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
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
逆合成孔径激光雷达(ISAL)的调制信号具有高频率、大带宽的特性,使传统逆合成孔径雷达的“一步一停”模型不再适用。通过建立精确的ISAL成像模型,分析了ISAL成像过程中存在的平动误差、转动误差和模型误差。针对传统ISAL采用平动、转动分离补偿时,由于平动误差补偿存在残余误差而影响转动误差补偿的问题,因此提出基于Nelder-Mead单纯形法和拟牛顿法的联合补偿成像算法。该算法首先采用Nelder-Mead单纯形法对目标运动参数进行优化迭代搜索,将得到的优化解作为运动补偿项对三类误差进行全局补偿,然后利用拟牛顿法补偿残余误差。仿真实验结果表明,与传统分离补偿算法相比,本文算法可以精确估计目标的运动参数,获得聚焦良好的高分辨率ISAL二维图像。
成像系统 高分辨率成像 Nelder-Mead单纯形法 逆合成孔径激光雷达 运动补偿
导弹的主动段弹道设计及优化是提高导弹弹道射程的主要因素。以二级弹道导弹为例，建立导弹主动段的弹道射程优化模型，根据参数优化理论，提出一种基于单纯形-遗传算法的复合算法，该复合算法不仅具有较好的全局收敛性，而且具有精度高、收敛速度快的优点, 实现了主动段弹道的优化仿真，并与初始弹道进行比较验证。仿真结果表明，主动段终点的速度有效增大，射程提高32%，证明所提方法在弹道优化应用中是可行有效的。
主动段弹道 弹道优化 遗传算法 单纯形法 参数优化 active phase trajectory trajectory optimization genetic algor让hm simplex method parameter optimization
1 电子工程学院，安徽 合肥 230037
2 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
为实现对 VO2薄膜光学常数的测量，本文在全光谱拟合法的基础上，首先利用导纳矩阵法推导出透射率 T与薄膜厚度 d、折射率 n以及消光系数 k的函数关系，然后利用单纯形法得到其优化函数。最后采用 Matlab编程方法对低温态、高温态 VO2薄膜的红外透射率进行了全光谱拟合，得到折射率和消光系数等 VO2薄膜光学常数的拟合曲线。结果表明：拟合曲线与已有研究结果及实测曲线基本吻合。采用全光谱拟合方法得到的光学常数能较准确的对 VO2薄膜进行描述，为最佳膜厚设计提供了依据。此外，为更简便地描述 VO2薄膜的光学常数，本文还引入了 Cauchy色散模型方程，对全光谱拟合方法得到的中远红外波段(2.5～15 μm)的光学常数结果进行了拟合。
薄膜光学 VO2薄膜 全光谱拟合 单纯形法 Cauchy色散模型 film optics VO2 thin films whole optical spectrum fitting simplex method Cauchy dispersion model
1 四川大学 制造学院 测控系, 四川 成都 610065
2 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
从圆柱度误差的测量要求和圆柱度误差评定搜索算法两个方面研究了提高测量精度的方法。为了减小圆柱度误差测量中的工件倾斜误差, 设计并分析了两点垂直布局的调平方法; 根据工件轴线的方向余弦, 计算得到了两点调整的高度值, 克服了手动调整存在的问题, 实现了工件快速精确调平并提高了工件圆柱度的测量精度。由于圆柱度误差评定是对满足最小条件的圆柱轴线的搜索, 文中针对Nelder-Mead单纯形法的收敛精度依赖于初始解和收敛速度较慢, 提出了拟牛顿法和Nelder-Mead单纯形法相结合的联合算法来实现全局最优解的快速准确搜索。对经典测试函数的Matlab仿真及实际测量数据的应用表明, 该联合算法能有效地提高收敛速度和收敛精度, 其收敛速度提高了50%, 收敛精度提高了1倍, 从而提高了工件圆柱度误差的测量精度。
圆度仪 调平 圆柱度误差 拟牛顿法 Nelder-Mead单纯形法 收敛 测量精度 roundness measuring instrument leveling cylindricity error quasi-Newton method Nelder-Mead simplex method convergence measurement precision 光学 精密工程
2014, 22(12): 3360
1 中国科学院长春光学机密机械与物理研究所， 吉林 长春130033
2 中国科学院研究生院， 北京100049
研究了Czerny-Turner正交型光栅单色仪的波长校准技术。 结合单色仪的结构参数和特点， 提出以符合光栅方程的正弦曲线作为仪器出射波长的校准方程， 基于最小二乘法原理给出校准方程的拟合残差表达式， 由于校准方程的非线性， 应用二维Nelder-Mead单纯形法求解拟合残差的待定系数， 建立了波长与光栅转角的精确表达式， 并通过实验验证了该算法的准确性。 结果表明， 经过校准的单色仪波长定位精度小于0.1 nm， 比设计要求提高一个数量级。 该方法在Czerny-Turner正交型光栅单色仪的波长校准过程中， 应用简单， 容易实现， 只需稍加修改步进电机的控制程序， 即可完成对仪器出射波长的快速实时校准， 实用性强。
光栅单色仪 Czerny-Turner结构 波长校准 Nelder-Mead单纯形法 Grating monochromator Czerny-Turner structure Wavelength calibration Nelder-Mead simplex method 光谱学与光谱分析
2012, 32(4): 1127
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100083
提出了一种离线精确测定金属铝薄膜光学常数的方法。与传统的原位测量方法相比,这种方法简便,不需要连接到真空室的复杂测量设备上。该方法以测量椭偏光谱曲线和分光光谱曲线为目标,考虑金属铝薄膜在空气中表面氧化的影响,在混合优化算法的基础上,使用基于色散关系的多波长法拟合确定金属铝薄膜从紫外到可见区(200～800 nm)的光学常数;优化算法采用多种群并行遗传算法和单纯形法相结合的方式,提高了拟合质量和速度,得到了理想的结果,光谱曲线拟合误差<2%。在确定了铝光学常数的基础上,镀制了单腔紫外诱导透射滤光片,测量的透过率光谱与设计结果在265 nm处的峰值透过率偏差<1%。
铝薄膜 光学常数 椭偏光谱 遗传算法 单纯形法 aluminum thin film optical constants ellipsometry genetic algorism simplex method
1 中国科学院,电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
采用比较算法快速寻找数据库中与目标导流系数相匹配的电子枪尺寸,采用缩尺法改变其尺寸到所要求的目标尺寸.考虑电子枪尺寸对注腰半径、导流系数、层流性等参数的影响,建立了评价电子注性能的目标函数,采用单纯形法优化目标函数实现最优的电子层流性,且基于比较算法和单纯形算法的设计方法具有通用性,工作效率高.
电子枪 比较算法 目标导流系数 缩尺法 单纯形法
提出利用同一波长的入射光在双面入射时两个能量之比的比值对光栅的参量进行测量,进一步提高准确度。首先从理论上比较正弦面形光栅在单一面入射及双面入射时各种衍射效率对光栅表面粗糙度的敏感程度；然后模拟测量出该正弦面型光栅在双面入射情况下的光栅参量；最后成功反演出体积相位全息光栅的三个参量,其测量结果为0.080 μm,1.452 μm,20.5 μm准确度比单一入射面情况(0.080 μm, 1.451 μm, 20.1 μm)时要高。同时该法继承了原来方法的无损伤、操作简便、可重复、易推广、成本低等优点。
衍射与光栅 光栅参量 正反入射 衍射效率之比 正单纯形法
