摘要：单像素成像具有高灵敏度,抗干扰等特点,但得到一张高质量图像需要多次采样,因而在卫星对地观测应用时,由于卫星姿态变化使得指向抖动从而造成参考光场与探测器信号之间关联性丢失,使得重构出的图像质量严重退化。针对这一问题,本文设计一种光场追踪补偿方案以补偿卫星姿态对成像带来的影响,结合卫星工具包生成卫星数据分别进行滚动角,俯仰角的运动补偿验证和偏航角的运动补偿验证。结果表明进行滚动角和俯仰角运动补偿后成像的峰值信噪比提升28.8 dB,进行偏航角运动补偿后成像的峰值信噪比提升7.25 dB,同时考虑滚动角,俯仰角和偏航角对典型场景进行运动补偿后的成像结果峰值信噪比提升至少4.7 dB,仿真结果证明了补偿方案有效提高了成像质量,为星载单像素成像提供了一条有效技术途径。

摘要：目前对地遥感的最主要途径之一便是通过遥感相机获得目标物信息,然而遥感相机的分辨率直接影响成像质量。结合遥感相机的推扫式成像技术,文章提出了一种基于单像素成像的超分辨增强技术模型,该模型能够简化重建过程,其设计目标是基于单像素超分辨的技术手段将航天遥感相机的图像分辨率增强4倍。为了验证该设计思想及其重建效果,文章设置了超分辨增强仿真试验,最终仿真试验结果表明,基于单像素的超分辨模型可以将图像的信噪比提高1.1倍,且重建的图像具有明显的抑制噪声的效果,起到了良好的降噪功能,相较于其他传统图像分辨率增强方法(如双三次内插、超深超分辨神经网络)具有更高的优越性。该方法可为地理遥感探测、土地资源探查与管理、气象观测与预测、目标毁伤情况实时评估等诸多领域的图像处理和应用提供有力支持。

摘要：依托本科生科研课堂实验课程研究成果,报告了一种基于波导增强的拉曼探头的食用油检测实验方案。在科研课堂教学研讨过程中,首先对拉曼信号的产生和波导增强的理论模型进行了深入的仿真和分析,然后结合食用油智能分类的具体应用场景,引入了PCA-UVE-ELM算法,实现了对不同拉曼信号的增强和分类,且该算法具有良好的可扩展性。本实验课程还对实验方法、实验步骤进行了改进设计,旨在提高学生的科研兴趣,培养他们的创新思维和钻研精神。

摘要：为解决无人机半物理仿真实验中活塞发动机参数长时输入问题,提出了一种轻量级便携式多传感器信号模拟系统解决方案。设计实现了触摸屏人机/MCU/信号模拟模块的三级结构,以某型活塞发动机为模拟对象,搭建了信号模拟系统,可简单方便地实现各参数排程输出;设计了电路模拟方法,可对热电阻、热电偶、4~20 mA电流信号、转速脉冲信号及开关量信号等进行模拟;对其中部分易受干扰信号进行了误差分析,给出误差计算公式和误差值估算,验证了系统的可行性。该系统可替代发动机作为各个长时试验的信号源,不仅大大节约了试验成本,还有利于进一步拓展试验边界。

摘要：面结构光三维测量方法是一种典型的非接触式测量方法,在扫描测量领域具有广泛的应用,为了定量评估其测量结果的质量、可靠性,需要对不确定度进行评定。结合传统误差分析方法对面结构光测量系统的原理进行探究,采用基于测量系统分析(MSA)方法对不确定度来源进行分析并建立相应的分析模型;针对各不确定度分量设计对应的量化评定方案;分别使用测量不确定度表示指南(GUM)法与自适应蒙特卡洛方法(AMCM)对测量不确定度做出评定,并对评定结果进行分析比较。通过工件尺寸测量不确定度评定实例的结果表明,AMCM的评定结果较GUM法的结果更加可靠。同时,通过验证程序表明,对于本测量任务,在不确定度保留一位有效数字时,GUM法依然适用;但是在不确定度保留两位有效数字时,GUM法未通过验证,说明使用AMCM进行替代是有必要的。

