1 火箭军工程大学 导弹工程学院，陕西 西安 710025
2 空军研究院，北京 100085
星敏感器安装误差是制约SINS/CNS导航精度的主要因素之一，有必要在使用前对其进行标定，特别是小视场星敏感器无法根据单幅星图得到姿态信息。文中提出了一种SINS/CNS组合导航系统的快速高精度标定方法，利用惯导输出的姿态、速度以及星敏感器测量的矢量信息构造量测，建立卡尔曼滤波模型，实现安装误差和惯性器件常值误差的地面标定。通过全局可观测性分析，详细给出了系统在不同的姿态和观测星点的情况下的可观测性并进行了验证。仿真结果证明：至少需要进行两个轴向的转动、三次观星且需避免将星点位于星敏测量原点，才能高精度估计出星敏感器三轴安装误差，而对于大视场星敏感器来说部分惯组姿态不利于提高系统可观测度，该方法对姿态和星敏感器安装误差的估计精度均在0.5″内，陀螺和加速度计的常值误差分别小于0.000 7 (°)/h和
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，无需精密的外部设备和人工参考即可实现高精度标定，对SINS/CNS组合导航系统的观星方案设计有一定意义。
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210641
1 火箭军工程大学导弹工程学院, 西安 710000
2 火箭军指挥学院作战实验室, 武汉 430000
由于两步法的初值会严重影响星敏感器光学误差标定算法的精度, 针对该问题, 提供了一种结合人工鱼群算法(AFSA)的两步法优化方法。此方法利用了人工鱼群算法中易跳出局部最优从而进行全局寻优的特点, 在进行两步法之前输出一组较优的初始值供两步法初始化使用, 最终得到精度较高的标定值。通过仿真可知, 此改进两步法针对两步法的不足结合人工鱼群算法的优点, 能够提高其标定精度以及稳定性。
星敏感器 两步法标定 两步法初值 人工鱼群算法 star sensor two-step calibration initial value of two-step method Artificial Fish Swarm Algorithm (AFSA)
1 火箭军工程大学导弹工程学院, 西安 710000
2 火箭军指挥学院作战实验室, 武汉 430000
精确的焦距误差标定是保证星敏感器输出高精度姿态信息的关键, 而光学畸变是焦距误差标定的首要误差源。根据星敏感器成像的几何模型以及光学畸变模型, 建立了光学畸变与焦距误差耦合的数学模型, 并推导得到畸变量与等效焦距误差间的关系式, 提出了进行焦距误差标定时导航星点的参考畸变量阈值δrmax。仿真分析结果表明, 选择全部在畸变量阈值内的星点与选择部分或全部在畸变量阈值外的星点相比, 焦距误差标定精度分别有5~10倍明显的提升, 充分减少了在焦距误差标定时光学畸变对其精度的影响。
星敏感器 焦距误差标定 光学畸变 阈值 star sensor calibration of focal length deviation optical distortion threshold
中国民航大学 电子信息与自动化学院, 天津 300300
针对相位敏感光时域反射仪(Ф-OTDR)信号信噪比过低的问题, 提出了一种基于改进变分模态分解(VMD)结合独立成分分析(ICA)的去噪方法。首先, 采用模拟退火方法(SA)对VMD进行优化; 然后, 采用SA-VMD将预处理后的Ф-OTDR信号分解成一系列本征模态分量(IMF), 并根据相关准则选取IMF分量进行虚拟噪声重构; 最后, 将原始信号与虚拟噪声作为ICA的输入, 去除信号中的噪声, 提高信号信噪比。采用自行设计的相干Ф-OTDR系统进行实验验证, 结果表明, 该方法能够有效去除噪声, 与EMD-ICA和SA-VMD方法相比, 信噪比提高了4dB, 这对系统的实际应用具有重要意义。
模拟退火算法 变分模态分解 独立成分分析 信噪比 Ф-OTDR Ф-OTDR simulated annealing algorithm variational mode decomposition independent component analysis SNR
贵州大学大数据与信息工程学院，新型光电子材料与技术研究所，贵阳 550025
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，对Co掺杂CrSi2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。结果表明，掺杂后的CrSi2 晶格常数无明显变化，禁带宽度增大。由于Co元素3d电子的影响，在费米能级附近出现了杂质能级。掺杂后的CrSi2复介电函数虚部在低能方向发生红移，在 小于1.20 eV，大于2.41 eV的能量范围内光跃迁强度增强。吸收系数的主峰向高能方向移动，峰值增大，在小于1.38 eV，大于3.30 eV的能量范围改善了 CrSi2对红外光子的吸收。光电导率的主峰向高能方向移动，在小于1.16 eV，大于2.36 eV的能量范围内光电导率增强，说明掺杂Co元素后改善了CrSi2特别是 红外光区的光电性质，计算结果为CrSi2光电器件的研究制造提供了理论依据。
