1 中国科学技术大学光学与光学工程系，安徽 合肥 230026
2 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
4 上海卫星互联网研究院有限公司，上海 200120
5 上海市卫星互联网重点实验室，上海 200120
在深空探测中，以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题。相比微波，激光光束发散角小，能量更为集中，可达更远的传输距离，以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势。搭建了一套激光相干外差扩频通信测距一体化深空探测系统，提出了一种基于曲线模型的插值重采样方法，并对该曲线模型进行了理论仿真和实验验证。该模型由系统先验信息构建，是伪随机码相位差的线性函数。实验结果表明，对于静态目标，测距偏差不超过0.55 mm，测距精度不超过0.42 mm。对于动态目标，测距偏差不超过0.59 mm。静态和动态目标测距中实现了零误码通信。此外，扩频通信测距一体化设计应用于深空导航和深空时频同步，可以提高实时性。
扩频通信 插值重采样 通信测距一体化 深空探测 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706010
中国飞行试验研究院 技术中心测试所，陕西 西安 710089
近年来随着航空电子数字视频总线（avionics digital video bus，ADVB）的快速发展，ADVB逐渐替代了机载原有的数字视频接口（digital visual interface，DVI）、视频图形阵列（video graphics array，VGA）、低电压差分信号（low-voltage differential signal，LVDS）等视频传输方式，在先进战斗机、民机、直升机、教练机等新型试验机航电系统中成为重要的数据载体。面对新型视频总线测试，现有的试验测试方法已经不能满足要求。从基础协议研究出发，结合机载航电系统的接口控制文件（interface control document，ICD）结构特征信息，通过自适应识别、重采样、时序重构等技术途径，完成了高速率、多样化视频格式的自适应处理，实现了多型机的通用化测试；通过搭建试验平台，成功实现1 680×1 050@60 fps等非常规视频、2 560×1 024 @30 fps等高分辨率视频的采集记录。回放视频数据完整清晰，验证了本文方法的有效性。设计的测试系统兼容现有的视频测试现状，能够有效降低试飞成本，提高试飞效率。
ADVB协议 重采样 通用化测试 飞行试验 ADVB protocol resampling generalized test flight test 
1 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
2 商丘市农林科学院小麦研究所, 河南 商丘 476000
冬小麦拔节期后的晚霜冻害在区域尺度上表现出一定的空间差异, 决定了应对冻害采取分区措施。 基于Sentinel-2卫星数据的宽波段光谱指数预测区域冬小麦减产率, 对灾情评估和生产管理决策具有重要意义。 采用人工模拟霜冻试验, 以光谱重采样将ASD FieldSpec® 3光谱辐射计获取的冠层反射率模拟为Sentinel-2传感器对应的波段反射率。 采用19个已有光谱指数和以3种形式(简单比值、 简单差值、 归一化)组合构建的光谱指数构建冬小麦减产率线性回归模型。 在每种形式中, 筛选出决定系数排名前三的宽波段光谱指数作为候选指数。 以商丘地区自然霜冻事件为契机, 以Sentinel-2卫星数据计算候选指数, 利用地面采样点的实测减产率验证候选指数精度。 结果表明: (1)随着处理温度的降低, 冬小麦冠层反射率在近红外区呈降低趋势, 在可见光区和短波段红外区呈升高趋势; (2)重采样前后反射率数据计算的19个已有光谱指数中, 大部分指数与减产率呈显著相关(p<0.001)。 筛选出的12个候选光谱指数预测冬小麦减产率的线性回归精度较好, 在校正集和验证集中的决定系数均高于0.631; (3)Sentinel-2卫星数据计算的候选光谱指数精度验证结果表明, 包含波段B9的3个光谱指数未能通过显著性检验, 其他9个光谱指数通过极显著性检验(p<0.001)。 基于波段B8, B8a和B12组合的2个光谱指数(B8a-B12和B8-B12)精度较好, 决定系数R2分别为0.543和0.492, 均方根误差RMSE分别为8.510%和8.971%。 该研究构建光谱指数B8a-B12和B8-B12符合简单差值形式, 是预测冬小麦减产率宽波段光谱指数的最佳组合。 研究成果揭示了冬小麦幼穗发育期冠层反射率在不同低温胁迫下的响应机制, 表明Sentinel-2宽波段光谱指数预测冬小麦减产率有良好的精度, 在霜冻后区域尺度上的冬小麦减产率预测具有可行性, 对于不同地区霜冻灾害的措施制定具有指导作用。
