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航空遥感惯性稳定平台非线性摩擦建模与补偿

机械工程学报 2013年第15期49卷 122-129页

作者：刘炜周向阳北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

为降低摩擦对航空遥感三轴惯性稳定平台高精度控制的影响,提出基于LuGre模型的惯性稳定平台反步积分自适应摩擦补偿方法。根据系统速度过零多值及位置'平顶'现象建立惯性稳定平台LuGre摩擦模型,利用两步辨识及动态参数优化方法得到系统... 详细信息

为降低摩擦对航空遥感三轴惯性稳定平台高精度控制的影响,提出基于LuGre模型的惯性稳定平台反步积分自适应摩擦补偿方法。根据系统速度过零多值及位置'平顶'现象建立惯性稳定平台LuGre摩擦模型,利用两步辨识及动态参数优化方法得到系统摩擦模型参数,进而以李雅普诺夫稳定性理论为基础设计反步积分自适应摩擦补偿控制器。通过Matlab仿真分析摩擦对系统精度的影响,并与前馈补偿方法相比较,评价反步积分自适应补偿方法的有效性和鲁棒性。通过试验对某航空遥感惯性稳定平台方位系统进行摩擦模型及补偿方法验证。试验结果表明,反步积分自适应补偿能显著减小摩擦对系统的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪方均根误差比未补偿前分别减少78.7%、91.5%,与仿真结果一致,对提高航空遥感三轴惯性稳定平台系统控制精度具有重要意义。

关键词：航空遥感惯性稳定平台 LuGre模型反步积分控制控制方法评价

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航空遥感影像的实时舰船目标检测

光学精密工程 2020年第10期28卷 2360-2369页

作者：姜鑫陈武雄聂海涛朱明(指导) 郝志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 重庆嘉陵华光光电科技有限公司重庆400700

舰船是重要的海上目标,航空遥感影像的实时舰船目标检测在民用领域和国防安全中均具有十分重要的意义和价值。以工程应用为背景,重点对航空遥感影像的海陆分割和舰船检测两方面问题展开研究。利用灰度信息对遥感影像进行自适应阈值分割... 详细信息

舰船是重要的海上目标,航空遥感影像的实时舰船目标检测在民用领域和国防安全中均具有十分重要的意义和价值。以工程应用为背景,重点对航空遥感影像的海陆分割和舰船检测两方面问题展开研究。利用灰度信息对遥感影像进行自适应阈值分割,结合形态学算子和孔洞填充技术,实现海陆分割;利用舰船几何结构特征进行直线段检测,结合K均值密度聚类技术,完成舰船目标检测。实验结果表明针对海陆分割任务,陆地检测率为95.8%,陆地检测错误率为5.7%,陆地检测正确率为94.4%;针对舰船目标检测任务,检测准确率为94.1%,检测虚警率为3.9%。可以较好地将影像中的海洋区域和陆地区域分割成两个相互独立的部分,分割效果理想;同时可以快速地完成舰船目标检测,准确率高,虚警率低,具有运算简单、易于工程实现等特点。

关键词：航空遥感舰船检测海陆分割直线段检测密度聚类

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航空遥感地表温度时间归一化

遥感学报 2017年第2期21卷 193-205页

作者：朱琳清周纪刘绍民李国全电子科技大学资源与环境学院成都611731 电子科技大学信息地学研究中心成都611731 北京师范大学地理学与遥感科学学院遥感科学国家重点实验室北京100875

航空热红外遥感影像的航带宽度一般较为有限,通常需要进行连续飞行获得多个航带才能覆盖一个较大的研究区;由于地表温度随时间变化迅速,不同航带间地表温度存在差异。因此,进行不同航带影像拼接之前,需要对不同航带的地表温度进行时间... 详细信息

航空热红外遥感影像的航带宽度一般较为有限,通常需要进行连续飞行获得多个航带才能覆盖一个较大的研究区;由于地表温度随时间变化迅速,不同航带间地表温度存在差异。因此,进行不同航带影像拼接之前,需要对不同航带的地表温度进行时间归一化。本文基于温度日变化模型,构建了航空遥感地表温度时间归一化方法;结合Hi WATER试验区高密度的气象观测数据,分析了天气晴朗条件下,风速的大小和波动剧烈程度对地表温度日变化模型的影响,在此基础上发展了一种考虑风速影响的改进温度日变化模型。验证结果表明:两种模型均能够减小观测时间不同导致的地表温度瞬时波动差异;考虑风速影响的改进模型比未改进模型的精度提高0.3—0.6 K,且其提供的地表温度在时间尺度变化上更加符合实际情况。本研究建立的相关模型对于卫星遥感地表温度的时间归一化也具有借鉴意义。