第一性原理 掺杂 电子结构 光学性质 first principle CrSi2 CrSi2 doping electronic structure optical property
1 贵州大学大数据与信息工程学院,贵阳 550025
2 贵州大学新型光电子材料与技术研究所,贵阳 550025
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 计算了Mn4Si7及Mo掺杂Mn4Si7的电子结构和光学性质。计算结果表明Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.804 eV, Mo掺杂Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.636 eV。掺杂使得 Mn4Si7费米面附近的电子结构发生改变, 导带底由Γ点转移为Y 点向低能方向下偏移, 价带顶向高能方 向上偏移, 带隙变窄。计算还表明Mo掺杂 Mn4Si7使介电函数、折射率、吸收系数及光电导率等光学性质增加。
第一性原理 电子结构 光学性质 first principle Mn4Si7 Mn4Si7 electronic structure optical property
在利用小波变换对脉冲星信号进行消噪时, 小波基、分解层的选取以及阈值函数的构建很大程度上决定了脉冲星导航的准确性。首先研究了小波基与小波分解系数之间的从属关系, 进而根据小波分解系数与原始信号的互相关大小来筛选合理的小波基和分解层。在对小波分解系数的研究中发现,噪声形成的小波系数随着分解层的增加而减小, 考虑到这个特点, 构建了一个基于分解层的阈值函数。实验结果表明, 相比于传统小波域消噪方法, 所提方法不仅能够准确地筛选出最优小波基和最佳分解层, 而且利用所构建的阈值函数进行消噪可以明显改善去噪后脉冲星信号的信噪比、峰值信噪比以及峰位误差, 为脉冲星信号消噪提供了新思路。
脉冲星 信号消噪 小波变换 互相关系数 阈值函数 pulsar signal denoising wavelet transform cross correlation coefficient threshold function
1 火箭军工程大学 导弹工程学院, 陕西 西安 710025
2 青州高新技术研究所, 山东 青州 262500
脉冲星导航是一种新型的自主式导航。为提高其精度与实时性, 提出一种小波变换与压缩感知结合的脉冲星到达时间(Time of Arrival, TOA)估计的方法。该方法对标准脉冲轮廓使用小波变换构造多级冗余字典, 通过信号恢复算法估计出实际脉冲星的TOA。该方法的算法复杂度低于传统的TOA估计方法, 并且随着脉冲星信号周期内bin数量的增加, 算法的实时性越好。该方法改变了传统的先去噪再估计TOA的思路, 其可以嵌入到信号去噪的过程中, 还可以和小波去噪的阈值处理并行计算。仿真结果显示文中方法耗时分别为两种传统TOA估计方法的0.87%和21.35%, 并且随着数据时长的缩短, 文中方法的TOA估计精度的相对优势越发明显。该方法不但可以提高TOA估计精度, 而且降低了对数据时长的依赖。
导航 TOA估计 小波变换 压缩感知 多级冗余字典 navigation TOA estimation wavelet transform compressed sensing multi-level redundancy dictionary 红外与激光工程
2020, 49(2): 0226001
火箭军工程大学导弹工程学院, 陕西 西安 710025
在利用小波变换解决脉冲星含噪信号去噪问题时,阈值的选择及阈值函数的构建决定去噪效果的优劣。首先结合小波变换的性质分析噪声小波分解系数的分布特性,并结合软、硬阈值函数的构造特点构建了一种非线性的双参数阈值函数;通过粒子群算法优化参数大小以使阈值函数可自适应地改变位置和弯曲程度,进而得到良好的阈值函数去噪模型;在分析噪声小波分解系数随分解层变化特点的基础上,对统一阈值选取策略进行改进,引入梯度衰减因子构造一种基于各分解层噪声均方差的阈值选取方法。实验结果表明,相比于传统小波域消噪方法,本文方法可以明显改善X射线脉冲星含噪信号的信噪比、峰值信噪比以及峰位误差,为X射线脉冲星信号去噪提供了新思路。
探测器 X射线脉冲星 粒子群优化算法 双参数阈值函数 多层阈值 光学学报
2019, 39(12): 1204001
