全极化散射计极化失真误差校正方法

全极化散射计是一种新型微波散射计，可以同时测量目标的同极化和交叉极化散射系数.一方面能够解决传统散射计在海面风场反演中的风向模糊问题，提高海面风场测量精度，另一方面交叉极化散射系数可以有效提高海面风速测量范围，解决台风灾害监测和预报问题.利用全极化散射计数据进行高精度海面风场反演，首先需要解决全极化散射计系统极化失真误差导致无法准确测量目标不同极化散射系数的问题.本文基于全极化散射计信号模型推导了极化失真误差影响下极化散射系数模型，并对极化失真误差影响进行了定量分析.在极化散射系数模型基础上，通过引入海面散射特性假设和极化定标技术推导了极化散射系数校正模型.基于RADARSAT-2获取的不同区域海面全极化散射系数数据仿真误差影响下极化散射系数并利用该模型进行校正，结果表明该方法可以有效校正极化失真误差，显著提高极化散射系数测量精度.      

任意波形失真度的一种评价方法

鉴于失真度指标在评价波形总体质量方面具有的独特优势并获得广泛认可,在对任意波形失真度定义分析的基础上,提出一种使用波形非线性拟合方式进行任意波形失真度的评价方法.对于待评价的任意波形,首先通过模型平移,从时间维度上与被评价任意波形进行“相似拟合”,然后通过最小二乘拟合,在幅度上与被评价任意波形进行拟合,从而得到被评价任意波形的最佳拟合曲线,进而计算得到任意波形的失真度.实验结果显示,该方法具有较强的可行性与适应性,能够解决对于任意波形失真度的评价问题,并进而解决对任意波形以及任意波发生器的计量校准问题.      

基于单幅立式标靶图像的单目深度信息提取

针对在智能车中车载单目视觉系统已经检测到路面障碍物的情况下,计算障碍物相对于本车的距离问题,提出了一种仅利用单幅标靶图像且无需相机内部参数的图像深度信息提取方法．该方法利用一种放置于相机前方的立式标靶,建立图像纵坐标像素与实际成像角度之间的映射关系,结合投影几何模型实现实时深度信息的提取．依据立式标靶图像的特点,设计了包括标靶图像感兴趣区设置、模板匹配、候选点聚类、筛选及精确定位等处理的亚像素级角点检测及定位算法．实验结果显示,该方法具有较高的测量精度及实时性．相对于在路面摆放参照物的方法,该方法无需大标定场地且规避了数据拟合引起的误差．同时该方法标定只需一幅图像,过程简单,便于实际应用．      

基于平行直线的摄像机标定方法

针对视觉测量中摄像机镜头畸变对精度的影响问题,提出一种基于平行直线求解镜头畸变系数及摄像机标定的方法.考虑到空间直线在理想摄像机模型下的成像仍然是直线的特点,根据畸变对直线的影响,利用径向畸变的数学模型和参数分解的方法对径向畸变系数进行线性求解;仅存在切向畸变的点和理想点到主点距离相等,采用非线性拟合直线确定理想点的方法求解出切向畸变系数.对标靶点进行畸变校正,计算出摄像机内外方位参数.实验结果表明,该方法得到了准确可靠的标定参数.     

基于畸变影响的动态星模拟器星点位置修正方法

介绍了动态星模拟器工作原理及星点位置误差计算方法,提出一种基于星模拟器自身光学系统畸变影响的星点位置修正方法,根据星点位置修正原理,建立修正模型并推导出相应公式. 通过对动态星模拟器光学系统进行分析,在畸变曲线基础上利用Matlab拟合得出光学系统视场与星点位置修正量的关系曲线,通过确定星点位置修正临界视场并选取适当修正范围,根据公式对星点位置进行修正以满足星模拟器的设计指标,利用该修正方法能够有效降低对动态星模拟器光学系统畸变设计的要求,为动态星模拟器误差修正提供有效方法.      

