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5米光学02星高分辨率高灵敏度大幅宽热红外相机设计与实现

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遥感学报 2024年第3期28卷 601-609页

作者：童卫明李昊谦聂云松马军闫秀荣邢辉高长春王保华孙启扬蔡帅郝中洋李岩北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094

2021年12月26日,5米光学02星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的主要载荷之一热红外相机采用8192元长线阵长波红外探测器推扫成像,可以获取星下点地面像元分辨率优于16 m、噪声等效温差小于0.1 K@300 K、幅宽大于115 km的7.7—10.5... 详细信息

2021年12月26日,5米光学02星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的主要载荷之一热红外相机采用8192元长线阵长波红外探测器推扫成像,可以获取星下点地面像元分辨率优于16 m、噪声等效温差小于0.1 K@300 K、幅宽大于115 km的7.7—10.5μm谱段热红外影像。相比国内外在轨热红外遥感相机,该相机同时实现高分辨率、高灵敏度和大幅宽观测,能够实现空间和温度的高效率精细化探测,具有明显优势。文章介绍了该相机的组成、工作原理、相机关键技术及实现情况,给出地面测试与试验结果,并简要介绍在轨测试和应用情况。相机目前在轨稳定运行,性能优异,已获取大量高分辨率热红外影像,可为后续同类载荷研制提供参考。

关键词：遥感热红外相机推扫红外探测器 5米光学02星

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长条镜柔性支撑及点阵结构设计方法

光学学报 2024年第2期44卷 272-281页

作者：刘朋朋吴俊常君磊庞寿成邹宝成张祝伟北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室北京100094

离轴三反光学系统多采用长条形反射镜,为尽可能提高反射镜面形精度,其支撑结构形式多为柔性支撑;为了在保证结构力学性能的基础上满足轻量化的需求,支撑亦多采用壳体点阵结构。本文基于尺寸优化技术,建立了长条形反射镜的参数化有限元... 详细信息

离轴三反光学系统多采用长条形反射镜,为尽可能提高反射镜面形精度,其支撑结构形式多为柔性支撑;为了在保证结构力学性能的基础上满足轻量化的需求,支撑亦多采用壳体点阵结构。本文基于尺寸优化技术,建立了长条形反射镜的参数化有限元模型以及双轴圆弧切口柔性铰链支撑的多参数优化模型,分别应用可行方向法及自适应响应面优化算法得到了质量约束下刚度最优的反射镜面板、筋板厚度参数以及刚度约束下镜面面形最优的柔铰支撑几何尺寸参数,并应用参数试验方法对该柔性支撑安装角度及安装轴向位置进行了独立变量的影响分析。对于背板的设计,本文提出了一种基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法,采用贪婪三角化投影算法对点阵结构包络生成的点云进行网格重构,保证了点阵结构模型的连续性与真实性。经过仿真验证,优化参数下重力、温度、强迫位移各工况下反射镜综合面形误差(0.018λ)和装调方向重力下刚体位移(0.007 mm)均达到最优。表明基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法合理可行,可推广应用于类似结构形式的反射镜支撑。

关键词：长条形反射镜柔性支撑点阵结构点云优化算法

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顾及样本优化选择的机器学习云检测研究

航天返回与遥感 2024年第1期45卷 161-173页

作者：张辉周仿荣徐真文刚马御棠韩旭吴磊云南电网有限责任公司昆明650011 南方电网公司云南电网电力科学研究院电力遥感技术联合实验室昆明650217 苏州深蓝空间遥感技术有限公司苏州215505

针对云层日变化、云类型、云相态、云光学厚度等特征差异带来的光谱差异,导致传统阈值算法对云识别精度不高的问题,文章提出了一种顾及样本优化选择,耦合物理阈值方法和机器学习的云检测算法模型,利用“葵花8号”卫星(Himawari-8)数据... 详细信息

