1 战略支援部队信息工程大学 地理空间信息学院，郑州 450001
2 上海交通大学 上海市北斗导航与位置服务重点实验室，上海 200240
为解决大场景下光学运动捕捉系统精度检测困难的问题，提出利用全站仪标定大场景下光学运动捕捉系统定位精度的方法。首先在光学运动捕捉系统的四个分区域均匀选取若干公共点，其次利用同尺寸同心靶球解决全站仪和光学运动捕捉系统测量点不一致的问题，之后通过全站仪和光学运动捕捉系统分别测量得到公共点的真实值和测量值，基于罗德里格矩阵的抗差最小二乘迭代方法计算全站仪坐标系到光学运动捕捉系统坐标系的位姿变换矩阵，最后坐标系统一并计算光学运动捕捉系统在分区域和整体区域下的定位精度。同时，基于该方法实现了度量运动捕捉系统和Vicon运动捕捉系统的外参标定。实验结果表明：光学运动捕捉系统在四个分区域的定位精度分别为2.385 mm、0.877 mm、1.787 mm、2.890 mm，整体区域下光学运动捕捉系统的定位精度为8.126 mm。说明大场景下光学运动捕捉系统的定位精度明显降低，验证了利用全站仪进行光学运动捕捉系统标定和运动捕捉系统外参标定的可行性和有效性。
光学运动捕捉系统 全站仪 公共点 罗德里格矩阵 抗差最小二乘 Optical motion capture system Total station Common point Rodrigues matrix Robust least squares 光子学报
2023, 52(11): 1111003
Author Affiliations
Abstract
1 University of Electronic Science and Technology of China, School of Optoelectronic Science and Engineering, Chengdu, China
2 Anqing Normal University, School of Mathematics and Physics, Anqing, China
3 Nankai University, TEDA Applied Physics Institute, School of Physics, The MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Tianjin, China
4 Guangxi University, School of Physical Science and Technology, Center on Nanoenergy Research, Guangxi Key Lab for Relativistic Astrophysics, Nanning, China
Photonic analogs of the moiré superlattices mediated by interlayer electromagnetic coupling are expected to give rise to rich phenomena, such as nontrivial flatband topology. Here, we propose and demonstrate a scheme to tune the flatbands in a bilayer moiré superlattice by employing a band offset. The band offset is changed by fixing the bands of one slab while shifting those of the other slab, which is accomplished by modifying the thickness of the latter slab. Our results show that the band-offset tuning not only makes some flatbands emerge and disappear but also leads to two sets of flatbands that are robustly formed even with the change of band offset over a broad range. These robust flatbands form either at the AA-stack site or at the AB-stack site, and as a result, a single-cell superlattice can support a pair of high-quality localized modes with tunable frequencies. Moreover, we develop a diagrammatic model to provide an intuitive insight into the formation of the robust flatbands. Our work demonstrates a simple yet efficient way to design and control complex moiré flatbands, providing new opportunities to utilize photonic moiré superlattices for advanced light–matter interaction, including lasing and nonlinear harmonic generation.
moiré superlattice robust flatbands doubly resonant superlattice diagrammatic model Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066001
国网河北省电力有限公司经济技术研究院, 石家庄 050000
为了解决目前地下电缆隧道点云中电缆支架与电缆分离困难、电缆点需要人工提取的问题, 提出一种基于区域圆柱面拟合与抗差自适应Kalman滤波的地下电缆点云自动提取分割算法。首先基于电缆局部呈圆柱的形状特征, 将区域点云进行圆柱面拟合以确定电缆初始区域的中心轴线与半径; 再将初始区域电缆的轴线作为区域电缆走向, 结合抗差自适应Kalman滤波算法对电缆中轴线进行延长估计, 得到单条完整电缆中心轴线, 最终实现电缆点云单条分割。结果表明, 电缆初始区域单位权中误差在0.015 m以内, 能够有效区分电缆点与其它类别点; 电缆中轴线延长在地下电缆点云存在缺点、噪点情况仍保持稳健估计, 具有较好的鲁棒性。该方法有效提升了地下电缆提取的准确性和可靠性。
