1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
针对大口径望远镜光学系统内部空间限制的特点,为了实现失调量校正,提出了一种基于本征系数的失调量解算方法。该方法首先利用波前曲率传感器的原理,通过交替测量前后离焦面的方式采集光斑图。然后,利用无需分区探测的本征函数法进行波前重构,利用本征系数来表征系统波像差,并依据失调量建立灵敏度矩阵模型。最后,根据失调状态与理想状态的本征系数即可求解出失调量。与其他技术途径相比,该方法具有无需添加光学元件、无需分区探测、运算简单的特点。主镜直径为1.8 m的望远镜实验结果表明,当次镜偏心距离范围为-0.9~0.9 mm、倾斜角范围为-0.2°~0.2°时,利用本征系数灵敏度矩阵法得到的计算值的误差均小于10%,对大口径望远镜中的应用具有一定的意义。
光学设计 大口径望远镜 曲率传感器 本征系数 灵敏度矩阵 失调量解算 光学学报
2021, 41(19): 1922001
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
逆合成孔径激光雷达(ISAL)成像运动补偿中,包络对齐的精度直接影响了相位误差估计精度。当目标速度和加速度较大时,距离包络严重倾斜且相位误差较大,图像无法进行良好聚焦。针对上述问题,在高精度成像模型的基础上提出了一种基于Nelder-Mead单纯形法和粒子群优化的全局联合运动误差补偿算法。首先,利用单纯形法估计目标速度,完成包络对齐。然后,将包络对齐过程获得的目标速度作为相位误差估计中参数初始化的约束条件。最后,用粒子群优化算法对各运动参数进行全局搜索并得到最优解,实现高精度运动参数估计及高阶相位误差补偿,得到聚焦良好的二维图像。实验结果表明,本算法的参数估计误差主要分布在±0.2%以内,参数估计精度和抗噪声性能均优于传统ISAL成像算法。
遥感 逆合成孔径激光雷达 运动补偿 Nelder-Mead单纯形法 粒子群优化算法 参数估计 光学学报
2021, 41(19): 1928001
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology, Beijing 100094, China
2 School of Aeronautics and Astronautics, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
Impact and torsion pendulums are applied in impulse coupling experiments of high-energy laser irradiation of space debris. It is difficult to achieve a multi-pulse experiment and thus hard to analyze the multi-pulse impulse coupling effect. Here, we designed a new recoil impulse experimental measurement system of non-contact, multi-degrees of freedom, and multi-pulse irradiation. The system used a low-pressure and low-temperature vacuum chamber to simulate the space environment, the pinning effect of magnetic levitation to achieve aluminum target suspension, and high-speed cameras to record the displacement over time to calculate the impulse of the target. Then the impulse coupling experiment of multi-pulse laser irradiation on the aluminum target was performed. The result shows that the multi-pulse impulse coupling effect is not the linear accumulation of coupling results by every single-pulse and multi-pulse coefficient that decreases with the increase of the number of pulses, and eventually stabilizes as the decrease gets smaller.