针对云层日变化、云类型、云相态、云光学厚度等特征差异带来的光谱差异,导致传统阈值算法对云识别精度不高的问题,文章提出了一种顾及样本优化选择,耦合物理阈值方法和机器学习的云检测算法模型,利用“葵花8号”卫星(Himawari-8)数据进行日间云检测。通过样本优化选择,使样本中尽可能包括不同情形下的云特征,为机器学习模型提供良好的样本基础,增加模型泛化能力;同时输入特征除了考虑反照率、亮温、亮温差以及天顶角等因素外,还加入了基于反照率和亮温差的物理阈值方法云识别结果;最后基于极限随机树模型进行云检测。结果表明:模型云检测交叉验证精度为96.41%,总漏检率和总虚检率分别为2.08%和0.91%;通过云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测(CALIPSO)产品数据进行对比分析,结果显示云检测总体精度为97.1%。

关键词：样本优化极限随机树机器学习云检测航天遥感

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基于融合注意力机制的电力设施遥感识别方法

测绘通报 2024年第S2期 182-186页

作者：马仪周仿荣文刚王一帆王国芳耿浩曹俊中国南方电网有限责任公司云南电网电力科学研究院电力遥感技术联合实验室云南昆明650217

针对电力设施遥感目标识别需要,提出了一种融合多注意力机制的改进YOLOv5网络,实现光学遥感图像目标检测方法。针对遥感图像中目标尺度差异大、小目标角度,背景复杂的特点,基于YOLOv5网络的改进模型,加入FPN与PAN相结合的金字塔特征融... 详细信息

针对电力设施遥感目标识别需要,提出了一种融合多注意力机制的改进YOLOv5网络,实现光学遥感图像目标检测方法。针对遥感图像中目标尺度差异大、小目标角度,背景复杂的特点,基于YOLOv5网络的改进模型,加入FPN与PAN相结合的金字塔特征融合结构,增强网络提取遥感图像中不同尺度特征的能力,并利用CBAM注意力机制增强密集分布目标的识别能力,提升复杂背景下目标的定位效果。试验结果表明,方法具有较高的识别精度和效率,为遥感图像在电力设施识别与检测方面的应用提供了基础。

关键词：遥感图像深度学习目标识别电力设施

基于卫星遥感的秦山核电周边海域温度分布研究

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自然资源遥感 2024年

作者：石海岗梁春利薛庆张恩章新益张建永张春雷程旭核工业航测遥感中心河北省航空探测与遥感技术重点实验室

以秦山核电周边海域为研究对象,利用Landsat系列热红外遥感数据,研究秦山核电周边海域的温度分布情况。结果显示,温度反演结果与海上测温数据具有强相关性,反演结果可靠;秦山核电运行前,周边海域温度较为均匀,除自然增温外,无明显温度... 详细信息

以秦山核电周边海域为研究对象,利用Landsat系列热红外遥感数据,研究秦山核电周边海域的温度分布情况。结果显示,温度反演结果与海上测温数据具有强相关性,反演结果可靠;秦山核电运行前,周边海域温度较为均匀,除自然增温外,无明显温度分异现象,沿岸南北方向上海域温度几乎无变化,东西方向存在较小的温度梯度,离岸10 km范围内温度变化不超过0.6℃;核电运行后,周边海域呈现水温分异现象。温排水分布特征与潮汐和季节密切相关,同季节落潮时刻的温升范围总体要大于涨潮,同潮态夏季温升分布总体大于冬季;某厂取水口处表层海水在涨潮时刻存在1.0℃以上温升。Landsat系列数据基本满足秦山核电周边海域温度分布研究需求,针对特定潮态温排水分布可开展航空遥感监测。

关键词：秦山核电温排水温度反演遥感监测潮汐

大面阵小像元光学成像器件加权采样优化技术研究

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光学学报 2024年

作者：庄绪霞阮宁娟魏久哲贺金平北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室

为实现高像素小像元成像器件在光学成像高效应用，提出一种面向大面阵小像元光学成像器件的加权采样及优化方法。分析了大面阵小像元器件加权采样原理，构建了加权采样成像质量模型和权重因子优化模型，开展了权重因子优化分析，进行了... 详细信息

为实现高像素小像元成像器件在光学成像高效应用，提出一种面向大面阵小像元光学成像器件的加权采样及优化方法。分析了大面阵小像元器件加权采样原理，构建了加权采样成像质量模型和权重因子优化模型，开展了权重因子优化分析，进行了加权采样仿真试验与分析评价。研究结果表明，通过加权采样，可以有效提高综合成像质量，5×5像素为一采样单元时，MTF最高可以提高1.5倍，SNR最高可以提高5.0倍，MTF×SNR最高可以提高5.2倍以上。本技术研究为大面阵小像元器件新型成像应用提供了理论支撑。

