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基于自适应滤波的光谱畸变误差抑制方法

上海航天（中英文） 2020年第4期37卷 96-102页

作者：许俊张伟黄庆龙陈晓上海卫星工程研究所上海201109 上海市深空探测技术重点实验室上海201109

为降低天文光谱畸变误差对多普勒测速导航精度的影响,设计结合非线性Sage-Husa噪声估计器及抗差扩展卡尔曼滤波器(Robust Extend Kalman Filter,REKF)的自适应滤波算法。当系统模型可靠时,抗差滤波能够通过预测残差判断异常量测并降低... 详细信息

为降低天文光谱畸变误差对多普勒测速导航精度的影响,设计结合非线性Sage-Husa噪声估计器及抗差扩展卡尔曼滤波器(Robust Extend Kalman Filter,REKF)的自适应滤波算法。当系统模型可靠时,抗差滤波能够通过预测残差判断异常量测并降低其权重;当系统模型噪声先验信息不准确时,通过Sage-Husa噪声估计器估计系统噪声协方差阵Q阵,以保证抗差滤波的效果。此外,结合多普勒测速导航及X射线脉冲星导航进行组合导航,以提高位置估计精度。仿真结果表明,该算法能够在系统模型噪声先验信息不准确的情况下有效控制光谱畸变造成的量测误差对导航精度的影响。

关键词：多普勒测速抗差滤波 Sage-Husa滤波光谱畸变组合导航

Ti^（3＋）离子掺杂浓度与Ti：Al_2O_3晶体的光谱畸变

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中国激光 1995年第5期22卷 369-372页

作者：刘建华邓佩珍干福熹中国科学院上海光机所

通过室温下掺杂浓度为０．０３～０．４５Ｗｔ－％范围的Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３晶体的偏振激发光谱，荧光光谱和吸收光谱的测量，从实验上确信，Ｔｉ３＋在Ａｌ２Ｏ３基质晶体中不易形成Ｔｉ３＋离子对。并且发现，随着Ｔｉ３＋离子掺杂浓度... 详细信息

通过室温下掺杂浓度为０．０３～０．４５Ｗｔ－％范围的Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３晶体的偏振激发光谱，荧光光谱和吸收光谱的测量，从实验上确信，Ｔｉ３＋在Ａｌ２Ｏ３基质晶体中不易形成Ｔｉ３＋离子对。并且发现，随着Ｔｉ３＋离子掺杂浓度的提高，偏振激发光谱发生了（ｌ）肩／峰强度比增加和（２）长波展宽现象，而相应波段的吸收光谱却未发现这种浓度效应导致的线型畸变。

关键词：激光光谱钛离子掺杂 Ti:Al2O3晶体光谱畸变

日光诱导叶绿素荧光超光谱探测仪高稳定性设计与验证

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航天返回与遥感 2022年第6期43卷 97-105页

作者：段鹏飞胡斌汪勇夏晨晖王立科王伟刚毛一岚北京空间机电研究所北京100094 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094

光谱仪主体的机热稳定性直接影响其光谱特性的稳定性,进而影响卫星地面物质反演精度。为了适应空间复杂的热流环境,实现在轨高稳定性定量化探测,陆地生态系统碳监测卫星的主要载荷日光诱导叶绿素荧光超光谱仪(简称超光谱探测仪)在光学... 详细信息

光谱仪主体的机热稳定性直接影响其光谱特性的稳定性,进而影响卫星地面物质反演精度。为了适应空间复杂的热流环境,实现在轨高稳定性定量化探测,陆地生态系统碳监测卫星的主要载荷日光诱导叶绿素荧光超光谱仪(简称超光谱探测仪)在光学、结构、热控等方面均开展了稳定性设计,文章基于超光谱探测仪的性能指标,针对全寿命周期在轨热流环境进行了光、机、热集成仿真分析,揭示了光谱仪性能的在轨表现,证明稳定性设计能够满足在轨定量化使用要求。光谱仪地面试验结果验证了主体机热设计能够满足稳定性要求。

关键词：光谱分辨率光谱畸变光谱位置稳定性超光谱仪陆地生态系统碳监测卫星

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深空天文测角测速组合导航滤波算法研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2022年第1期52卷 72-78页