激光技术 地下电缆提取 圆柱面拟合 抗差估计 Kalman滤波 laser technique underground cable extraction cylindrical surface fitting robust estimation Kalman filter
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
针对二维扫描反射镜控制时可能遇到的脉冲干扰问题, 以及设备制造时误差带来的参数不确定性, 结合鲁棒脉冲-峰值理论提出了一种计算脉冲响应保守界, 并设计了一个状态反馈控制器。通过理论建模得到二维扫描反射镜方位电机伺服控制模型, 引入参数不确定性后, 对该模型采用LMI优化求得控制器参数及峰值响应保守界。经过仿真验证, 该方法相对于普通的PID控制方法减少了20%的峰值响应和50%的恢复时间, 对于二维扫描反射镜脉冲干扰具有较好的抑制效果。
鲁棒脉冲-峰值理论 不确定模型 永磁同步电机 LMI优化 robust impulse-to-peak synthesis uncertain model PMSM LMI optimization
针对分布式视频编码(DVC)系统鲁棒传输问题, 设计了一种基于层修复的 DVC系统传输框架。该传输框架首先对关键帧 (K帧)同时采用高效视频编码 (HEVC)帧内编码和 Wyner-Ziv编码, 并将校验信息(Wyner-Ziv码流)作为修复层码流存入缓存中。若当前关键帧有丢失, 则向编码端请求该帧对应的层修复码流, 在解码端对错误块进行修复, 获得关键帧解码质量的提升。同时, 研究了层修复码率估计算法, 利用已成功解码的位平面辅助完成算法重建。实验结果表明, 该传输框架利用关键帧的层修复码流对关键帧失真部分进行了修复, 提高了关键帧质量, 改善了边信息质量, 实现了 DVC的鲁棒传输。
分布式视频编码 Wyner-Ziv编码 关键帧 鲁棒传输 修复层 Distributed Video Coding Wyner-Ziv video coding Key frame robust transmission repair layer 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 82
1 北京建筑大学测绘与城市空间信息学院，北京 102616
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
3 中山大学物理学院，广东 广州 510275
针对激光跟踪仪光束法平差，基于稳健估计理论中的选权迭代法，提出一种自适应加权秩亏三维光束法平差解法，通过对观测值选权判定阈值与秩亏平差基准方程权的自适应调整，能够准确识别粗差并抵御其影响。通过仿真实验验证了方法的可行性，并在合肥先进光源预研平台进行了实测验证，实验结果与SpatialAnalyzer软件的处理结果精度相当，可为准直测量数据处理提供抗差结果参考。
测量 激光跟踪仪测量 自适应加权平差 秩亏光束法平差 抗差估计
山东科技大学数学与系统科学学院，山东 青岛 266590
在复杂动态背景下的运动目标检测往往会产生前景目标提取不完全、将动态背景误检为前景等问题。针对上述问题，提出了一种结合非凸秩近似函数和三维全变分正则项的运动目标检测模型。该模型在原始鲁棒主成分分析模型的基础上，引入非凸秩近似函数来刻画视频背景部分的低秩性，并利用三维全变分正则项在时间和空间上对前景部分进行约束，最后采用交替方向乘子法对该模型进行求解。实验结果表明，所提模型在处理动态背景、恶劣天气等复杂场景时能有效提高运动目标检测的准确性，并且比现有方法具有更好的视觉效果。
图像处理 运动目标检测 鲁棒主成分分析 非凸秩近似 三维全变分 交替方向乘子法 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0410010
1 河南科技大学软件学院, 河南 洛阳 471000
2 开封文化艺术职业学院计算机学院, 河南 开封 475000
为了实现在复合干扰下六旋翼无人机编队的稳定飞行, 提出了一种快速终端滑模鲁棒控制方法。首先,描述了领导-跟随编队拓扑结构并建立了六旋翼无人机的6自由度运动模型, 然后, 设计了编队外环控制律将编队指令转换为姿态指令, 并通过设计编队内环控制律解算得到旋翼转速指令, 最后, 引入自适应律来估计复合干扰, 实现了六旋翼无人机编队的稳定飞行。仿真实验结果表明: 所提方法与滑模控制方法相比能够更加快速地实现六旋翼无人机的编队稳定飞行, 最大轨迹误差仅为0.2 m, 复合干扰最大估计误差仅为0.1 m/s2, 表现出了更优的控制效果。
无人机编队 快速终端滑模控制 复合干扰 鲁棒控制 自适应律 UAV formation fast terminal sliding mode control compound interference robust control adaptive law
1 河南机电职业学院 信息工程学院，河南 郑州，451191
2 郑州西亚斯学院 电子信息工程学院，河南 郑州 451150
为了克服机体振动和气流扰动对三轴机载光电系统对准精度的影响，提出了一种模糊滑模鲁棒控制方法。首先根据坐标转换关系建立了三轴机载光电系统的数学模型，然后引入模糊算法准确估计干扰大小，并设计了模糊滑模鲁棒控制律，最后给出了稳定性分析，能够确保三轴机载光电系统对目标方位的高精度跟踪。仿真结果表明：提出的方法与分数阶控制方法相比，表现出了更优的控制效果，可在300 ms内稳定跟踪指令信号，最大干扰估计误差仅为0.2 N·m，且具有更高的控制精度，对俯仰角、滚转角和航向角的最大跟踪误差分别仅为0.5°、0.7°和0.4°，大幅提高了三轴机载光电系统的对准精度。
三轴机载光电系统 干扰 模糊算法 积分终端滑模 鲁棒控制 three-axis airborne optoelectronic system disturbance fuzzy algorithm integrated terminal sliding mode robust control 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210580