关键词：地表温度时间归一化温度日变化模型航空遥感

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航空遥感三轴惯性稳定平台双速度环控制

中国惯性技术学报 2013年第4期21卷 439-445页

作者：周向阳赵强北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

航空遥感三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨率的遥感数据。针对惯性稳定平台视轴稳定控制中单速度环对干扰力矩抑制的不足,提出采用以编码器进行数字测速构成速度内环、利用速率陀螺构成速度外环的双速度环复合控制方案,将... 详细信息

航空遥感三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨率的遥感数据。针对惯性稳定平台视轴稳定控制中单速度环对干扰力矩抑制的不足,提出采用以编码器进行数字测速构成速度内环、利用速率陀螺构成速度外环的双速度环复合控制方案,将稳定回路抗内部干扰功能和隔离外界干扰功能分开设计实现,以提高系统稳定精度。分别对单速度环和双速度环对扰动的抑制能力进行了理论分析和对比,并在理论分析基础上,对单速度环和双速度环的扰动抑制能力进行了Matlab仿真分析和实验验证。结果表明:与单速度环相比,双速度环可明显减小质量偏心、摩擦等主要内部干扰以及外部基座低频扰动造成的稳态误差,静基座摇摆伺服稳定角速度RMS值减小了52.3%,静基座调平姿态精度RMS值减小了22.1%,动基座调平姿态精度RMS值减小了37.4%。

关键词：航空遥感三轴惯性稳定平台双速度环扰动抑制

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航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性建模与补偿

仪器仪表学报 2013年第8期34卷 1703-1710页

作者：周向阳张宏燕北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术园防重点学科实验室北京100191 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

针对航空遥感惯性稳定平台框架伺服系统中齿隙非线性环节造成的系统驱动延时、换向跳变及冲击振荡等问题,对航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性进行建模与补偿。在分析齿隙非线性环节结构和传动特点基础上,建立了齿隙非线性死区模型;利用MA... 详细信息

针对航空遥感惯性稳定平台框架伺服系统中齿隙非线性环节造成的系统驱动延时、换向跳变及冲击振荡等问题,对航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性进行建模与补偿。在分析齿隙非线性环节结构和传动特点基础上,建立了齿隙非线性死区模型;利用MATLAB仿真分析了齿隙对系统性能的影响;以框架伺服系统为研究对象,应用反步积分法,通过依次选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的控制器,并进行实验验证。结果表明:齿隙误差补偿可有效提高系统控制精度;与传统PID控制相比,反步积分法显著降低了齿隙非线性对伺服系统性能的影响,在给定框架期望转角情况下,反步积分法比PID控制响应速度提高78.26%、稳态精度提高23.1%。

关键词：航空遥感惯性稳定平台框架位置伺服系统反步积分控制齿隙非线性

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航空遥感在地质灾害领域的应用:现状与展望

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第12期48卷 1897-1913页

作者：董秀军邓博袁飞云付霞张文居巨袁臻任晓虎成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川藏区高速公路有限责任公司四川成都610041 重庆地质矿产研究院重庆401120

通过地质调查提前了解地质灾害发生的历史和现状,对最终实现潜在灾害的识别和预警具有重要意义。目前,传统人工地面调查手段难以发现并查明茂密植被覆盖或地形高陡等复杂山区的重大地质灾害及隐患,而航空遥感作为一种多功能综合性探测技... 详细信息

通过地质调查提前了解地质灾害发生的历史和现状,对最终实现潜在灾害的识别和预警具有重要意义。目前,传统人工地面调查手段难以发现并查明茂密植被覆盖或地形高陡等复杂山区的重大地质灾害及隐患,而航空遥感作为一种多功能综合性探测技术,因其独特视场角、不受地面条件限制等优势可高效地获取地质灾害发育分布特征和时空演化规律。首先,概述了地质灾害领域常用的航空遥感平台类型及发展趋势,分析了不同荷载传感器信息处理技术优势及主要解决的地质灾害问题。其次,综述了航空遥感技术在地质灾害基础地形测绘、早期识别、调查评价、中长期监测、应急处置5个应用阶段的重点研究成果,并论述了不同阶段的各类技术方法要求及优劣性。最后,总结航空遥感技术在地质灾害领域应用研究的不足之处,并阐明了未来发展趋势和建议。

