Zernike多项式拟合用于低温光学镜头热集成分析

文章介绍了Zernike多项式的特点以及多项式拟合在低温光学中的应用,通过对某低温光学镜头的热集成分析,阐述了Zernike多项式拟合在热集成分析中的重要性以及热变形对低温光学系统的影响。     

一种估计线性调频信号参数的方法

合成孔径雷达实际发射的脉冲信号并非标准的线性调频信号 ,而是带有高次相位误差的调频信号。在高次相位误差较大的情况下 ,将对成像质量产生影响。因此 ,必须对发射信号的线性调频项和高次相位误差进行测试。文中提出利用一维相位解缠和多项式拟合测试发射脉冲信号参数的方法 ,仿真结果表明 ,具有较高的估计精度和较好的实用性     

反射式紫外天基单镜计算成像系统设计

紫外天基成像是目前对太阳观测的主要手段之一。针对紫外天基遥感对成像系统高分辨、轻量化的需求,开展了紫外天基单镜计算成像系统研究,应用“光学镜面设计”与“计算成像”相结合的思路,通过对球面、六次偶次非球面、十次偶次非球面、Q-type面、Zernike多项式面的天基反射镜成像光学系统设计,以及基于傅里叶叠层超分辨的计算成像分析,验证了该设计方法可在波长135 nm紫外光波段实现5.4°圆视场、分辨能力优于0.11 mm的设计指标。反射式六次偶次非球面具备一定的综合优势。     

Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真

光学镜面在重力的作用下,会产生镜面变形,这种变形包括刚体位移和表面变形,将对光学系统的成像品质产生不同的影响。文章通过Matlab软件,对有限元分析后的数据进行处理,用Zernike多项式精确拟合变形后的镜面面形,并在Matlab中绘出镜面面形云图,最后计算出表面变形的表面变形均方根和表面变形最大值与最小值之差。实例计算表明,该方法能将镜面变形的刚体位移和表面变形分离,适合于光学自由曲面的镜面面形精度分析。     

考虑螺钉预紧力的反射镜安装结构仿真及优化

为考察某空间相机次镜背后安装螺钉预紧对反射镜面形影响,研究了反射镜在不同螺钉预紧力和重力作用下面形变化的规律,使用接触非线性有限元方法对反射镜组件进行了仿真,采用基于Zernike多项式的数据处理算法对面形数据进行了处理,得到了消除刚体位移后的面形变化规律,并对改变螺钉直径和改变连接螺钉结构形式两种优化路径分别进行了仿真。结果表明,拧紧力矩对面形的影响明显,沿径向的重力对面形的影响随预紧力矩的增大而减少,改变螺钉连接环节的结构形式对面形的影响大于改变螺钉直径。根据仿真结果对螺钉连接环节的结构进行了修改,试验测试证明改变螺钉连接环节的结构形式对于改善反射镜面形作用明显,可应用到类似反射镜结构连接的设计中。     

超光谱仪光栅面形对光谱性能影响的仿真分析

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具,对光栅面形数据进行处理,得到光栅面形拟合结果,通过光学软件Zemax计算得到光栅面形对光谱畸变和光谱分辨率的影响。仿真分析结果表明,光栅面形的变化对系统的光谱畸变(如光谱弯曲和色畸变)影响较小,基本控制在1/5个像元内;对系统的光谱分辨率影响较大,当光栅面形导致其刻线位置发生较大误差时,对光谱分辨率有明显影响。     

关于薄膜反射镜成形机理的研究

聚酰亚胺薄膜反射镜是近几年发展起来的新概念.以Karman方程为基础讨论了薄膜反射镜的成型原理,分析了外载荷对薄膜反射镜面型的影响;给出了非线性耦合Karman方程的求解方法;以一种聚酰亚胺圆薄膜为例,用有限元法对Karman方程进行了数值求解,用zemike多项式拟合方法得到了圆薄膜在外载荷作用下的近似解析解,证明了把Karman方程解析解表示为多项式的合理性;用有限元法得到的不同外载荷作用下的薄膜的变形分析证明了通过控制外载荷的加载方式和载荷强度可以控制薄膜反射镜的面形,改善反射镜像差.     

