中国人民解放军92228部队, 北京 100000
针对无人飞行器编队协同过程中的避碰控制问题, 设计了一种基于两极导航函数与模型预测控制(MPC)相结合的飞行器编队分布式避碰控制方法。首先, 利用邻居集中其他飞行器的位置信息及其目标位置, 建立每架飞行器的导航函数和控制律; 然后, 基于MPC设计了分布式高层编队控制律, 给出分布式预测控制算法; 最后, 以5架无人飞行器在末端攻击阶段飞向各自分配的目标点为例,对飞行器编队避碰控制方法进行了仿真。仿真结果表明, 基于导航函数和MPC的飞行器编队协同避碰控制方法是有效的。
无人飞行器编队 导航函数 预测控制 分布式避碰控制 UAV formation navigation function predictive control distributed collision avoidance control
入海河流是陆源污染物向海洋输送过程的关键环节, 其富营养化对区域生态环境及人类生活安全构成严重威胁。 由于习近平生态文明思想的深入贯彻, “河长制”、 “湾长制”等管理制度的广泛推行, 以及污染防治攻坚战的全面打响, 入海河流与近岸海域的水质状况得到稳步改善, 但仍存在波动, 污染防治形势依然严峻, 实时有效的大范围遥感监测能力亟待加强。 随着近年来高分卫星与无人机遥感技术的迅速发展, 如何将定量遥感技术应用于河流水体的生态环境要素监测, 从而推进污染防治水平进一步提升已成为该领域研究热点。 基于2022年6月期间在连云港境内蔷薇河、 临洪河、 古泊善后河及灌河获取的叶绿素a、 总磷、 总氮浓度等实测数据, 并采用Sentinel-2A MSI L2A卫星影像, 开展了连云港主要入海河流叶绿素a及综合营养状态指数[TLI(Σ)]遥感定量反演研究。 结果表明, 叶绿素a浓度、 综合营养状态指数与可见光波段反射率的相关性明显高于其他波段, 尤以490、 560、 665 nm三个波段最佳, 其中R(λ)与Chl a的相关系数分别为-0.697、 -0.681、 -0.693, R(λ)与TLI(Σ)的相关系数分别为-0.728、 -0.744、 -0.706, 可作为建模的敏感波段; 经反演模型的精度对比发现, 以R(665)为自变量, 在叶绿素a浓度对数坐标下的乘幂模型为其遥感定量反演的最优模型(R2=0.67, MAPE=47.34%, RMSE=12.89 μg·L-1), 而以R(560)为自变量的乘幂模型是综合营养状态指数遥感定量反演的最优模型(R2=0.61, MAPE=4.36%, RMSE=3.45); 将最优模型应用于2022年6月25日Sentinel-2A MSI L2A影像, 得到连云港主要入海河流叶绿素a浓度和综合营养状态指数的空间分布结果, 发现蔷薇河/临洪河、 古泊善后河及灌河均处于富营养化状态, 叶绿素a浓度和综合营养状态指数均以蔷薇河/临洪河最高, 古泊善后河次之, 灌河最低, 且河流上游反演结果普遍高于下游。
叶绿素a 综合营养状态指数 遥感定量反演 入海河流 连云港 Chlorophyll a Trophic level index Remote sensing quantitative retrieval Seagoing rivers Lianyungang 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3314
华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
冷原子技术是一种量子精密测量技术, 能够高精度、高空间分辨率测量重力信息, 并具有动态测量能力。目前在高精度绝对重力测量、海空重力测量, 以及卫星重力测量应用中受限于传统重力测量技术的物理极限, 难以实现亚微伽级和动态绝对重力测量, 限制了重力测量应用的发展。通过总结冷原子绝对重力技术进展和当前重力测量应用需求, 分析了未来在冷原子技术驱动下的重力测量应用发展趋势。
重力测量 冷原子 绝对重力测量 海空重力测量 卫星重力测量 gravity survey cold atom absolute gravity survey marine & airborne gravity survey space gravity survey
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国科学院大学,北京100049
为了满足大口径望远镜中间体高刚度、低惯量的技术需求,开展了中间体的轻量化设计,同时针对传统方法无法检测中间体形位公差的问题,提出基于自准直仪和激光跟踪仪的光学检测方法。根据望远镜整体结构需求,确定中间体尺寸范围,分析力的传递路径,以应变能最小为优化目标,采用变密度法进行拓扑优化分析和结构设计。基于自准直仪测角原理,在中间体轴孔端面吸附平面反射镜,测量两端面的反射角度,实现两侧轴孔端面平行度误差的测量,基于激光跟踪仪空间点坐标测量原理,利用回转工装寻找中间体轴孔圆心,测量两侧轴孔的圆心坐标,实现同轴度误差的测量。与传统经验设计的中间体相比,以拓扑优化为指导设计的中间体质量减少21.5%,静态刚度提高14.3%。光学法检测中间体两侧轴孔端面平行度误差为0.016 mm,两侧轴孔圆心位置偏差为0.03 mm。采用拓扑优化设计的中间体在提高刚度、降低惯量方面优势明显,提出的光学检测法可实现中间体形位公差的检测。
大口径望远镜 轻量化 拓扑优化 形位公差检测 large-aperture telescope lightweight design topology optimization geometrical tolerance detection 光学 精密工程
2022, 30(23): 3039
1 辽宁工程技术大学计算力学研究所,辽宁 阜新 123000
2 辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁 阜新 123000