关键词：地质灾害航空遥感机载激光雷达无人机摄影测量

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航空遥感惯性稳定平台摩擦参数辨识

中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 710-714页

作者：周向阳刘炜北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089

针对影响航空遥感三轴惯性稳定平台控制精度的非线性摩擦,提出了一种基于LuGre模型的摩擦参数辨识方法。在分析系统正弦响应曲线的基础上,建立了适于惯性稳定平台的LuGre摩擦模型,提出了两步辨识及动态参数优化的摩擦参数辨识方法,针对... 详细信息

针对影响航空遥感三轴惯性稳定平台控制精度的非线性摩擦,提出了一种基于LuGre模型的摩擦参数辨识方法。在分析系统正弦响应曲线的基础上,建立了适于惯性稳定平台的LuGre摩擦模型,提出了两步辨识及动态参数优化的摩擦参数辨识方法,针对惯性稳定平台三个框架系统的不同特点分别设计了参数辨识方案,最后通过实验进行了验证。结果表明,各框架角速度、角位置响应仿真曲线与实际曲线基本一致,说明提出的辨识方法能够得到各框架较为准确的摩擦模型。摩擦补偿实验结果表明,可显著降低摩擦对控制系统精度的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪均方根误差比未补偿前分别减少了78.7%和91.5%。

关键词：航空遥感惯性稳定平台 LuGre模型参数辨识

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航空遥感惯性稳定平台内框架拓扑优化设计

中国惯性技术学报 2015年第4期23卷 429-433页

作者：刘仲宇张涛刘家燕李永刚王平中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039

为了提高航空遥感惯性稳定平台动态性能,减小振动环境对光电载荷成像质量的影响,基于变密度法的拓扑优化理论,采用NX/TOSCA软件,以结构加权柔度最小化为目标函数,以节点的变形量和体积比约束为设计响应限制,对航空遥感惯性稳定平台内框... 详细信息

为了提高航空遥感惯性稳定平台动态性能,减小振动环境对光电载荷成像质量的影响,基于变密度法的拓扑优化理论,采用NX/TOSCA软件,以结构加权柔度最小化为目标函数,以节点的变形量和体积比约束为设计响应限制,对航空遥感惯性稳定平台内框架进行了拓扑优化设计。依据优化结果,对内框架具体结构形式进行了详细设计。采用NX/Nastran软件对优化后的内框架结构进行了仿真分析。静态分析结果显示,内框架最大变形量为3.5μm,满足指向精度误差分配的要求;模态分析结果显示,内框架结构一阶频率由260 Hz提高到334 Hz,其刚度满足伺服带宽的要求。拓扑优化设计使得内框架的质量由3.6 kg减小到1.8 kg,有利于平台轻量化的实现。最后,通过对指向精度和稳定精度的检测数据以及外场的飞行试验,验证了仿真分析的正确性,表明对内框架拓扑优化设计是成功的。

关键词：航空遥感拓扑优化变密度法惯性稳定平台

航空遥感用三轴惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法

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中国惯性技术学报 2010年第1期18卷 38-43页

作者：房建成戚自辉钟麦英北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

航空遥感用三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨的遥感数据。但是由于稳定平台承载大且存在质量偏心,在载机加速度的作用下平台产生幅值较大的不平衡力矩,导致平台的稳定精度下降和相机成像质量退化。为了有效抑制不平衡力矩... 详细信息

航空遥感用三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨的遥感数据。但是由于稳定平台承载大且存在质量偏心,在载机加速度的作用下平台产生幅值较大的不平衡力矩,导致平台的稳定精度下降和相机成像质量退化。为了有效抑制不平衡力矩产生的影响,提高平台的稳定精度,提出了一种基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法。首先设计一种不平衡力矩观测器,实时估计出平台的不平衡力矩;然后通过前馈补偿的方法抑制不平衡力矩的作用,从而达到提高平台的稳定精度的目的。仿真结果显示,平台的稳定精度得到大幅度提高,基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法有显著补偿效果。

关键词：航空遥感三轴惯性稳定平台质量不平衡前馈补偿观测器