空间相机次镜在轨校正仿真分析

针对空间环境变化引起的面形误差和位置误差导致空间相机成像品质下降的情况,提出一种次镜调整补偿系统像差的多软件联合仿真方法。采用次镜调整来补偿系统像差的方法,利用条纹泽尼克多项式来拟合系统波前像差,建立像差系数和次镜调整量之间的多视场灵敏度矩阵模型,进而通过最小二乘法迭代计算求解出各调整量,实现次镜在轨校正的闭环控制。以偏视场同轴三反消像散光学系统为例进行仿真分析,次镜多次迭代调整可以使系统多个视场的波像差接近原始设计值。仿真结果验证了次镜在轨调整的像差补偿作用,为空间相机在轨主动像差校正技术提供了工程应用参考价值。     

一种新的连续面形变形镜的解耦控制方法

文章针对空间遥感器镜面由于应力释放和温度变化等引入像差的问题,利用连续表面变形镜校正像差展开解耦控制技术研究。对于基于Zernike系数求解影响矩阵的传统方法的波前复原精度有限的情况,文章提出了一种新的直接波前影响矩阵的变形镜解耦方法,适用于点阵表达的波前面形和Zernike多项式表达的波前面形。经过仿真验证,该影响矩阵解耦方法比基于Zernike系数方法的解耦精度高、稳定性好。文章在新的直接波前影响矩阵的基础上,讨论了采样方式与驱动器分布对拟合面形的影响,论证了驱动器的三角分布比四角分布更适合拟合面形。同时通过仿真分析,得出当变形镜要实现的面形采样点数足够时,求解精度的提升效果有限的结论。这些研究成果可为连续表面变形镜对空间遥感器的像差校正提供相应的技术支持。     

二次多项式拟合外方位元素卫星三线阵C CD影像平差

文章针对一景大小的卫星三线阵CCD影像,采用二次多项式拟合外方位元素模型,与国外的定向片法模型进行平差算法对比.对一景大小的模拟数据进行了试验,结果表明基于二次多项式拟合外方位元素模型的平差方法有效的提高了影像的平面精度与高程精度,与定向片法模型相比,该算法简单,结果同样满足1∶5万摄影测量的要求.     

基于多项式拟合SDRE的三维导引律设计

应用多项式拟合的SDRE方法结合改进的极坐标系(MPC)设计了三维次优导引律。介绍了 SDRE方法与多项式拟合的SDRE方法,后者是前者十分优越的逼近;推导了MPC下的弹目相对 运动方程,将球坐标下的六个状态方程减少到了三个并且满足多项式拟合SDRE方法的应用前 提;在此基础上,推导出了三维拟合SDRE导引律(nSDRE)。仿真显示,nSDRE是一种有效的导 引律,较广义理想比例导引律(GIPN)具有更好的导引品质,特别在目标机动时,nSDRE能更 好地应对目标机动引起的视线转率发散而导致脱靶的问题。
     

低温传感器测量数据基于MATLAB的 处理与分析

文章介绍基于MATLAB的低温温度传感器测量数据的处理及分析方法,通过线性最小二乘法和无约束非线性优化法中的拟合模型工具对数据进行拟合,其中包括多项式、双曲线、幂函数、Steinhart-Hart经验公式等拟合模型工具,以低温温度传感器电阻与温度数据的曲线拟合为例,开展了各种模型的曲线拟合比较分析。最后通过剩余标准差和相关系数两项指标评价不同模型的拟合效果。     

空间红外遥感相机制冷机微振动对MTF影响分析

空间红外遥感相机内部活动部件微振动载荷会引起相机光学元件产生刚体位移和面形变化,从而影响相机的在轨光学成像品质。文章基于某空间红外遥感相机内部扰振源的测试结果,建立了适用于微振动分析的相机精细有限元模型,经分析计算,确定了基于Zernike多项式曲面拟合和调制传递函数(MTF)分析的方法和流程;最后结合某空间红外遥感相机进行MTF影响分析,结果显示制冷机微振动对该相机MTF影响在工程可接受的范围内。     