140.3325 Laser coupling 140.3390 Laser materials processing Chinese Optics Letters
2018, 16(12): 121401
本文提出了一种基于位置预测的动态规划方法, 用于快速检测GEO带天基观测图像中的暗弱碎片。首先对实测数据进行分析, 得出不同GEO碎片在图像中的运动速度相似, 接着, 进一步对数据做拟合, 得到了GEO碎片速度和观测卫星星下点纬度之间的映射模型, 并提出了GEO带天基观测图像中碎片速度估计方法。最后, 利用估计速度预测碎片位置, 在传统动态规划递归方程中采取位置信息加权, 得到了基于位置预测的目标搜索范围, 从而减少了递归方程中的目标状态个数。实测数据验证了速度映射模型的拟合偏差在1 pixel以内。选取一个典型观测周期的实测数据进行实验, 结果表明本文方法的检测时间比传统动态规划方法减少了90%以上, 虚警率降低了5.9%以上, 适合于GEO带天基观测图像中暗弱碎片的检测。
GEO碎片 目标检测 动态规划 速度估计 位置预测 GEO debris object detection dynamic programming velocity estimate position prediction
为了快速检测出地球同步轨道带光学观测图像中的空间碎片, 提出了一种基于信噪比的分级检测方法.首先分析实测数据, 得出观测图像中不同信噪比碎片运动相似的特性.对于高信噪比碎片, 采取帧差法快速检测, 并利用多帧图像计算速度信息; 对于低信噪比碎片, 根据高信噪比碎片检测结果得到的速度信息, 采用改进的动态规划检测方法.实际图像检测结果表明: 当递归方程的搜索窗口为5 pixel×5 pixel时, 分级检测方法检测性能最好; 当累积帧数大于5帧时, 检测时间比传统动态规划方法减少了87%以上.分级检测方法具有检测率高、虚警率低、计算量小的优势, 适合地球同步轨道带光学观测图像中空间碎片的检测.
地球同步轨道碎片 光学观测 目标检测 帧差法 动态规划 Geosynchronous earth orbit debris Optical observation Target detection Frame difference method Dynamic programming
1 北京跟踪与通信技术研究所， 北京 100094
2 空间目标测量重点实验室， 北京 100094
根据漫反射激光测距回波的误差特性，提出了一种基于运动补偿和抗差估计的回波光子实时检测方法。通过运动补偿增加了光子积累数量，可提供可靠的初值。在此基础上，采用抗差估计策略剔除观测粗差，有效实现了回波光子的实时在线检测。实验结果表明，在低信噪比情况下，该方法能够有效地抑制噪声影响，并能有效解决漫反射激光测距的实时信号检测问题。
测量 漫反射激光测距 运动补偿 滑动多项式 抗差估计
为了精确地研究全覆盖条件下高能脉冲激光辐照空间碎片的冲量矢量的特性, 在假设烧蚀阈值系数、激光入射能量密度和冲量耦合系数随到靶能量密度线性变化的基础上, 提出了精细描述冲量耦合系数的处理方法, 进一步完善了冲量矢量的数值计算方法。以圆柱体碎片为例, 通过仿真实验, 从不同角度分析了冲量耦合系数对冲量矢量的影响, 并指出适当提高激光入射能量密度能够显著增大冲量矢量。
激光技术 激光烧蚀 高能脉冲激光 冲量耦合系数 空间碎片 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 121404
1 中国科学院电子学研究所， 北京 100190
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 北京跟踪与通信技术研究所空间目标测量重点实验室， 北京 100094
采用线性调波长的1.55 μm光纤激光和一个控制照明光束方向的旋转平面镜，建立了聚束模式合成孔径激光雷达(SAL)成像演示实验室装置。该装置运转稳定，能够产生与其成像理论预期完全相符的高分辨率成像。给出了典型的聚束模式SAL高分辨率成像结果，包括合作目标成像、非合作目标成像、对同一目标的持续跟踪成像以及相干叠加成像与非相干叠加成像。
遥感 合成孔径激光雷达 聚束模式 成像 相干叠加 非相干叠加
1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 西安测绘研究所, 西安 710054
3 西北核技术研究所, 西安 710024
4 中国地震局 地震研究所 地震大地测量重点实验室, 武汉 430071
基于RXTE卫星天基数据, 建立了时空坐标系转换、时间修正及历元折叠方法, 构建了用于提取导航信息的Crab脉冲星轮廓, 剖析了该天基载荷结构及特性, 对卫星运行空间背景辐射进行了模拟计算。结果表明, 在设定导航条件下, 空间弥散X射线对航天器单星定轨及多星定位影响在km量级以上。同时阐述了实用化脉冲星导航探测中, 改进导航定位精度急需注意的技术问题。
RXTE卫星 脉冲星导航 脉冲轮廓 导航精度 RXTE satellite pulsar navigation pulse profile navigation accuracy 强激光与粒子束
2015, 27(5): 051013
