可见光和红外传感器的飞行实验

可见光和近可见光传感器在研究阶段初期曾被广泛应用,后来,微波传感器的出现使其相形见拙。然而,在近期的大量新一代传感器的飞行实验中,这种传感器大有东山再起之势。本文将简要介绍可见光及红外等第一代传感器及其在机载实验中的使用情况,叙述从机械式到推扫式扫描仪再到非扫描传感器的发展过程。本文所提及的传感器均为法国及欧洲最新的传感器设备。     

视景增强系统模拟与实验结果

当今的飞行员必须应付越来越复杂的情况。在民航方面，最关键的任务是进近着陆和滑行，尤其是在恶劣的天气条件下，飞行人员的工作负荷很大。因此，DLR的飞行导引研究所提出了视景增强系统（EVS）的概念，它能提高飞行员的工作效能，增强安全度、还能给飞行员提供完善的态势感知。在本文之前，Doehler和Bollmeyer曾于1996年在所著的“用于障碍探测和视景增强的成像雷达的模拟”一文中给出了这一概念的几个单元。本文概述了DLR的视景增强概念以及研究方法（包括模拟和实验评估两部分）。首先介绍了用于视景增强研究的驾驶员在环路中模拟环境。采用对成像传感器（成像雷达与红外成像传感器）的实时模拟来补充现有的固定基地飞行模拟器。采用数据融合方法组合的不同等级的信息（如地形模型数据，经过处理的由传感器获取的信息、飞机状态矢量与经数据链传递的信息等）来产生增强的景像显示。本文的第二部分将给出一些实验结果。通过与Damiler Benz航空传感器系统公司合作，将毫米波成像雷达样机安装到试验车和试飞机上。迄今为止，这种复杂的HiVision雷达是性能最好的全天候传感器之一。本文示出了采用这一传感器所获得的图像，以及基于数字地形模型的数据融合处理的结果。最后给出一个短的录相片来结束本文。     

地球同步带SBV监视系统误差分析与观测数据仿真

以天基可见光(Space-Based Visible,SBV)传感器监视地球同步带为背景,分析了影响SBV传感器观测数据的各项误差源,给出了监视卫星星历误差和监视卫星与监视目标时间同步误差对SBV传感器观测数据误差预算的计算方法。在对各项误差进行仿真模拟的基础上,设计了SBV传感器观测数据仿真结构与流程,并定量分析了各项误差对SBV传感器观测数据的影响。     

推进剂泄漏自动检测

目前正在研制一种应用于地球至轨道的火箭发动机的氢泄漏自动检测系统。该系统由三个部分组成:一个传感器阵列,一个信号处理装置和一个诊断处理器。传感器阵列由放置在特殊的可能泄漏点和可能泄漏区域的独立的固态传感器组成。信号处理装置给传感器提供激励电源,并把传感器模拟信号转换为数字数据。诊断计算机对传感器的输出加以分析从而确定泄漏源和泄漏的量级。来自传感器网络的泄漏数据由软件知识进行解释并通过包含三维泄漏形象的图形用户接口显示出来。该系统的设计要求已被拓展到假定最终将应用于需要有大约72个测量点的航天飞机的主发动机。组装了一个实验性系统以验证该系统的工作性能。该系统包括实验性电子部件和数据处理运算软件。正在进行的一项试验,以评估在模拟发射前和飞行状态下该系统的工作情况。该实验系统由16个传感器的网络组成,这些传感器安装在模拟发动机部件试验台上。传感器的响应,定向及数据分析算法的性能用实验台中所产生的已校准的泄漏量来进行评估。一个飞行实验系统也正在研制之中,这个系统由8个传感器和能自主控制及记录数据的电子元件组成。     

BPR—3型压力传感器使用中应注意的几个问题

ＢＰＲ－３型压力传感器是一种结构较为特殊传感器，适用于高温动态压强的测量。本文介绍了这种传感器的结构特点其在固体火箭发动机动态压强测量时，热流，容腔，振动及冷却水等因素的影响。     

基于神经元的容错组合导航系统设计

本文讨论了容错组合导航系统中的多传感器信息融合问题，提出了一种用于多传感器组合导航系统信息融合的神经元方法。通过仿真实验，验证了这种方法的可行性，并分析了该研究领域所存在的问题，提出了可能解决的技术途径，并预测了未来的发展趋势。     