关于薄膜反射镜成形机理的研究

聚酰亚胺薄膜反射镜是近几年发展起来的新概念。以Karman方程为基础讨论了薄膜反射镜的成型原理，分析了外载荷对薄膜反射镜面型的影响；给出了非线性耦合Karman方程的求解方法；以一种聚酰亚胺圆薄膜为例，用有限元法对Karman方程进行了数值求解，用zemike多项式拟合方法得到了圆薄膜在外载荷作用下的近似解析解，证明了把Karman方程解析解表示为多项式的合理性；用有限元法得到的不同外载荷作用下的薄膜的变形分析证明了通过控制外载荷的加载方式和载荷强度可以控制薄膜反射镜的面形，改善反射镜像差。     

径向涡轮叶形靠模加工的分析计算

用靠模的方法加工某径向等截面涡轮时,采取高次曲线与圆弧交切点的求取方法;运用数控加工高次曲线时的“双圆弧”拟合。按这种方法加工放大八倍的靠模板,其实测值与理论值仅有0.008mm的误差。     

基于雪崩二极管的太赫兹高次谐波混频器

文章介绍了一种基于雪崩二极管的太赫兹高次谐波混频器。雪崩击穿效应中的非线性特性能够引起高次谐波的频率变换效应。这种特性使雪崩二极管能够应用于毫米波及太赫兹频段的高次谐波混频。文章基于雪崩击穿效应中的非线性特性产生高次谐波的频率变换效应,提出将雪崩二极管应用于太赫兹频段的高次谐波混频,并从理论上分析高次谐波特性及其电路结构。16次谐波混频器获得了15dB的变频损耗,实验结果表明雪崩管高次谐波混频技术是一种极具应用价值的技术。     

材料低温物性的测定方法研究

研制了比热、热导、线胀以及弹性模量等十种低温物性测定装置。在大量实验的基础上解决了以下理论问题:一,从简单固体原子比热的Debye模型出发,提出了低温比热测试中最佳温升的概念并推出最佳温升方程;二,在各向同性模型的Harding方程的基础上,推出了各向异性泡沫绝热材料的闭孔率测定方程;三,提出了新的试样组装方法和合理的试验程序,解决了用平板热导仪难以准确测定泡沫绝热材料低温热导率的问题;四,尝试用正交多项式最小二乘拟合技术求大范围低温(20—280K)物性经验公式的设想,并获得满意的结果。     

飞行器定轨中的自适应样条滤波方法

在飞行器试验数据处理中,人们通常用最小二乘方法采用一条多项式曲线来拟合测量数据,为了提高曲线拟合的精度,本文提出采用样条函数来拟合测量数据,另外,对观测噪声未知的情况下,讨论了自适应样条滤波。本文讨论的方法采用了线性模型。     

一种利用泛函网络进行导航卫星钟差预报的方法研究

为提高导航卫星钟差预报的精度和实时性,提出一种基于多项式和泛函网络相结合的钟差预报方法。该方法首先根据卫星钟的物理特性用多项式进行拟合,并用泛函网络对多项式拟合残差进行建模,其中泛函网络的结构是通过小波降噪及相空间重构的方法确定。最后以GPS卫星为例,进行四组短期预报实验。结果表明,所提方法能够实时有效地对导航卫星钟差进行拟合和预报,且精度优于IGUP星历。     

多项式逼近技术在微波双工器设计中的应用

微波波导双工器在天馈系统和微波通信系统中有着较广泛的应用。文章提出了微波双工器设计的一种思路:采用多项式逼近技术,拟合得到通道滤波器各个耦合节S参数随频率的解析表达式以及波导T结S参数的解析式,通过多端口网络矩阵级联技术,获得双工器的S参数;采用插值,可以任意修改通道滤波器的耦合和谐振尺寸以及T结传输线长度。通过优化或手动调试,得到满足电性能要求的双工器。设计了一个K频段双工器,多项式拟合及插值结果与HFSS仿真曲线吻合较好,说明了该方法是有效的。