作者：陈晓许俊张晓张伟上海卫星工程研究所上海201109 上海市深空探测技术重点实验室上海201109

针对天文光谱测速导航量测中存在的常值量测误差、慢时变量测误差、光谱畸变量测误差,提出了扩维自适应容积卡尔曼滤波算法.本文通过状态扩维将常值测速量测误差及慢时变测速量测误差作为状态量之一,在导航滤波中进行同步估计并在量测... 详细信息

针对天文光谱测速导航量测中存在的常值量测误差、慢时变量测误差、光谱畸变量测误差,提出了扩维自适应容积卡尔曼滤波算法.本文通过状态扩维将常值测速量测误差及慢时变测速量测误差作为状态量之一,在导航滤波中进行同步估计并在量测中进行补偿.针对天体表面活动导致的光谱畸变量测误差,通过Sage-Husa噪声估计器对滤波算法中的量测噪声协方差阵进行自适应估计以降低含该误差量测的影响.同时,为了进一步提高导航的精度,将天文光谱测速信息与天体方向矢量信息结合,并通过联邦滤波器进行信息融合.以火星接近段为背景的仿真结果表明,该算法能够有效抑制上述量测误差对导航精度的影响,实现高精度天文自主导航.

关键词：多普勒测速组合导航 Sage-Husa滤波光谱畸变

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基于双测量模型的多普勒测速及其组合导航

宇航学报 2017年第9期38卷 964-970页

作者：康志伟徐星满刘劲李娜湖南大学信息科学与工程学院长沙410082 武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081

为降低光谱畸变对多普勒测速的影响,提高导航定位精度,提出了一种基于双测量模型的多普勒测速方法,即通过故障检测机制判断太阳光谱是否畸变,以分别采用多普勒差分测速或二维多普勒测速。此外,为减少多普勒测速导航存在的累积误差,将该... 详细信息

为降低光谱畸变对多普勒测速的影响,提高导航定位精度,提出了一种基于双测量模型的多普勒测速方法,即通过故障检测机制判断太阳光谱是否畸变,以分别采用多普勒差分测速或二维多普勒测速。此外,为减少多普勒测速导航存在的累积误差,将该方法与X射线脉冲星导航相结合进行组合导航。仿真结果验证了该方法的有效性,与其他X射线脉冲星/多普勒组合导航相比,该方法可抗光谱畸变影响,并可获得更高的位置和速度估计精度。

关键词：多普勒测速组合导航光谱畸变脉冲星

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无人机低空高光谱系统及应用研究

世界核地质科学 2023年第4期40卷 1009-1019页

作者：刘洪成叶发旺谭宏婕鲁纳川张川核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室北京100029 中国地质大学(北京) 北京100083

航空高光谱遥感技术在地质勘查中发挥了重要作用。近年来,无人机低空高光谱遥感数据以高空间分辨率和高性价比的优势在区域地质勘查工作中的应用获得了快速发展。利用透射式光栅分光技术研制具有较小体积和重量的短波红外成像光谱仪。... 详细信息

航空高光谱遥感技术在地质勘查中发挥了重要作用。近年来,无人机低空高光谱遥感数据以高空间分辨率和高性价比的优势在区域地质勘查工作中的应用获得了快速发展。利用透射式光栅分光技术研制具有较小体积和重量的短波红外成像光谱仪。开发成像光谱仪与高精度惯导同步触发技术,实现影像数据与外方位元素的同步获取,在此基础上完成了与电源管理系统、稳定平台和无人机的系统集成。在新疆雪米斯坦地区开展了试验应用,获取的地面靶标的光谱曲线与ASD光谱仪地面准同步实测相比具有较高的吻合度,典型特征吸收峰位置偏差均在1个像元以内。基于无人机低空高光谱影像进行矿物填图,与同一地区SASI航空高光谱矿物填图结果对比分析。结果表明:无人机低空高光谱影像空间分辨率较高,识别出的矿物种类更加丰富,且根据蚀变矿物特征吸收峰位置的细微差别,可以将一些矿物更进一步细分,实现围岩蚀变等成矿要素信息更高精准识别。

关键词：低空高光谱遥感透射式光栅光谱畸变高精度惯导同步触发

基于分辨率退化模型的全色和多光谱遥感影像融合方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2004年第4期29卷 302-306页