数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法是一种物体变形的非接触式测量方法,包括局部DIC方法和全局DIC方法。局部DIC方法未考虑变形协调导致局部化变形测量结果存在一定的误差,而全局DIC方法充分考虑了变形协调,但测量效率不高。为此,对于测量局部化出现后的变形,提出了一种全局与局部匹配相结合的局部化变形测量DIC方法。首先,利用局部DIC方法测量物体表面的变形并确定全局DIC方法的计算区域;然后,利用全局DIC方法测量该区域的变形,并以该测量结果更新局部DIC方法的测量结果。通过虚拟剪切带形成的数值实验和土样的双轴压缩实验,对比了局部DIC方法、亚像素初值的九节点全局DIC方法和提出方法的测量结果。研究发现,当尺寸合适时,提出方法在增加少量测量耗时的情况下可保证局部化变形测量精度,测得的剪切带内最大剪切应变的最大值比局部DIC方法的更大。相较于局部DIC方法,提出方法和亚像素初值的九节点全局DIC方法更适于测量局部化出现后的变形,且提出方法在测量效率方面更具优势。
图像处理 数字图像相关方法 测量 局部化变形 单元 子区 剪切带 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1012001
1 中国民用航空飞行学院,a.民航飞行技术与飞行安全科研基地
2 中国民用航空飞行学院,b.民航监察员培训学院, 四川 广汉 618307
针对基于无人机进行空中无线电监测时, 无人机操作与无线电监测任务需要不同人员完成的问题, 通过对Mission-Planner开源地面站进行二次开发, 将无线电信号测向定位功能融入传统地面站, 实现了一个人对无人机的控制和无线电监测; 最后进行了空中无线电监测及交叉定位测试, 测试结果验证了空中无线电监测的优越性及开发地面站系统的可行性; 该系统对提高民航无线电的监测效率, 具有一定的实际指导意义。
民航 无线电干扰 无人机 地面站开发 civil aviation radio interference UAV ground station development
国网山东省电力公司电力科学研究院,山东济南 250002
目前广泛开展的电网红外诊断工作,受检测环境及人员专业水平的影响较大,广泛使用的红外热像仪自动化、智能化水平还不够高。本文提出了一种智能型电网设备红外诊断系统,系统包括环境参数模块、测距模块、设备类型识别模块、设备材料判断模块、发射率设置模块、测温模块、报告生成模块。系统自动检测环境温度、湿度、风速、与设备的检测距离,自动识别设备材料类型确定发射率,将以上参数自动在热像仪中进行设置。热像仪通过图像识别判断设备类型,按照该类设备红外诊断标准的判断方法和准则,自动读取设备相应位置的温度数据,计算得出检测结论。系统不仅减少了红外检测人员携带装备数量,而且实现了仪器检测参数自动设置、设备类型智能识别、检测结论自动生成,降低了对检测人员专业水平的要求。
电网设备 红外诊断 参数自动设置 智能识别 自动测温 power grid equipment, infrared diagnosis, automati
兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室, 兰州 730000
石墨烯具有从紫外到太赫兹波段范围内的超宽吸收光谱、超高载流子迁移率和超快光响应速度, 被认为是制作快速光电探测器的理想材料。然而, 具有一个原子层厚度的石墨烯的光吸收仅为2.3%, 同时石墨烯载流子皮秒量级的超快复合速率, 导致石墨烯光电探测器的光响应度较低, 为几十甚至零点几mA/W。为此, 科研人员提出了多种提高石墨烯光电探测器光响应度的方法, 使石墨烯光电探测器的光响应度获得显著提升, 目前最高已达到107 A/W。综述近年增强石墨烯光电探测器光响应度的研究进展, 分析各种方法的特点, 讨论石墨烯光电探测器未来可能的发展趋势和前景。
石墨烯 光电探测器 光电响应度 研究进展 Graphene photodetector photoresponsivity recent research progress
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
为了消除激光吸收光谱信号中噪声对分析结果的影响, 提出了基于小波变换的阈值去噪方法。利用气体分子的直接吸收光谱信号,结合MATLAB软件进行仿真实验, 深入对比分析了阈值方法、分解层数和小波基函数类型对降噪效果的影响,最后将获得的最佳滤波参数用于人体呼出气体的光谱信号分析中。结果表明, 小波变换去噪算法模型对呼出气体吸收光谱信号的去噪效果良好。通过选择其他波段的可调谐激光光源,即可实现对其他呼出气体成分的实时分析;量子级联激光光谱系统可广泛应用于呼出气体诊断等领域。
光谱学 激光光谱 小波变换 信号分析 呼吸气体诊断 中国激光
2017, 44(11): 1111003
折反式深紫外光刻物镜采用反射镜为主动自由曲面,补偿系统热像差。一些物镜系统要求反射镜的通光孔径为矩形。出于描述反射镜主动变形的目的,需要采用矩形区域正交的多项式拟合变形数据。高精度的拟合要求需要获得高阶的多项式表达式。本文根据正交多项式的性质,推导了矩形正交多项式的通式并列出前36 项多项式的表达式。应用该多项式对主动自由曲面的变形数据进行拟合。结果表明,变形均方根值(RMS)在2 nm~5 nm 范围内,最小拟合残差可达0.024 nm。根据拟合残差面形的特点,可以对主动自由曲面的结构设计改进。
Zernike 多项式 矩形孔径 正交多项式 折反射式光刻物镜 Zernike polynomial rectangle pupil orthogonal polynomial catadipotric lithography objective