摘要：干涉式集成光学陀螺仪利用光电子集成技术实现陀螺系统的芯片化,在实现高性能的同时,可实现批量化生产,满足低体积、重量、功耗和成本(SWa P+C)指标,在无人领域具有重要应用前景。根据干涉式集成光学陀螺的发展脉络及趋势,设计了基于氮化硅的低损耗波导环和单偏振波导谐振腔、异质波导集成耦合结构等关键部件,搭建了基于无源芯片与光纤环的干涉式集成光学陀螺实验样机,实现精度0.03°/h(Allan方差),为目前国内已有报道同类陀螺系统的最优精度。最后,给出了干涉式集成光学陀螺的应用前景分析。

摘要：针对组合导航系统中,融合算法结构难以在线进行配置的问题,基于误差状态扩展卡尔曼滤波器(ES-EKF)和标准观测模型库,提出一种不依赖特定平台、可在线配置结构的多源融合估计框架,赋予组合导航系统动态变更信息源融合方式的能力。对多种导航子系统的输出信息进行分类和建模,建立一个不依赖于特定传感器和平台的标准观测模型库。设计一种算法结构的表示规则,将算法结构映射为融合模式,实现信息源和变量的灵活选择。基于该融合估计框架,设计并实现了一个惯性测量单元/磁力计/编码器/相机/激光雷达组合导航系统。最后,在野外数据集上进行了多种测试,该系统能够通过人工静态地或自主动态地变更融合模式灵活配置融合算法的结构,且定位精度优于robot-localization算法。试验结果表明,该框架可有效地实现多源融合估计、可在线地配置融合结构。

摘要：针对航空发动机螺栓存在背景复杂、目标小、且精细特征不明显的问题,本文研究了一种基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷的自动化检测方法。首先设计了基于Faster RCNN和改进CPN(AD-CPN)的级联卷积神经网络,实现了图像中螺栓及二维关键点的检测,可判断该螺栓是否脱落、漏装。为进一步检测螺栓的三维安装缺陷,通过欧氏距离选择策略对已检测出的关键点进行双目匹配、筛选以获得检测点对,最后对检测点对三维重构,并计算出螺栓的实际长度,从而判断螺栓是否错装。实验结果表明,相较于CPN,AD-CPN的mAP、AP50、AP75分别提升了2.9%、3.3%、4%;螺栓测量长度的相对平均误差约为3.0%,可见该方法具有较高的缺陷检测准确率,有效保障了航空发动机的安全运行。

摘要：为了使换热器试验测控系统满足动态换热试验中对温度控制的要求,分析了试验系统中被控温度对象动态模型,设计了前馈-自抗扰温度控制算法。动态换热试验对象为管壳式换热器,试验过程管程流体为强迫对流换热,壳程流体自然对流换热,同时管程流体循环利用,要求控制管程入口温度稳定。控制算法全面利用模型信息,将壳程温度作为管程温度控制中的干扰,为其设计前馈补偿,同时设计自抗扰控制算法,处理模型偏差问题。利用AMESim软件搭建系统模型,在Simulink中设计控制算法,进行了AMESim/Simulink联合仿真,通过对比多种控制算法,验证了在壳程温度变化干扰的换热过程中,使用前馈-自抗扰控制算法能够使管程入口温度波动更小,更快达到稳定。

摘要：由于石墨烯在太赫兹波范围内只发生带内跃迁,相比在可见光范围内,其光学吸收特性有显著优势,通过集成石墨烯与谐振腔,将太赫兹波限制在腔内,可进一步增强石墨烯对太赫兹波的吸收.采用麦克斯韦方程组并结合电磁场边界条件,研究了单层石墨烯在太赫兹波段范围内的光吸收机理;推导出石墨烯的传输矩阵和吸收系数方程,发现在太赫兹波段石墨烯的吸收是在可见光波段吸收的9—22倍;通过建立谐振腔型石墨烯光电探测器在太赫兹波段的光吸收模型及求解探测器吸收率方程,发现在0.12 THz处,吸收率可达0.965,相比无腔状态下石墨烯在太赫兹波段的最大吸收率0.5,提高了93%;优化设计器件结构参数并表征,最终器件响应度最高达到236.7 A/W,半高全宽为0.035 THz.理论分析表明,采用谐振腔型石墨烯光电探测器对太赫兹波进行探测,具有高吸收率、高响应度.研究结果对于太赫兹谐振腔型石墨烯光电探测器的设计和应用提供了理论参考.