冬小麦 晚霜冻害 光谱重采样 遥感 减产率 Winter wheat Late frost damage Spectral resampling Sentinel-2 Remote sensing Yield reduction rate Sentinel-2 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2225
针对由于粒子匮乏辅助粒子滤波检测前跟踪(APF-TBD)无法获得较好的检测和跟踪性能的问题，提出了一种基于优化遗传重采样的辅助粒子滤波检测前跟踪(OGRAPF-TBD)方法。在APF-TBD的重采样中应用优化后的遗传重采样算法，在重采样中根据权重选择优质粒子，通过排序分组交叉和变异操作得到新粒子。该方法不仅能保留APF-TBD通过优化重要性分布函数提高采样粒子准确性的优势，而且将优化后的遗传重采样思想引入重采样还能有效地解决粒子匮乏问题，增加有效粒子数目。仿真结果表明，相较于APF-TBD方法和粒子滤波检测前跟踪(PF-TBD)方法，OGRAPF-TBD方法具有更高的目标发现概率和跟踪精度，以及更强的适用性。
检测前跟踪 粒子滤波 遗传算法 重要性密度函数 重采样 track-before-detect particle filter genetic algorithm importance density function re-sampling
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
2 中国测绘科学研究院，北京 100830
最新一代可见近红外（VNIR）和短波红外（SWIR）双通道星载高光谱成像仪，多采用视场分离器将VNIR和SWIR通道分离为多个子视场，同一时刻各子视场对地成像区域不同，在采用运动补偿技术提高图像信噪比时，各子视场对同一地物的观测角不同，导致图像间失配关系复杂，无法获取同一地物的VNIR-SWIR连续光谱。通过建立运动补偿下的严格成像几何模型，定量分析了双通道图像的畸变和失配规律，进而提出了各子视场分别几何定位再相位相关法配准的方案，并利用东天山区域运动补偿下星载双通道高光谱仿真数据进行验证。结果表明，传统的基于图像的配准方案精度为3.9像元，仍无法得到同一地物像元的VNIR-SWIR光谱曲线，文中方案配准精度提高到0.3像元，VNIR和SWIR重叠波段的反射率光谱重合度误差由41.5%降低到1.2%。
高光谱成像仪 运动补偿 失配分析 图像配准 重采样 hyperspectral imager motion compensation mismatch analysis image registration resampling 红外与激光工程
2021, 50(3): 20211022
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
在激光扫频干涉测距过程中，目标振动在测距干涉信号中引入了多普勒频移，造成信号频谱展宽，导致了测距误差放大效应。为了降低振动对测距结果的影响，提出了基于激光自混合测振的测距误差补偿方法，通过同步测量自混合干涉信号的相位变化，补偿目标振动对测距干涉信号的相位调制，并采用频率重采样法校正激光器的调频非线性。最终通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在实验中，当测量的目标振幅为7102.1 nm时，测振标准差为7.9 nm，补偿前的测距标准差为3270.6 μm，补偿后的测距标准差降低到21.4 μm。补偿后的测距标准差接近无振动情况下的测距标准差，表明目标振动引发的测距误差放大问题得到了有效解决。
测量 激光扫频干涉测距 激光自混合干涉 目标振动补偿 频率重采样 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1112005
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
粒子滤波广泛应用于水下物理场辅助导航中。针对传统粒子滤波算法中粒子退化的缺陷, 提出了一种改进粒子滤波算法。该算法在滤波中对导航定位误差和地形量测误差进行实时估计, 并根据估计结果对每一次粒子重采样策略进行调整, 使新生粒子在定位误差区域中随机分布的同时, 能向载体所处位置概率密度大的区域相对聚集。使用该算法进行水下地形匹配惯性导航的仿真中, 相较于传统滤波方法能在保证定位误差快速减小的同时, 避免由于粒子退化造成的滤波发散, 并有效提高了最终滤波精度。通过该方法, 长时间使用纯惯导系统导航所积累的定位误差在 500s内由 900m下降到 50m内。在未来水下多物理场辅助导航领域将具有广泛应用前景。
惯性导航 粒子退化 水下导航 粒子重采样 地形匹配 inertial navigation particle degradation underwater navigation particle resampling terrain matching
