一种强散射杂光下的快速星点提取算法

火工品爆破法实现星箭分离时产生大量灰尘颗粒,星敏感器被强散射杂光干扰,导致上电初期,星敏感器长时间停留在全天球模式,无法实现姿态捕获.本文通过对散射杂光成像进行建模和分析,提出杂光条件下的星点图像与无杂光时的星点图像具有近似的能量分布特征,进而提出一种基于互相关系数的快速星点提取算法,可在强散射杂光条件下快速提取出有效的星点窗口图像,然后利用窗口提星算法提取出有效星点,最终实现快速姿态捕获.开展了不同杂光条件下的星点提取和姿态识别仿真,通过本文算法与原有算法做对比,验证了本文算法在不同工况下的星点提取能力和姿态捕获方面均具有优势.     

工件表面轮廓均方根斜率的光散射测量

描述并确定具有明显纹理粗糙表面均方根斜率的光散射技术(均方根斜率是联合表面轮廓高度和波长特性的混合参数)。称为散射光锥法(The scattered light-conemethod)的该技术是基于激光角散射检测阵列(DALLAS——Defector Array for Laser LishtAngular Scattering),它用于测量粗糙表面散射光角分布的仪器。均方根斜率是从DALLAS光散射图象的角宽得到的。一般可以发现角宽(即估计的均方根斜率)对光的入射角和散射角变化相当大时是不敏感的。这些结果与表面材料无关,并且对正弦和随机粗糙表面都是有效的。介绍了散射光锥法的测量原理、实验、数据分析和几点结论。     

基于变迹滤波的MIMO-SAR图像分辨率增强技术

针对多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)在近场目标散射特征诊断成像中,非正交旁瓣难以通过常规方法进行有效抑制的问题,分析了MIMO-SAR图像非正交旁瓣的产生机理,提出了基于空间变迹滤波(SVA)和三变迹处理相结合的旁瓣抑制方法。仿真和实验结果表明,本文方法不仅能很好地抑制距离向旁瓣,而且对于方位向非正交旁瓣也具有较好的抑制效果,提高了MIMO-SAR图像的二维分辨率和动态范围。     

用准单色光散射法测量中等以上精度表面粗糙度

提出一种通过对远场散射光分布的统计分析来测量中等以上精度表面粗糙度的新方法。采用半导体激光器作为光源,并使用一维 CCD 器件来探测散射光分布。实验结果表明,在 R_a≤2.2μm 的范围内,远场归一化散射光分布的标准偏差(σ)与标准粗糙度参数 R_a 之间有很好的相关关系。     

基于光场成像的燃烧颗粒粒径与速度测量方法

为实现固体推进剂中金属燃料动态燃烧的精细化表征,提出一种基于光场成像的固体推进剂中燃烧颗粒粒径与速度三维动态同步测量方法。构建固体推进剂燃烧光场成像测量系统,获得金属颗粒动态燃烧过程的光场图像,通过重聚焦算法得到燃烧颗粒场的重聚焦图像;进一步开展光场相机标定实验,获取深度与最佳重聚焦参数的关系曲线;利用图像分割算法对重聚焦图像中的颗粒进行识别和定位,获取燃烧颗粒的粒径大小,并结合三维粒子跟踪技术对颗粒的轨迹和速度进行重构;开展推进剂药条燃烧实验验证研究。结果表明：光场成像技术能够获得不同深度的颗粒信息,跟踪颗粒的动态燃烧过程,并实现对燃烧金属颗粒粒径与三维速度的同步测量。     

