基于兴趣区域的特征匹配的电子稳像方法

为提高电子稳像技术中运动矢量估计的准确性,采用基于兴趣区的特征点匹配进行运动矢量估计。该算法选取图像的兴趣区(ROI:Region of Interest)进行Harris的特征点检测,将ROI内的特征点稀疏化,利用SAD准则在相邻帧的特征窗内寻找匹配点对和距离准则剔除误匹配点进行逐帧运动补偿。实验结果验证了该算法的有效性。

基于高层LISA功耗模型的RISC处理器热量分析与仿真方法

为了优化集成电路芯片的布局封装,提高芯片性能及可靠性,对处理器级别的实时片上温度调节技术进行评估,给出了一种实时计算芯片单元模块功耗和温度的仿真方法.采用高层LISA功耗模型,得到RISC处理器上通用应用程序的实时功耗;利用芯片后端设计软件Cadence Encounter对芯片进行布局规划设计,获得RISC处理器的floorplan信息;将实时功耗、floorplan信息及芯片规格参数作为输入信息,利用HotSpot热量分析工具,实现对RISC处理器快速低代价的热量分析仿真.实验结果表明,利用该方法可以准确分析芯片的热分布,获得反映芯片在实际运行过程中热量分布的数据,为优化集成电路芯片的布局封装、分析芯片性能及可靠性等提供最直接的温度信息.

微流体流量分配网络的两种数值设计方法

比较了微流体流量分配网络的两种设计方法-电学比拟法和流体拓扑优化方法,并对以出口流量为设计要求的微流体网络进行了流阻极小为目标的优化设计。对于电学比拟法,探讨了管道长度和弯曲度以及流体雷诺数等因素对设计结果的影响;对于流体拓扑优化法,阐述了优化模型以及实现的具体形式。从设计面积和误差等方面对电学比拟法和拓扑优化法的结果进行了分析比较。针对设计误差,对电学比拟法提出了一种基于参数优化的修正设计方法,结果显示这种方法可以有效消除电学比拟法的设计局限性,有利于进行高效的大规模高精度微流体网络设计。

基于蒙特卡洛模拟的6-UPS并联机构的误差分析

根据6-UPS并联机构逆运动学模型,通过微分变换,构建了动平台位姿误差模型,由误差模型可知:动平台位姿误差来源于6个支杆长度误差和12个铰链中心的位置误差,共42个误差项。还建立了轴承间隙对万向节中心位置和复合球铰中心位置影响的随机误差模型,利用蒙特卡洛模拟分析了支杆长度误差和轴承游隙对动平台的位姿误差的影响,结果表明:当支杆长度误差服从均匀分布,铰链中心位置误差服从均匀分布时,动平台位姿误差近似服从正态分布,且动平台位姿对铰链轴承游隙的敏感度大于对支杆长度误差的敏感度。为6-UPS并联机构的误差分析提供了一种方法。

循环神经网络多标签航空图像分类

由于航空图像背景复杂,包含的物体类别多样,航空图像分类任务仍然面临困难。针对传统航空图像多标签分类算法准确率低、泛化性差的问题,本文提出了一种基于循环神经网络多标签航空图像分类方法。首先,采用超像素分割获取图像的低层特征,通过注意力机制生成注意力特征图;接着,采用交叉验证的方式获取最佳的图像尺度,将多尺度注意力特征图嵌入卷积神经网络中对图像进行特征提取;最后,采用改进的双向长短期记忆网络挖掘标签之间的相关性,改进的双向长短期记忆网络增加了输入门到输出门之间的连接,使输入状态可以更好地控制每一内存单元输出的信息,并且将遗忘门和输入门合并成单一的更新门,使得改进的双向长短期记忆网络可以学到更长时期的历史信息。结果显示,在图像变换尺度为1,1.3,2时,模型在UCM多标签数据集上的精确率和召回率分别达到了85.33%和87.05%,F1值达到了0.862。本文方法相比于原始VGGNet16模型,精确率提高了7.25%,召回率提高了8.94%。实验表明,该方法可以有效提高航空图像多标签分类任务的准确率。

应用线性霍尔的小卫星飞轮高精度速度测量算法

为了实现反作用飞轮速度的高精度和高可靠控制,围绕基于线性霍尔传感器的飞轮控制系统展开了研究.介绍了线性霍尔传感器速度检测原理,提出了一种实时的速度和位置解算算法.该算法首先对霍尔信号在线标校;通过间接计算反正弦的方式,提高位置解算效率,从而实现位置的实时解算;通过选取最优霍尔信号曲线,提高位置计算精度.实验结果表明:在高转速时,飞轮速度控制精度优于1 r/min;在低速时,速度控制精度优于1.5 r/min,零转速控制精度达到了0.3 r/min.

飞轮扰动下大口径长焦距光学成像系统的视轴误差的分析与试验

为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。