固定发射率辐射温度计校准中的温度修正计算方法

主要对固定发射率的辐射温度计在校准时如何进行发射率偏差引起的温度修正值的计算方法进行了讨论。针对一般的修正计算涉及到在工作波段内对Planck公式进行复杂的积分运算,提出了引入有效波长的处理方法,大大简化了修正计算过程。在用有效波长对较宽波段(例如8μm~14μm)进行处理时发现,对于宽波段,同样也存在着一个有效波长,用该有效波长替代复杂的波段积分计算,可以使得对该波段的研究计算简化。采用有效波长的处理方法与积分处理方法相比较,处理结果符合性很好,证明了引入有效波长概念的处理方法是正确的。     

可移动模型校准航空γ能谱仪剥离系数的 修正方法研究

为解决可移动模型与现有大型航空模型校准结果之间的量值统一的关键问题,首先在现有校准方法的基础上,建立了可移动模型校准航空/车载γ能谱仪的方法;再通过专门研制的可移动模型开展试验,经可移动模型校准直升机载、固定翼载、车载等多种大型γ能谱仪试验,证明可移动模型校准结果满足国家计量标准的基本要求,校准航空/车载γ能谱仪的方法可行。进一步总结剥离系数随模型摆放距离变化规律的基础上,提出采用可移动模型校准航空γ能谱仪时,应对校准结果进行剥离系数修正,得到的结果在现有航空混合模型上的示值误差更小,修正后的剥离系数更加接近于现有航空模型的校准结果,并给出了可移动模型校准结果的修正方法和修正因子。     

基于Hausdorff距离的星图识别方法

提出了一种新的星图识别方法,这种方法的基本思想是首先从星敏感器中提取全部星图信息,把提取的星图组成一个待识别数据集合B,把全星图参考星库作为一个标准数据集合A,然后,计算2个数据集合A,B之间的相对Hausdorff距离,根据最小相对距离得到待识别星的位置,其中A, B分别由矢量坐标a,b构成.与传统的星光角距识别方法不同,这种方法充分利用了星敏感器中的所有星的空间结构信息,所以,它对各种噪声干扰具有很强的鲁棒性.半物理仿真实验结果表明,在具有强的随机噪声、星图畸变和一定数目的流星干扰情况下,这种方法具有很好的识别效果.     

空间背景光星模拟器系统设计

为实现星敏感器光信号的高精度标定需求,提出了一种具有空间背景光的星敏感器地面标定系统,解决了空间背景光对星敏感器光信号定标精度的影响,提高了星敏感器的标定精度.对空间背景光对星敏感器标定精度的影响进行分析,给出了具有空间背景光的星模拟器实现方案,设计了能同时模拟空间背景光和星点位置信息的星模拟器光学系统.结果表明,该系统全视场相对畸变小于0.01%,MTF在80lp·mm-1处大于0.5,达到了高精度指标要求.设计了一套空间背景光系统,通过对电流和可变光阑的控制,实现了亮度26倍变化.提出了一种基于像差补偿的星点位置修正方法,并给出了修正模型.利用徕卡T6100经纬仪和照度计,分别对星模拟器所在的星点位置误差和空间背景光亮度进行测试.结果表明,空间背景光亮度可实现26倍调整,在最高能量和最低能量下星模拟器星点位置误差精度<10",满足星敏感器地面标定要求.      

基于同步仿真的卫星姿轨控软件验证方法

传统的仿真系统一般采用Matlab/Simulink进行建模,Simulink模型可以在仿真环境下模拟真实环境下的系统架构和动态数据交互,也可以动态模拟真实目标机的运行。在Simulink建模体系对目标机系统的仿真中,其自身的时钟步长和数据流处理逻辑,可能与真实物理环境要求的系统有一定的出入,不能完全模拟目标机的内部ALU逻辑和真实外围设备工作行为,从而造成一定程度的失真,影响仿真效果。提出了基于同步仿真的卫星姿轨控软件验证方法,包含虚拟目标机能够实现对真实物理目标机运行功能的完全模拟,结合协同仿真组件和Simulink模型对各个子系统单元的动态建模仿真,全面验证软件的功能,增加了卫星控制软件的可靠性和安全性。     