微波黑体发射率计量标准装置的准光照射天线设计

微波黑体发射率计量标准装置拟通过双站测量的方式,获取微波黑体的电磁散射信息,进而基于基尔霍夫热平衡定律获取其发射率信息。在有限的测量空间和较高的测试频段条件下,需要对照射天线进行优化设计,以实现对微波黑体散射特征的有效测量。针对此应用,在毫米波和亚毫米波段基于准光学技术,开展了照射天线仿真设计工作。并结合装置实测场景,对准光照射天线的散射测量收发链路进行仿真,结果表明：通过准光天线设计,可以使得发射天线在目标区形成相位平坦,边缘衰减的照射场分布,可以降低收发天线-目标间的电磁能量传输衰减,同时近似测得目标的远场散射特性已便于反射率积分。综合而言,通过仿真分析,验证了微波黑体发射率计量标准装置中高频段收发天线的设计原理和应用价值,同时也对其它近场测试系统的研制和应用提供了参考。     

基于时域信息的粒径分布及光学常数重建

准确地测量颗粒系粒径分布与光学常数对于准确地预测相关介质内的辐射传输过程具有重要意义。采用一种改进的烟花算法同时反演了颗粒系粒径分布与光学常数。通过测量不同波长的激光辐照下,一维颗粒系的不同角度的时域透射信号,并结合改进的烟花算法对其光学常数以及粒径分布进行反演。通过对3种常见的粒径分布函数进行测试发现,使用本文提出的改进的烟花算法结合相应的物性测量方法可以准确得到颗粒系粒径分布与光学常数。     

大视场红外星敏感器折反式光学系统设计

星敏感器是以恒星为探测对象的高精度空间姿态测量装置,广泛应用于卫星、航天飞机、导弹等必备的高精度姿态敏感部件。为了实现在特定环境要求下的精确应用,本文设计了可应用于近红外波长的红外光学系统。首先,根据既定的参数进行了初始结构的选型,并对马克苏托夫望远镜的形式进行了改进。然后,对设计结果进行了探测性能分析。随后对设计好的系统进行了公差分析及优化,使它能满足加工装配需求。最后,为光学系统设计了遮光罩,进行了杂散光分析。设计与分析结果表明：该探测光学系统折反射镜全表面采用球面,系统总长171.2mm,全视场14μm包围能量分布均在86%以上,0.8视场内最大畸变小于4μm。该系统视场大、结构紧凑、装调难度低、探测灵敏度高、探测范围广、温度适应性强,可在0.8～1.9μm近红外波段的宽光谱范围内进行高精度目标检测的准确检测。     

海洋二号卫星微波散射计自然扩展目标在轨定标

海洋二号卫星微波散射计(HY-2 Scatterometer, HY-2 SCAT)是一种旋转扫描笔形波束散射计, 能够对同一观测面元提供4次方位角和入射角的观测组合, 并通过地球物理模型反演海面风场. 为达到设计的风场反演精度, 要求其系统定标精度达到0.5dB. 利用不同区域自然扩展目标对HY-2 SCAT进行在轨外定标, 并与OSCAT散射计在同时期内的测量结果进行了对比. 定标结果显示可以消除因散射计天线指向偏差带来的方位向测量误差. 针对HY-2 SCAT方位向测量偏差进行了误差分析, 利用仿真方法以及海洋二号卫星雷达高度计同期测量数据的反演结果进行比对, 验证了误差来源.      

铜颗粒污染物对变压器油运动黏度的影响

变压器油中铜颗粒污染物的存在极易影响油液的理化性能,甚至导致重大生产事故,因而根据ISO4406:1999标准,配制了24组不同污染度的含铜颗粒油样并通过实验测试了变压器油样的运动黏度性能（40℃）,获得了实验范围内铜颗粒污染度对油液运动黏度的影响规律;然后根据测试数据采用偏最小二乘（PLS）法和支持向量机（SVM）法建立了油样中不同粒径、含量的铜颗粒与油液运动黏度的数学模型,探讨了不同粒径、含量的铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响规律。结果表明:随着铜颗粒污染度的增加,油液的运动黏度减小;铜颗粒污染物粒径在15～25 μm范围内对油液运动黏度的影响较大,且粒径越大,油液运动黏度也越大;所建立SVM模型对验证集进行预测的相关系数和均方根误差（RMSE）分别是0.962 6、4.597×10-5。为消除实验误差,减少人为因素的影响比较准确地掌握铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响提供了新的途径。      

异形光斑的高精度光束偏转角度测量

大气湍流通常会造成激光光斑畸变为不规则的异形光斑,针对目前四象限探测器(QD)对空间光通信中不规则光斑偏转角度测量精度不足的问题,提出了一种基于多源信息融合的高精度光束偏转角度测量方法.该方法通过对QD及电荷耦合元件(CCD)的数据信息进行融合分析,在保持QD高分辨率和高响应速度的基础上,提高QD对不规则光斑偏转角的测...     