深空1号飞越一颗小行星

美国航宇局的深空１号探测器７月２８日从一颗小行星旁边飞过，从而完成了它的所有飞行目标。但由于可见光相机位置不当，飞越过程中没有拍到该小行星的可见光照片。不过红外成像装置还是拍摄到了一些照片。这次迄今为止离天体最近的飞越探测能得以实现，星上自主导航系统可以说功不可没。除可见光相机问题外，从遥测数据及姿态机动造成的无线电信号多普勒频移来看，这次飞越基本上是按要求进行的。星上的等离子体探测器及其它仪器有可能还获得了其它一些有价值的数据。深空１号是美国航宇局喷推实验室的一项计划，旨在验证未来行星际探测所…     

基于可见光与红外卫星图像融合的舰船目标检测

为解决现有基于可见光卫星图像的舰船目标检测算法在云雾遮挡、海岸干扰等复杂场景下的错检和漏检问题,本文在YOLOv5网络基础上,通过空间特征与谱段特征的联合提取提高网络性能,提出了基于可见光与红外卫星图像融合的舰船目标检测算法VI-YOLOv5。实验结果表明:双模态融合目标检测算法性能优于单模态目标检测算法,在交并比阈值为0.5的情况下,可见光+红外融合网络的平均精度达0.976,相较于单可见光网络提高了2.5%,相较于单红外网络提高了8.9%,有效缓解了复杂场景下出现的错检和漏检问题,验证了可见光与红外卫星图像融合在舰船目标检测任务中的有效性。     

通用智能传感器

本文概述一种生产灵活的通用智能传感器的方法,这种传感器可直接接口到微处理机,并可用标准的微电子生产过程来制造。文中对相应的电路及有关问题作了简介。     

卫星动量轮闭环系统的UIO双观测器故障诊断

本文对于卫星动量轮闭环系统提出了一种基于UIO双观测器的故障诊断方法,该方法通过分析观测器残差向量的变化来分离执行机构、传感器及系统参数故障,并且可以通过隔离观测器反映出传感器的故障模式.文中首先对闭环系统故障诊断特点、UIO故障诊断方法及卫星动量轮闭环系统进行了简要介绍;接着分析了UIO双观测器法应用的条件;然后引入卫星动量轮闭环系统的模型;最后通过仿真实验证明利用本文中所提出的方法可以成功地诊断并分离出执行机构、传感器及系统参数的故障,并在传感器故障时可以确定出故障模式.     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验，该传感器使用离轴３镜反射光学元件作为成像光学元件，使用分光镜划分谱段。离轴３镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率的无遮挡现场。３镜式像散透镜由２个非球面镜和一个球面镜组成，设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为３个可见光谱段、１个近红外谱段、１个中波红外谱段、１个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。ＣＣＤ探测器上具有１００     

面向自动驾驶仿真的虚拟LiDAR传感器建模

在自动驾驶仿真领域，虚拟传感器输出数据的精准度是仿真结果可靠性的重要保障。激光雷达（LiDAR）作为车辆环境感知的关键传感器，其采集的点云数据的准确性是实现车辆对三维环境理解的关键。但在虚拟环境中，通过3D渲染技术模拟的点云数据难以真实反映传感器在复杂工况下的变化规律。本文提出一种用于自动驾驶仿真的虚拟LiDAR传感器建模方法。该方法首先基于Unity 3D引擎构建LiDAR的几何测量模型。其次，结合真实传感器的衰变特性推导简化的LiDAR物理模型。最后，基于蒙特卡罗方法在随机模型上对仿真数据进行噪声模拟，从而实现高保真的LiDAR数据输出。所提出的方法可结合精细化的虚拟场景进行数据验证，实验结果表明：该方法能够有效地在虚拟环境下模拟LiDAR数据，从而应用于自动驾驶仿真算法验证过程。     

