1 郑州科技学院 信息工程学院，河南 郑州 450064
2 河南大学 计算机与信息工程学院
3 中共开封市委党校，河南 开封 475001
4 河南大学 河南省大数据分析与处理重点实验室
5 河南大学 河南省智能技术与应用工程技术研究中心，河南 开封 475004
针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题，提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU 的显存资源，提高算法的运算效率，利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。实验结果表明，该算法大幅度提升了多模式SAR 成像的计算效率，最高加速比达到55.62，解决了GPU 显存空间利用率较低的问题。
合成孔径雷达 图形处理器 多模式 并行加速 Synthetic Aperture Radar Graphic Processing Unit multi-mode parallel acceleration 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1037
1 河南大学计算机与信息工程学院, 河南 开封 475004
2 河南省智能技术与应用工程技术研究中心, 河南 开封 475004
3 河南省大数据分析与处理重点实验室, 河南 开封 475004
冬小麦是中国主要的粮食作物之一, 准确及时地获取冬小麦物候信息是冬小麦长势监测和产量预估的必要条件。星载合成孔径雷达(SAR)是一种微波遥感设备, 具有全天时、全天候的优势, 可实现对周期性农作物物候期大范围监测。基于时间序列 Sentinel-1A SAR数据, 提出一种星载双极化 SAR冬小麦物候期识别方法。该方法基于特征值分解和极化散射分析技术, 提取不同物候期冬小麦的后向散射系数、极化熵、主导散射角等参数, 实现冬小麦物候期识别。实验结果表明, 物候期识别总体精确度达到 79%。该方法在冬小麦生长监测方面具有实用推广价值。
星载 SAR图像 冬小麦 极化分解 物候期 时间序列 spaceborne SAR images winter wheat polarization decomposition phenological period time series 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 242
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
深空探测时, 由于星敏感器受到多种复合运动影响, 使拍摄星图存在严重运动模糊, 信噪比低。采用Sureshrink小波方法去噪, 能够有效保留星图的边缘信息和灰度信息; 根据星图梯度符合拉普拉斯分布的先验信息, 提出一种基于最大后验概率估计方法的星图去模糊模型, 并对动态模糊星图进行去模糊处理。仿真结果表明, 高动态时, 经过所提出的去模糊方法处理后的星图不会出现维纳滤波方法中的振铃影响, 处理速度和提取质心精度优于Richardson-Lucy滤波, 质心精度优于0.1个像素, 满足动态星敏感器的处理精度和速度要求。
星敏感器 图像处理 运动补偿 去卷积 去噪 star sensor image processing motion compensation deconvolution denoising
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对井下近钻头处随钻测斜仪内径受限、井下环境温度梯度大等特殊恶劣环境,设计了一种用于测量石油井眼轨迹惯性的椭圆柱形光纤陀螺。由于光纤环存在热致非互易相移问题,以光纤环的Shupe误差为基础,采用4极对称绕法,建立了椭圆柱形光纤环的三维温度瞬态响应数学模型。结合光纤陀螺实际的工作环境,利用有限元法对椭圆柱形光纤环进行了数值仿真,定量分析其工作温度梯度下光纤环的Shupe误差,实验验证了模型的正确性。在光纤长度、光纤环层数和光纤环半径一定的条件下分别对圆柱形光纤环和椭圆柱形光纤环施加相同的温度激励,比较两种光纤环的热致误差速率。结果表明:椭圆柱形光纤环热致误差速率比圆柱形光纤环小35%~39%,在满足井下测量仪器体积受限的同时,可提高井眼轨迹惯性测量的精度。
光纤光学 光纤陀螺 椭圆柱形光纤环 Shupe效应 有限元 随钻测斜仪
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
在采用天文光学自主导航方式进行深空探测时, 导航星的视星等高, 为获取清晰的星图, 星敏感器焦距长、曝光时间长, 同时受探测器多种运动复合的影响, 星图易产生模糊拖尾现象, 很难用基于硬件的常规方法有效复原。研究复合运动模糊星图的建模方法, 可揭示星敏感器与导航星的真实相对运动对星图像质的影响规律, 从而用软件算法复原高像质星图, 提高星敏感器的动态性能。由于缺乏确定的参数模型, 复合运动模糊星图建模难度较大。提出了一种基于可分离模糊核的复合运动模糊星图建模的新方法, 研究星敏感器角运动和角振动对成像的影响, 并与常用的分步模糊方法比较。仿真表明: 基于可分离模糊核方法的仿真星图更符合星敏感器实际运动对星图退化的影响; 星敏感器的复合运动特别是旋转运动对质心提取效果具有显著影响, 严重时会导致星敏感器无法定姿。
星敏感器 复合运动 可分离模糊核 建模 仿真 star trackers complicated motion separable blur kernel model simulation 红外与激光工程
2016, 45(11): 1126001
针对不确定环境下无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAVs)协同搜索问题，为实现最优化目标，分别对不确定环境、无人机平台、网络通信关系以及协同搜索探测更新建立数学模型，提出一种基于最大可知度(Uncertainty Value Reducing Maximization)的控制算法。采用该算法解决多无人机不确定环境下协同搜索问题,并证明控制算法的相关数学特性，最后从不同角度对协同搜索控制算法进行仿真。仿真结果表明，该算法不仅能够有效实现协同搜索，且能保证搜索区域覆盖性和时间优越性。
无人机 协同搜索 不确定环境 最大可知度 UAV cooperative searching uncertainty environment Uncertainty Value Reducing Maximization
北京航空航天大学,仪器科学与光电工程学院,北京,100083
激光测距仪对摆动扫描控制系统提出了特殊的要求(摆动幅度为±0.125°,摆动频率为2～8 Hz).在对系统进行建模与仿真分析的基础上,针对其中存在光栅码盘位置检测精度低、电机驱动电流小、易受外界干扰等问题,提出了一种新的工程实现方法.首先采用有限转角无刷直流力矩电机作为执行元件和挠性枢轴连接,可以减小力矩波动和机械摩擦;然后通过电学细分的方法提高光栅的分辨率;最后采用电流反馈和速度反馈相结合的PID控制策略提高系统的性能.试验结果表明:此方法可以满足摆动扫描控制系统对低转速、小角度、高精度控制的要求.
摆动扫描 小角度 激光测距仪
提出并实验验证了基于单模光纤基模和包层LP11模干涉耦合的可调谐光纤声光梳状滤波器,该滤波器采用普通单模光纤,通过刻蚀形成不同外径的三段光纤级联结构,通过声波调节实现调谐。说明了滤波器的结构和工作原理;并通过计算和实验结果具体说明梳状滤波谱带宽主要取决于发生声光耦合的第一、三段光纤的外径,而滤波峰间隔主要取决于用作传输的第二段光纤的长度;最后分析指出影响器件消光比的主要因素是声波的衰减和反射,优化第一、三段光纤的长度比例和采用渐变过渡的措施减小光纤外径的突变可望进一步提高器件的性能。
光纤光学 梳状滤波器 声光 级联 外径刻蚀 调谐
介绍了一种采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统及其误差补偿方法.提出的虚拟精密基准的建模与误差补偿技术,解决了在非精密基准上实现精密测量的问题,研制的系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量.测量结果表明,系统对面积为2581mm×1755mm太阳帆板的平面度测量精度达0.02mm(rms).
太阳帆板 平面度 测量系统 光学三角法 虚拟基准 Solar panel substrate Planeness Measuring system Optical triangulation Virtual datum
