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飞行器侧摆和前后摆及控制误差的优化设计

光学精密工程 2009年第9期17卷 2224-2229页

作者：闫得杰韩诚山李伟雄中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生部北京100039

为了降低飞行器侧摆及前后摆对TDICCD空间相机成像质量的影响,提出了对飞行器侧摆角和前后摆角范围及控制误差的要求,以获取高信噪比和高分辨力图像。根据TDICCD空间相机像移产生机理,给出了侧摆和前后摆引起的像移及像移计算参数的数... 详细信息

为了降低飞行器侧摆及前后摆对TDICCD空间相机成像质量的影响,提出了对飞行器侧摆角和前后摆角范围及控制误差的要求,以获取高信噪比和高分辨力图像。根据TDICCD空间相机像移产生机理,给出了侧摆和前后摆引起的像移及像移计算参数的数学公式。应用调制传递函数(MTF)作为图像质量的评价依据,确定了满足空间相机成像质量要求的侧摆角和前后摆角范围,分析了飞行器侧摆和前后摆对地面像元分辨力的影响。计算得出,相机成像过程中,当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.1°,且侧摆角和前后摆角的视轴角不大于4.8°;或当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.05°,侧摆角和前后摆角的视轴角不大于9.5°时,可满足积分级数96级,MTF不小于0.95的要求。实验结果表明,该方法简单,易于实现,适用于TDICCD空间相机成像质量的研究。

关键词：空间相机侧摆和前后摆像移像质调制传递函数

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空间相机偏流角的间歇式实时调整

光学精密工程 2009年第8期17卷 1908-1914页

作者：于涛徐抒岩韩诚山李杨王永成中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

空间相机摄像时对其偏流角进行实时调整,可以减小偏流角姿态变化对成像质量的影响,延长一次性连续摄像时间并使用较多的TDI积分级数进行摄像。本文对偏流角实时调整的需求进行了详细分析并给出了实时调整策略;然后,介绍了偏流角调整系... 详细信息

空间相机摄像时对其偏流角进行实时调整,可以减小偏流角姿态变化对成像质量的影响,延长一次性连续摄像时间并使用较多的TDI积分级数进行摄像。本文对偏流角实时调整的需求进行了详细分析并给出了实时调整策略;然后,介绍了偏流角调整系统的构成及实时调整的工作原理;最后,提出了一种间歇式实时调整方案并进行了实验。实验结果表明:摄像过程中偏流角偏差值可以调整在4.2′以内,调整后误差≤72.17″,一次调整时间<1s,偏流角调整过程中图像的调制传递函数(MTF)值为99.67%。提出的间歇式实时调整方法可满足摄像过程中对偏流角实时且长时间调整,且对图像无本质影响的要求。

关键词：空间相机偏流角实时调整像移补偿调制传递函数(MTF)

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基于FPGA的极紫外相机数据处理系统

计算机工程 2011年第2期37卷 263-265页

作者：黄良韩诚山中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院研究生院北京100039

以XC2V3000为核心处理芯片,AD1671为模数转换芯片,设计极紫外相机的数据处理系统,实现对相机原始科学数据的采集、原始数据校正、原始数据到图像数据的换算、数据缓存等功能。为增加系统对单粒子效应的抵抗力,在有效数据之间插入标识数... 详细信息

以XC2V3000为核心处理芯片,AD1671为模数转换芯片,设计极紫外相机的数据处理系统,实现对相机原始科学数据的采集、原始数据校正、原始数据到图像数据的换算、数据缓存等功能。为增加系统对单粒子效应的抵抗力,在有效数据之间插入标识数据,取代控制信号的移位延时,避免长链路移位寄存器的使用,增强系统稳定性。

关键词：现场可编程逻辑门阵列极紫外相机数据处理系统系统稳定性

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空间TDICCD相机的在轨成像参数重注

航空学报 2014年第8期35卷 2271-2278页

作者：赵庆磊龙科慧韩诚山李祥之黄良中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

空间相机的成像参数往往受到卫星平台资源的限制,并不能全部由地面发送给相机,而是由卫星平台进行档位选择事先在相机里固化好的地面标定参数。由于空间环境的变化,空间相机在轨工作期间TDICCD均匀性会发生变化,从而影响成像质量。针对... 详细信息

