江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211103
传感器是配电物联网的基础，尤其是基于布里渊散射的分布式光纤传感器应用日益广泛。为了提高基于布里渊散射的分布式光纤传感的测量速度，为基于温度的电气设备状态感知奠定基础，对单斜坡法在光纤沿线温度测量的适用性进行了研究。编程实现了基于伪Voigt模型的谱拟合法和单斜坡法的计算机程序，针对不同信噪比的布里渊谱分别采用谱拟合法和单斜坡法计算光纤沿线的温度。结果表明，在一定的信噪比和光纤沿线布里渊频移波动程度范围内，单斜坡法的计算准确性可以达到与谱拟合法相近程度，但谱测量时间可以缩短为后者的几十分之一，对应的计算时间仅为谱拟合法的1/758。研究了信噪比、布里渊频移和线宽不确定度对误差的影响，结果表明，随信噪比（以dB为单位）增加，温度误差快速下降，然后逐渐趋于稳定值；随布里渊频移与工作点差距的增加，温度误差增大，且加速度随二者差距的增大而增大；温度误差随线宽偏差的增大而增大。
分布式光纤传感 布里渊频移 单斜坡法 温度 distributed optical fiber sensing Brillouin frequency shift slope-assisted technique temperature
为了提高基于布里渊散射的分布式光纤传感系统实时性, 在分析经典基于洛伦兹和伪Voigt模型拟合法优缺点的基础上, 将多层前馈神经网络方法用于布里渊频移的估算。确定了神经网络的结构、输入及输出量、激活函数和训练算法, 采用不同信噪比(5dB~40dB)和布里渊频移(10.62GHz~10.82GHz)的布里渊谱训练该网络, 训练完成后网络针对训练样本的布里渊频移预测误差仅约为1MHz, 同时也训练了径向基函数神经网络。针对温度和应变沿线波动的布里渊谱分别采用以上训练得到的多层前馈神经网络、径向基函数神经网络、基于洛伦兹模型的谱拟合法和基于伪Voigt模型的谱拟合法估算光纤沿线的布里渊频移并解调获得光纤沿线的温度和应变。结果表明, 多层前馈神经网络方法的准确性与经典的基于洛伦兹模型和伪Voigt模型的谱拟合法相似, 但计算时间仅为后两者的1/947.16~1/470.95和1/784.56~1/532.88。该研究为基于布里渊散射的光纤温度和应变快速测量提供了参考。
传感器技术 温度和应变 神经网络 解调 快速 sensor technique temperature and strain artificial neural network demodulation fast
为了提高基于抛物线拟合的布里渊频移提取准确性, 文章采用Savitzky-Golay滤波对含噪布里渊谱进行滤波得到比较准确的布里渊频移后, 从未滤波布里渊谱中选择对称的部分, 然后采用抛物线拟合提取布里渊频移。由于文章所提方法能得到对称程度较高的布里渊谱, 且计算耗时增加不多, 因此改进的抛物线拟合方法可以在保证实时性的基础上显著提高布里渊频移提取的准确性。文章采用了原始抛物线拟合方法、基于伪Voigt模型的拟合方法和改进的抛物线拟合方法来计算光纤沿线的布里渊频移, 结果表明, 改进的抛物线拟合方法计算时间要长于原始抛物线拟合方法, 但仅为基于伪Voigt模型拟合方法的1/37~1/28, 且布里渊频移计算准确性与后者相似。基于文章所提算法有望实现光纤沿线温度和应变的快速感知。
分布式光纤传感 布里渊散射 温度和应变 Savitzky-Golay滤波 快速 distributed optical fiber sensing Brillouin scattering temperature and strain Savitzky-Golay filter fast
南京航空航天大学 航天学院, 江苏 南京 210000
鉴于气浮台姿态测量是实现气浮台控制的重要基础, 为了实现三轴气浮台姿态准确、快速测量, 提出一种基于单目视觉的实时、高精度的姿态测量方法。采取一种鲁棒性强的三轴气浮台靶标形状及布局来提高姿态获取精度。提出一种拟合圆心流程, 通过粗获取与精获取方法对靶标进行实时、鲁棒跟踪。最后利用提取到的圆心位置信息采用迭代最小二乘的姿态估计算法解算出气浮台的位姿信息。实验结果表明: 单目视觉测量算法的实时帧数可达20帧, 静态姿态测量精度约为0.02°, 动态姿态测量精度约为0.12°, 能够满足气浮台对姿态测量时的实时性、准确性、鲁棒性需求。
三轴气浮台 单目视觉 靶标识别 姿态估计 Three-axis air bearing table monocular vision target recognition attitude estimation
三轴气浮台的冷气系统设计直接影响到控制系统的精度和冷气消耗量。对三轴气浮台冷气控制中的推力分配问题进行了研究，针对冗余的推力分配问题，设计了两种可以优化三轴气浮台推力分配的方法，从经济性、精确性等多个角度对推力分配进行了相应的理论分析和实验研究。通过数学仿真和实验验证了所提方法的合理性和有效性，研究结果满足了在给出期望力矩后能够快速找到较优的冷气推力分配方案的要求，简化了推力分配的步骤，并且有效解决了推力器冗余分配造成冷气浪费的问题，同时使冷气控制精度在设计范围内。最后的实验结果显示冷气控制下稳定误差在0.4°以内，完成了一次只用4个推力器实现姿态控制的任务。
三轴气浮台 冷气系统 推力分配 优化算法 查表法 three-axis air bearing test bed air conditioning system thrust allocation optimization algorithm table look-up strategy
随着航天遥感技术的发展, 对海洋船舶快速检测识别需求日益增长。基于深度学习提出了一种结合高低分辨率遥感图像的船舶目标检测方法。该方法首先使用YOLO v3模型对宽幅、低分辨率卫星遥感图像中的目标船舶进行快速筛查, 然后针对高分辨率卫星遥感图像信息, 提出了一种基于注意力机制的RetinaNet模型对目标船舶进行精确匹配与分类。仿真实验结果表明, 这种改进的RetinaNet模型在目标检测中具有很好的效果, 使用两种分辨率的卫星进行协同工作能够有效提升工作效率。