采用力外环的机器人运动和力控制

本文给出了采用力外环的机器人力控制的设计方案，利用高精度的六维腕力传感器在工业机器人Ｍｏｖｅｍａｓｔｅｒ－ＥＸ和ＰＵＭＡ５６２上进行该控制方案的实验研究。实验结果表明，采用力外环的机器人力控制方案其结构简单，通用性好，适合于各种不同用途的机器人力控制器投计。     

扩展二阶传感器自然频率的方法

本文提出一种扩展二阶线性系统传感器自然频率的有源校正网络法。这种传感器系统具有足够宽的通频带和足够小的相位响应误差。实验证明,此法可有效地提高传感器的精度和性能。     

表面温度传感器动态响应品质研究

本文提出了一种测定已安装的表面温度传感器动态响应特性的新方法。用一种叫做回路电流阶跃响应(LCSR)实验的方法在现场测试已安装的表面温度传感器(如表面热电偶等)的暂态响应。方法是用电流加热传感器。测量电流断开后传感器的暂态响应。把该暂志响应分析用数学方法转换成传感器对被测物体表面温度变化时的响应。并且给出了已安装的表面热电偶的响应时间,对表面热电偶传感器用阶跃热流实验验证了该方法。一般来讲,该方法提供了一种可靠的在现场测试已安装的表面热电偶的响应时间的手段。另外本文还分析了影响表面热电偶温度传感器动态响应的各种因素(如设计情况、安装条件等)。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验,该传感器使用离轴3镜反射光学元件作为成像光学元件,使用分光镜划分谱段。离轴3镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率高的无遮挡视场。3镜式像散透镜由2个非球面镜和一个球面镜组成,设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为3个可见光谱段、1个近红外谱段、1个中波红外谱段、1个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。CCD探测器上具有10000个元件用于可见光和近红外谱段,碲镉汞(HgCdTe)线列上具有960个元件用于中波红外和长波红外谱段。 试验结果表明这种多光谱传感器达到了设计目标,具有宽的光谱谱段(0.4～10μm),可见光、近红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为10μrad,在中波红外、长波红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为100μrad。所有谱段在尼奎斯特频率时视场中心总的MTF高于0.3。     

硅谐振式微传感器开环特性测试与数据处理

为了精确讣算出硅谐振式微传感器的谐振频率、谐振峰值和品质因数，根据硅谐振式微传感器的理论模型以及开环特性测试实测数据，通过分析讨论、仿真与实验从多方面比较了低通滤波与改进的最小二乘法等数据处理算法，并得到了整体最优的算法。所设计的相应程序为辟谐振武微传感器开环特性测试系统专用数据处理程序，同时本文讨论的算法也适用于其他类似的数据处理。     

空间预警系统对弹道导弹发射点战术参数估计方法

本文围绕空间预警系统对弹道导弹发射的探测和监视过程，根据地球同步轨道上的星载传感器获得的角测量及有关目标弹道曲线的先验信息，利用改进的Gauss-Newton方法解决了对发射点战术参数最大拟然估计问题，并采用Monte实验验证估计算法的一致性和有效性，且对发射点位置的估计误差进行了分析。     

查表法在温度遥测中的应用

利用热敏电阻作为测温元件，设计了相应的测温电路。传感器的非线性、互换性及传感器和测量电路的稳定性问题是最大的问题。文中介绍了采用计算机查表法实现温度测量转换，阐述了查表法的原理、结构设计、表格建立及实验结果。其方法是将传感器的变化曲线存入存贮器中，测量时，由计算机的Ｃ语言程序处理温度数据，由Ａ／Ｄ转换器输出直接查到的对应温度值。本法免去线性补偿的麻烦，简化了电路结构，有较高的测量精度。     

用于目标检测的多谱传感器技术

美国CT州的PAR政府系统公司收到一笔41.6万美元合同,要求在18个月内与Rome实验室合作研制出一种用于自动目标检测的多谱传感器技术,用于检测经过隐蔽或伪装的地面目标。这意味着,军方将有能力使目标识别变得更容易些。 多谱传感器采用电磁频谱的可见光和红外两大波段。该公司研制的内容是分别检测各波段的图像,一旦从全波段中采集到信息,研究其反射差异,即可识别是什么目标。例如,检测地面图像,水的颜色显深,草和植物呈另一种颜色,这些研究人员得以识别出有没有目标。在不