空间相机的成像参数往往受到卫星平台资源的限制,并不能全部由地面发送给相机,而是由卫星平台进行档位选择事先在相机里固化好的地面标定参数。由于空间环境的变化,空间相机在轨工作期间TDICCD均匀性会发生变化,从而影响成像质量。针对某航天离轴相机设计了一种空间TDICCD相机成像参数在轨重注的方法。首先,介绍相机的工作平台,确定在轨成像参数重注的设计方法;然后,介绍程序接收、缓存、校验以及存储参数数据的处理流程;最后,结合相机控制器软件专用检测模块验证该方法设计的正确性,并给出成像参数修改前后的TDICCD图像对比图,结果表明成像参数修改成功。

关键词：在轨重注相机控制器空间相机 TDICCD 遥感成像

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基于机器视觉的凸轮轴表面缺陷检测系统

红外与激光工程 2013年第6期42卷 1647-1653页

作者：孙雪晨姜肖楠傅瑶韩诚山文明中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

传统的凸轮轴表面缺陷多为产后抽检,相比在线全检存在漏检与缺陷率上升等现象,且只能事后发现;而人工在线全检不但会使成本上升、也对人力资源提出了考验。为此实现自动实时在线全检就成为急需解决的课题。设计了基于机器视觉的凸轮轴... 详细信息

传统的凸轮轴表面缺陷多为产后抽检,相比在线全检存在漏检与缺陷率上升等现象,且只能事后发现;而人工在线全检不但会使成本上升、也对人力资源提出了考验。为此实现自动实时在线全检就成为急需解决的课题。设计了基于机器视觉的凸轮轴表面缺陷在线自动检测系统。系统安装在凸轮轴生产流水线两侧,搭建特定光源,在凸轮轴移动、停止、旋转过程中通过高速相机对其表面进行图像捕获,并由工控机进行缺陷判定与定位。根据轴类表面缺陷的特征,设计了缺陷分割算法和缺陷区域标记算法,对凸轮轴表面的外伤、砂眼、研磨不良等典型缺陷进行分辨。算法可以准确提取目标缺陷区域,标记缺陷位置并统计缺陷特征对缺陷进行判定。该系统可在0.44 s每根轴的速度下,检测出凸轮轴表面直径大于1 mm的缺陷,并通过人机交互界面显示缺陷所在位置。完全可以取代产后抽检及人工在线全检,同时还可以提高检测效率与检测精度。

关键词：缺陷检测凸轮轴机器视觉在线邻域加权分割

定量化故障树分析技术在空间相机软件开发中的应用

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光学精密工程 2008年第11期16卷 2180-2186页

作者：李杨徐抒岩韩诚山于涛邢忠宝中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为保证空间相机软件系统可靠安全地运行,多采用定量化故障树方法对其进行可靠性分析。由于获取故障知识及确定故障树结构有一定难度,提出了一种基于粗糙集的软件故障树建立方法。针对软件故障原因错综复杂,无法获取大量有效数据的情况,... 详细信息

为保证空间相机软件系统可靠安全地运行,多采用定量化故障树方法对其进行可靠性分析。由于获取故障知识及确定故障树结构有一定难度,提出了一种基于粗糙集的软件故障树建立方法。针对软件故障原因错综复杂,无法获取大量有效数据的情况,给出一种采用Vague集方法对底事件进行建模,从而计算底事件相对重要度和顶事件发生概率的定量分析方法,根据分析结果指导软件的可靠性设计并确定测试重点。实验结果表明:使用提出的故障树分析方法,有效地指导了设计人员通过容错差错和避错等设计措施提高系统的可靠性,解决了由于软件部件可靠性指标很难精确量化,无法进行定量分析的问题。