基于石墨烯膜的光纤Fabry-Perot腔干涉特性分析

针对以新型材料石墨烯为膜片的光纤法珀压力传感器,应用圆薄膜大挠度弹性理论,利用有限元法分析了均布载荷下石墨烯膜的挠度形变;并基于Fabry-Perot干涉仪原理,建立了光纤Fabry-Perot腔压力传感的数学模型.根据石墨烯膜折射率特性,分析了层数、入射光角度等参数对石墨烯膜反射率的影响,获取了腔长损耗以及薄膜挠度形变导致腔长变化而引起的干涉光谱变化规律.仿真结果表明,增加薄膜层数可提高反射率、改善干涉性能;但随着载荷增加,其对挠度形变的影响表现为反向递减效应.8层石墨烯薄膜可获得0.715%的反射率,且当腔长为40μm时,直径25μm薄膜的理论压力灵敏度约为10nm/kPa.这为基于多层石墨烯的膜片式光纤压力传感器的设计提供了理论依据.      

星敏感器遮光罩消光比定量测试及数据处理方法

面向星敏感器在轨工作时的杂光抑制需求,开展星敏感器遮光罩消光比定量测试及数据处理方法研究。基于高灵敏度弱光探测组件、高精度电控转台以及太阳模拟器搭建杂光集成测试平台,在电控转台步进电机的驱动下实现不同光照角度时遮光罩消光比测量数据的实时获取。根据构建的数据处理模型计算获得遮光罩的消光比,并基于A类不确定度评定方法完成消光比测量的不确定度分析。从测量结果可以看到,在光照入射天顶角达到保护角30度时,消光比测量值达到10-6量级,在光照入射天顶角为54度时,消光比测量值达到10-7量级,且多次测量数据的变化规律基本一致。测量结果表明了测量方案的合理性和可行性,可为星敏感器系统方案设计、测试与评估提供重要的技术支持。     

星载光学遥感器消杂光技术现状与发展

通过对国内外杂散辐射理论发展状况的研究和消杂光技术的探讨，归纳出杂光技术领域目前的国际水平以及该项技术的发展趋势；分别从散射理论、分析软件、测试途径以及杂光抑制措施等７个方面，力图全面系统地阐述该项技术的诸方面内容。文章从国情出发，根据当前中国消杂光技术现状和未来高水平空间遥感器的要求，提出下一步中国消杂光技术发展的建议。     

Phase transitions in a dusty plasma with two distinct particle sizes

In semiconductor manufacturing, contamination due to particulates significantly decreases the yield and quality of device fabrication, therefore increasing the cost of production. Dust particle clouds can be found in almost all plasma processing environments including both plasma etching devices and in plasma deposition processes. Dust particles suspended within such plasmas will acquire an electric charge from collisions with electrons and ions in the plasma. If the ratio of inter-particle potential energy to the average kinetic energy is sufficient, the particles will form either a “liquid” structure with short-range ordering or a crystalline structure with long-range ordering. Many experiments have been conducted over the past decade on such colloidal plasmas to discover the character of the systems formed, but more work is needed to fully understand these structures. The preponderance of previous experiments used monodisperse spheres to form complex plasma systems. However, most plasma processing environments contain more arbitrary distributions of particle size. In order to examine in more detail the effects of a size distribution, experiments were carried out in a GEC rf reference cell modified for use as a dusty plasma system. Using two monodisperse particle sizes, experiments were conducted to determine the manner in which phase transitions and other thermodynamic properties depended upon the overall dust grain size distribution. Plasma crystals were formed from different mixtures of 8.89 and 6.50 μm monodisperse particles in argon plasma. With the use of various optical techniques, the pair correlation function was determined at different pressures and powers and then compared to measurements obtained for monodisperse spheres.     