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。     

基于相关功率修正的地基GNSS-R土壤湿度反演

利用全球导航卫星系统反射信号测量技术(GNSS-R)进行土壤湿度反演过程中，实际接收天线方向性会造成GNSS直反信号相关功率测量偏差。针对地基观测场景下天线方向性造成的相关功率的类余弦振荡问题，提出了基于多项式拟合的信号相关功率修正方法。为了验证所提方法的有效性，开展了地基GNSS-R土壤湿度观测实验，结果表明:基于多项式拟合的相关功率修正可以消除信号相关功率的类余弦振荡，提升GNSS-R土壤湿度反演中的观测数据有效性和反演结果准确性。      

GRECO建模在VC++4.0中的实现机制

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)技术是目前分析高频区复杂目标雷达散射截面(RCS)最有效方法之一.对复杂目标而言,应用GRECO方法的一个重要工作就是对目标的几何造型进行准确地建模,才能获得令人满意的结果.文中结合C-R样条建模理论,阐述了在Windows NT环境下利用VC+ +4.0与OpenGL为GRECO方法进行建模的机制.以标准体与复杂目标为实例,给出了与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.      

A novel method for destriping of OCM-2 data and radiometric performance analysis for improved ocean color data products

Despite the capability of Ocean Color Monitor aboard Oceansat-2 satellite to provide frequent, high-spatial resolution, visible and near-infrared images for scientific research on coastal zones and climate data records over the global ocean, the generation of science quality ocean color products from OCM-2 data has been hampered by serious vertical striping artifacts and poor calibration of detectors. These along-track stripes are the results of variations in the relative response of the individual detectors of the OCM-2 CCD array. The random unsystematic stripes and bandings on the scene edges affect both visual interpretation and radiometric integrity of remotely sensed data, contribute to confusion in the aerosol correction process, and multiply and propagate into higher level ocean color products generated by atmospheric correction and bio-optical algorithms. Despite a number of destriping algorithms reported in the literature, complete removal of stripes without residual effects and signal distortion in both low- and high-level products is still challenging. Here, a new operational algorithm has been developed that employs an inverted gaussian function to estimate error fraction parameters, which are uncorrelated and vary in spatial, spectral and temporal domains. The algorithm is tested on a large number of OCM-2 scenes from Arabian Sea and Bay of Bengal waters contaminated with severe stripes. The destriping effectiveness of this approach is then evaluated by means of various qualitative and quantitative analyses, and by comparison with the results of the previously reported method. Clearly, the present method is more effective in terms of removing the stripe noise while preserving the radiometric integrity of the destriped OCM-2 data. Furthermore, a preliminary time-dependent calibration of the OCM-2 sensor is performed with several match-up in-situ data to evaluate its radiometric performance for ocean color applications. OCM-2 derived water-leaving radiance products obtained after calibration show a good consistency with in-situ and MODIS-Aqua observations, with errors less than the validated uncertainties of ±5% and ±35% endorsed for the remote-sensing measurements of water-leaving radiance and retrieval of chlorophyll concentrations respectively. The calibration results show a declining trend in detector sensitivity of the OCM-2 sensor, with a maximum effect in the shortwave spectrum, which provides evidence of sensor degradation and its profound effect on the striping artifacts in the OCM-2 data products.     

C-R样条用于低散射目标爬行波求解

C-R(Catmull-Rom)样条具有直观、稳定、灵活、不需反求控制顶点等优点,特别适用于具有复杂外形的飞行器进行几何描述. 利用 (G¹,k=1) Catmull-Rom样条及其张量积曲面对低散射目标进行几何建模,并求解低散射目标爬行波RCS贡献,通过计算结果与实验结果比较,获得令人满意的结果.     