遥感图像 目标检测 船舶检测 注意力机制 remote sensing image target detection ship detection YOLO v3 YOLO v3 RetinaNet RetinaNet attention mechanism
1 中国科学院光电研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 内蒙古北方重工业集团有限公司, 内蒙古 包头 014033
热辐射方向性是热红外遥感反演和产品真实性检验中的关键问题之一.针对行播作物, 构建了一个综合考虑光照植被/阴影植被、光照土壤/阴影土壤、植被-土壤多次散射和观测视场多影响因素的行播作物热辐射方向性模型, 并详细分析模型精度以及模型对LAI、冠层结构等参数的敏感性.结果表明, 该模型不仅能够很好体现出行播结构热辐射特性和热点效应, 而且适用于连续作物热辐射特性模拟; 与现有FRA97模型和FovMod模型对比一致性良好, 均方根误差分别为0.18 K和0.36 K.
观测视场 行播作物 热辐射 方向性 sensor footprint row crop thermal radiance directionality
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, East China University of Technology, Nanchang 330013, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 School of Science, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China
4 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We report on an experimental investigation on the dynamic decoherence process of molecular rotational wavepackets during femtosecond laser filamentation based on time-dependent mean wavelength shifts of a weak probe pulse. Details of periodic revival structures of transient alignment can be readily obtained from the measured shifted spectra due to the periodic modulation of the molecular refractive index. Using the method, we measured decoherence lifetimes of molecular rotational wavepackets in N2 and O2 under different experimental conditions. Our results indicate that decoherence lifetimes of molecular rotational wavepackets are primarily determined by the relative population of rotational states in the wave packet and intermolecular collisions, rather than the focusing intensity.
020.2649 Strong field laser physics 300.6530 Spectroscopy, ultrafast Chinese Optics Letters
2018, 16(12): 120201
南京航空航天大学 航天学院, 江苏 南京 210016
非合作目标航天器的位姿测量一直是各类复杂航天任务中所需解决的关键难题之一。传统的姿态测量算法多采用欧拉角以及旋转矩阵的方式描述目标位姿, 计算参数较多, 算法形式也相对复杂。针对这个问题, 通过单目视觉识别出具有矩形结构特征的目标航天器的一个矩形面, 然后在马达代数框架下, 根据该矩形面两条平行边所在直线方程的差值信息直接计算出目标姿态参数, 最终将姿态解算问题简化为一组四元线性方程组的求解。该算法无需知道目标尺寸, 计算形式简洁, 实时性高, 同时也能很好地保证结果的正交性。数值仿真以及地面验证实验结果表明, 该算法具有较强的稳定性, 测量精度能够满足测控要求, 在交会近距离范围内受两航天器间相对距离的影响较小。
马达代数 姿态测量 非合作目标 单目视觉 motor algebra attitude determination non-cooperative target spacecraft monocular vision
福建商学院信息管理工程系, 福建 福州 350012
为了提高图像纹理检测的效果，采用多阶环形结构量子算法。建立了量子多阶环形结构，每个量子不仅可以与自身环沟通，还可以与不同阶的环沟通，每个量子可以选择自身左右相连的两个量子作为邻居，也可以在相邻环上随机选择其他量子作为邻居，其选择相邻环或者跨环上的数量随机决定，环的优劣决定了环在多阶环中的位置，自适应选择每阶量子个体参与优化的概率。确定了量子节点信息被共享概率，包括全阶共享概率和同阶共享概率；通过幅度、符号、灰度级构成图像纹理的局部二值检测模型，邻域灰度的均方差描述纹理复杂度；并给出了算法流程。实验仿真显示，该算法检测纹理清晰，纹理连贯性较好，同时处理时间、熵值、平均梯度指标较好。
成像系统 多阶环形 量子 纹理检测 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 111101