作者：李均力贾永红武汉大学遥感信息工程学院武汉市珞喻路129号430079

从影像成像的频率特性出发 ,提出了一种影像分辨率退化模型 ,并在此基础上提出了一种新的全色和多光谱遥感影像融合方法。

关键词：影像融合分辨率退化傅立叶变换光谱畸变卫星遥感技术

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超光谱仪光栅面形对光谱性能影响的仿真分析

航天返回与遥感 2018年第2期39卷 55-62页

作者：李康徐彭梅王伟刚段鹏飞北京空间机电研究所北京100094

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用... 详细信息

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具,对光栅面形数据进行处理,得到光栅面形拟合结果,通过光学软件Zemax计算得到光栅面形对光谱畸变和光谱分辨率的影响。仿真分析结果表明,光栅面形的变化对系统的光谱畸变(如光谱弯曲和色畸变)影响较小,基本控制在1/5个像元内;对系统的光谱分辨率影响较大,当光栅面形导致其刻线位置发生较大误差时,对光谱分辨率有明显影响。

关键词：超光谱探测仪光栅面形全链路仿真分析光谱畸变光谱分辨率光学遥感

变温环境下基于气室吸收谱的FBG高精度解调方法研究

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变温环境下基于气室吸收谱的FBG高精度解调方法研究

作者：李雨晴天津大学

学位级别：硕士

在航天领域,航天器所处的外太空环境极其复杂和恶劣,温度有时会发生剧烈变化。用于国际输油管道的传感监测系统也面临着严峻的温湿度变化的挑战。光纤布拉格光栅（FBG）传感器,因其体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、可大量复用等诸多优点... 详细信息

在航天领域,航天器所处的外太空环境极其复杂和恶劣,温度有时会发生剧烈变化。用于国际输油管道的传感监测系统也面临着严峻的温湿度变化的挑战。光纤布拉格光栅（FBG）传感器,因其体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、可大量复用等诸多优点,被广泛应用于航空航天、桥梁隧道等监测领域。本文面向变温环境下基于可调谐Fabry-Perot（F-P）滤波器和氰化氢（HCN）气室的FBG高精度解调系统,针对F-P滤波透射率函数导致的HCN气室光谱畸变机理展开了研究。提出了光谱迭代反卷积算法消除F-P滤波透射率函数的影响,并得到了复原HCN气室吸收光谱。利用其作为解调系统的波长参考进行了FBG波长解调实验,验证了该方法对提高解调精度和扩大高精度解调范围的效果。具体完成工作如下:1.搭建了基于可调谐F-P滤波器和HCN气室的FBG传感解调系统,研究了F-P滤波器的滤波透射率函数导致的HCN气室吸收光谱展宽、变浅和非对称畸变的机理。分析了在HCN气室吸收光谱寻峰时该畸变对阈值设定及峰值定位两个步骤造成的影响,进而说明了其在功率加权法寻峰过程中导致的误差。2、提出了光谱迭代反卷积算法,完成了HCN气室吸收光谱的复原,从而消除了F-P滤波透射率函数导致的畸变。相比复原前的探测HCN气室吸收光谱,复原HCN气室吸收光谱各吸收线寻峰标准差明显减小,并且在1525-1530nm和1560-1565nm的C波段两侧边缘处及1541.4-1543.5nm的两“标记点”处等光谱本身吸收较浅的波长区域内效果更为明显,寻峰标准差分别平均降低了54.9%、59.0%和56.1%。3.选取五支中心波长处于不同波段的FBGs在恒温环境和变温环境下分别进行实验,验证了使用复原HCN气室吸收光谱作为解调系统的波长参考的方法的有效性。结果表明,相比使用F-P标准具透射光谱,该方法在变温环境下的解调稳定性大幅度提高;相比使用探测HCN气室吸收光谱,该方法的解调精度明显提升,尤其在C波段两侧边缘和“标记点”等吸收较浅的波段,变温时的波长测量误差平均降低了52.8%,标准差平均降低了47.6%,且在整个C波段的测量标准差均抑制在0.996pm以内。因此,该方法在保证温度稳定性的同时,将可精确解调的波长范围从HCN光谱吸收峰较深的波长区域扩展到了整个C波段。

关键词： FBG 可调谐F-P滤波器 HCN气室光谱畸变反卷积变温环境