影像增强器DR/CT系统像场畸变快速校正

以XRS-152/153影像增强器DR/CT成像系统为研究对象,在分析其输出像场畸变特性的基础上,从校正精度和校正实时性要求出发,采用空间坐标多项式变换方法进行畸变校正.同时,为了解决畸变校正算法计算量大、运算速度慢的问题,利用可编程图形处理单元(GPU, Graphic Processing Unit)并行计算和高速浮点计算特性,将图像映射为GPU中的纹理,采用多线程并行计算,使得校正算法在GPU中加速执行.实验结果表明,本方法能有效实现畸变图像的校正,GPU加速方法可以在不损失图像信息的前提下,实现实时校正.     

基于标定场的激光雷达两步标定方法

针对激光雷达大测量范围高精度测角测距问题,提出一种基于标定场的激光雷达两步标定方法.该方法在分析激光雷达测角误差和测距误差的基础上,提出激光雷达误差修正模型.该模型将距离修正从标定模型中分离,首先利用靶标场完成全视场的角度标定,并确定其外部参数,再利用基线场实现距离标定.以降低距离标定参数与角度标定参数之间的耦合性,保证激光雷达角度和距离标定的精度和准确度.实验结果表明方法合理有效,能够实现激光雷达的高精度标定.     

脉冲多普勒雷达导引头目标回波模拟器校准技术研究

本文提出采用软件无线电技术实现某型脉冲多普勒雷达导引头目标回波模拟器的校准。使用频谱仪及示波器组成校准装置实现被校信号射频到中频的变换及A/D转换,使用LabVIEW软件实现A/D转换后信号的数字正交解调及参数提取算法,进而实现雷达导引头目标模拟器的脉冲幅度、多普勒频率及延时参数的自动校准。     

热线探针对数校准方法研究及改进

开展了可压缩流体中热线探针校准方法的研究,以满足其在各种速度测量场合的使用需求。研究了对数校准数学模型,发现校准系数求解过程中存在矩阵奇异性过强的问题,导致在速度小扰动条件下方程求解稳定性差。对对数校准数学模型进行了参数无量纲化及添加正向偏置的改进,建立了无量纲化对数校准数学模型。在马赫数为0.3~0.5,引射压力为150~300 k Pa范围内进行了校准实验,利用对数校准数学模型对实验数据进行拟合,拟合优度为0.997 61,拟合速度平均偏差为1.378 m/s,校准系数求解过程中系数矩阵条件数为1.595×108,矩阵奇异性过强,加入速度小扰动(1 m/s)后,拟合优度为0.379 74,拟合速度平均偏差为43.81 m/s,方程求解稳定性差。利用无量纲化对数校准数学模型对实验数据进行拟合,拟合优度为0.998 95,拟合速度平均偏差为1.203 m/s,校准系数求解过程中系数矩阵条件数为3.655×102,且无量纲化方法不受速度小扰动影响。对流体速度进行不确定度分析,速度平均不确定度为3.168 m/s,无量纲化拟合速度平均偏差明显小于速度平均不确定度。实验结果证明了无量纲化对数校准数学模型应用于可压缩流体热线探针校准的可行性。     

无谐波软X射线单色仪设计

能量在0.1～1keV范围的软X射线辐射在空间科学任务中具有重要应用.飞行前的辐射定标试验及地面辐射定标系统采用传统单色仪分光时,由于波长的整数倍关系带来的高次谐波污染问题非常严重.高次谐波在光束中的占比严重影响了软X射线探测仪器的定标数据精度.本文探讨了无谐波单极衍射技术在产生具有高单色性能的软X射线光束中的应用,基于单极衍射光栅技术实现软X射线无谐波单色仪设计.软X射线无谐波单色仪应用于空间辐射定标系统时能够将高次谐波占比抑制到0.3%以下,满足空间软X射线科学仪器高精度辐射定标试验对高次谐波抑制的要求.