电缆长度辅助的光纤陀螺测斜仪组合测量方法

为实现光纤陀螺(FOG)测斜仪高精度长时间测量,结合测井作业方式,提出基于卡尔曼滤波技术的电缆长度信息辅助的组合测量方法.介绍了捷联惯性测量系统(ISS)误差模型和电缆长度测量模型,设计了组合测量方法的总体方案,建立了组合测量系统误差状态模型及量测更新模型.采用半实物仿真计算对本文提出的组合测量方法进行了验证.仿真结果表明:14 400 s的仿真过程,井斜角误差小于0.02°,工具面角误差小于0.12°,方位角误差小于0.98°,位置误差小于47.5 m.相比纯惯性测量,误差得到了有效的抑制,保证了仪器长时间保精度的测量,提高了仪器的性能.      

多点磁场协同探测反演电离层电流密度

相对于传统的单点磁场探测,多点磁场协同探测可以同时获得各测点磁场,消除探测磁场随时间的变化,能更好地计算空间电流密度.根据由多点磁场反演计算空间电流密度的计算方法,开展数值仿真,分析卫星编队数量、卫星编队构型、卫星定位偏差、卫星姿态测量误差、磁场测量误差、外部磁场强度及外部电流密度等对电流反演误差的影响.仿真结果表明,5星编队优于4星编队.在5星编队条件下,卫星姿态测量误差、卫星编队构型和外部磁场强度是反演误差的主要来源.根据仿真结果,当卫星姿态误差为0.001°,卫星编队尺度约为100km时,赤道区域电流密度的反演相对误差约为24%.      

星敏感器杂散光抑制方法及仿真分析

星敏感器的探测目标是深黑空间中的恒星,属于暗目标探测系统,对杂散光的干扰非常敏感,因此,星敏感器杂散光抑制能力是其观测能力的重要影响因素。以点源透过率（PST）为评价指标,计算观测目标7.5等星时星敏感器需要达到的杂散光抑制指标,并以此为基础,提出一种有效的杂散光抑制方法,包括外遮光罩设计、消杂散光光阑设计,以及内部机械结构的关键表面的消杂散光处理。采用Lighttools软件对设计结果进行仿真,设计与分析结果表明,该杂散光抑制方法能够有效抑制星敏感器的杂散光,实现观测7.5等星的目标。      

The photometric study of light scattering from the surface of alumina powder and interpretations by Hapke formula

A laboratory experiment helps to understand the light scattering property of regolith like samples with known compositions and other physical parameters. The laboratory data so obtained can be compared with the existing in situ data on celestial objects like asteroids. Further, it may be analyzed with the help of various theoretical models to understand the light scattering processes from regolith more clearly. In this work we have performed laboratory based photometry of the light scattered from the surfaces of powdered alumina (Al₂O₃) at various tilt angles of the sample and at large phase angles, with the particles having diameter 0.3 μm. The wavelength of observation was 632.8 nm. These data have been fitted by a surface scattering model originally suggested by Hapke. Instead of using empirical Henyey–Greenstein phase function to fix the values of albedo and phase function to be used within Hapke formula, we have used Mie theory for the same. This approach helped us to determine the single particle properties such as particle diameter and complex refractive index from surface scattering phase curve alone. Mie theory depends only on the size parameter X(=2π(radius/wavelength)) and complex refractive index (n, k) of the material. Since the absorption coefficient (k) for alumina is known to be very low but not exactly zero, the best fit to the experimental data was obtained by least square technique with k as a free parameter, as the other parameters are known. Finally, we compare our results with other published results and discuss the scope of application of the method we adopted.