关键词：空间相机软件可靠性故障树分析(FTA) 粗糙集 Vague集

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推扫式遥感相机超满阱大动态范围成像

光学精密工程 2018年第4期26卷 944-950页

作者：孙武韩诚山晋学飞吕恒毅刘海龙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 吉林大学中日联谊医院吉林长春130033

为了提高推扫式遥感相机的动态范围,对应用DTDI(Digital domain Time Delay Integration)技术并采用固定积分级数的成像方法以及高动态范围图像的显示方法等进行研究。首先介绍了DTDI技术基本原理,然后利用该技术突破传统模拟域TDI的满... 详细信息

为了提高推扫式遥感相机的动态范围,对应用DTDI(Digital domain Time Delay Integration)技术并采用固定积分级数的成像方法以及高动态范围图像的显示方法等进行研究。首先介绍了DTDI技术基本原理,然后利用该技术突破传统模拟域TDI的满阱电荷限制,获得更高深度、更大动态范围的灰度图像数据,进而拓展了推扫式遥感相机的动态范围。最后结合图像熵和图像灰度分布方差构造评价函数,并将其作为判据选择被关注目标高动态范围图像的最优显示窗口,将信息量最大、层次最为丰富的区间自动显示出来。计算和实验结果表明,当固定积分级数为64的时候,推扫式遥感相机的动态范围可以有效地提高36.124dB;基于评价函数的显示窗口自动选取方法较人工选择能够更加快速、准确地显示最优结果。本文提出的方法能够基本满足推扫式遥感相机领域大动态范围成像及选择显示的需求。

关键词： CMOS DTDI 超满阱推扫式遥感相机

空间光学相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数测试与实验

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光学精密工程 2015年第5期23卷 1484-1489页

作者：吕恒毅薛旭成赵运隆韩诚山中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了精确地测试空间光学相机入轨之前在乃奎斯特频率处的调制传递函数,开展了整机在乃奎斯特频率处的传递函数测试实验。给出了相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数测试链路图;推导了乃奎斯特频率的方波靶标在整个链路中的传递过程和终... 详细信息

为了精确地测试空间光学相机入轨之前在乃奎斯特频率处的调制传递函数,开展了整机在乃奎斯特频率处的传递函数测试实验。给出了相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数测试链路图;推导了乃奎斯特频率的方波靶标在整个链路中的传递过程和终端靶标图像的精确对比度函数模型;计算了终端靶标图像的对比度与相机在乃奎斯特频率处的调制传递函数转换关系和理论误差形式。最后,在真空环境下测试了相机在乃奎斯特频率下的调制传递函数,并依据本文推导的结论对结果进行了修正。实验结果表明:某空间光学相机在实验室条件下测得的乃奎斯特频率处的调制传递函数为0.213,经折算时间延迟积分CCD(TDICCD)及处理电路的调制传递函数为0.602,TDICCD外围处理电路的调制传递函数等效衰减系数为0.946,与理论值接近。测试结果表明提出的方法基本准确,能够满足空间光学相机地面研制阶段对调制传递函数测试的要求。

关键词：空间光学相机乃奎斯特频率调制传递函数对比度传递函数

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ICL7667实现步进电机高频斩波控制

光学精密工程 2008年第11期16卷 2193-2198页

作者：王永成党源源徐抒岩韩诚山于涛中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039 长春工业大学计算机科学与工程学院吉林长春130012

为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器来实现步进电机的高频斩波控制。对驱动电路采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOS... 详细信息

为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器来实现步进电机的高频斩波控制。对驱动电路采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOSFET的开关速度,提出了提高功率MOSFET开关速度的方法。最后,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器实现了步进电机的高频斩波控制。仿真和试验结果表明:采用ICL7667的驱动电路,可以保证斩波频率为200 kHz时,功率MOSFET的漏极输出仍处于截止和深度饱和的状态,这比采用电阻分压式驱动电路其斩波频率最大为20 kHz提高了10倍,可保证小内阻步进电机在高速斩波信号的控制下正确运行。

关键词： ICL7667 功率MOSFET 步进电机 MOSFET驱动器开关特性