关键词：大面阵成像加权采样优化

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光学遥感高精度时标设计实现与定位精度分析

光学学报 2024年第18期44卷 386-396页

作者：郑君张孝弘褚备张弈秋郑永超北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室北京市航空智能遥感装备工程技术研究中心

为实现高精度时标要求，光学遥感相机基于卫星高精度秒脉冲信号，结合对应的卫星整秒时刻数据，采用高精度本地时钟和计数同源设计以及图像辅助数据嵌入方案，能够计算出每行遥感图像对应的成像时刻。从相机成像时刻标定的设计原理出发... 详细信息

为实现高精度时标要求，光学遥感相机基于卫星高精度秒脉冲信号，结合对应的卫星整秒时刻数据，采用高精度本地时钟和计数同源设计以及图像辅助数据嵌入方案，能够计算出每行遥感图像对应的成像时刻。从相机成像时刻标定的设计原理出发，分析得出相机成像时刻标定的设计误差为±3 2μs，并且提出了相机时标精度的验证方法。依据本系统设计，时标精度测试误差为±2μs。通过实例验证了光学遥感相机时标设计的高精度实现。根据时间延迟积分推扫成像原理及实例分析，在遥感卫星时间同步系统精度层面，证明了光学遥感相机时标设计能够保证在轨影像几何定位的精度。

关键词：光学遥感几何定位时标精度秒脉冲

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用于航磁测量的多旋翼无人机磁干扰测试研究

地球物理学进展 2024年第1期39卷 369-378页

作者：韩鹏辉王勇刚石岩石连成王志宏王永洋核工业航测遥感中心石家庄050002 河北省航空探测与遥感技术重点实验室石家庄050002

在无人机航磁测量工作前期,全面评价无人机相关磁干扰源及其特征,可为后期磁力仪安装位置与方式的确定、数据降噪措施的选择等提供依据.本文以多旋翼无人机为例,分别进行了本底磁特征测试、异常部位不同状态下的噪声测试、电机干扰信号... 详细信息

在无人机航磁测量工作前期,全面评价无人机相关磁干扰源及其特征,可为后期磁力仪安装位置与方式的确定、数据降噪措施的选择等提供依据.本文以多旋翼无人机为例,分别进行了本底磁特征测试、异常部位不同状态下的噪声测试、电机干扰信号的时频分析、以及动态飞行时的干扰影响距离测试和研究.识别出电机、电流为主要干扰源;电流的产生和传输既会改变已有的静态干扰强度,又会产生新的动态震荡噪声;电机旋转所产生的震荡干扰信号是集合了与电机旋转速度、内部转子和定子数量等有函数关系的多频率复合信号;磁力仪所记录的干扰信号强度,随其与干扰源之间距离的增大而衰减.本文测试方法可作为无人机相关磁干扰测试的参考,测试结果可用于指导磁力仪安装和数据降噪.

关键词：航磁测量多旋翼无人机干扰源及其特征干扰测试

基于自适应导数-高斯寻峰算法的自动稳谱研究

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核技术 2024年第8期47卷 51-58页

作者：武雷超李江坤张光雅吴雪李艺舟核工业航测遥感中心石家庄050002 河北省航空探测与遥感技术重点实验室石家庄050002 河北航遥科技有限公司石家庄050002

航空γ能谱仪在高空测量过程中由于本底计数率较低,容易产生稳谱周期长、受温度影响较大等因素造成的谱线漂移问题,严重影响了测量结果的准确性。因此,本文提出了一种自适应导数-高斯联合寻峰算法,以达到航空γ能谱仪在低本底环境下快... 详细信息

航空γ能谱仪在高空测量过程中由于本底计数率较低,容易产生稳谱周期长、受温度影响较大等因素造成的谱线漂移问题,严重影响了测量结果的准确性。因此,本文提出了一种自适应导数-高斯联合寻峰算法,以达到航空γ能谱仪在低本底环境下快速寻峰、稳峰的目的。首先对导数寻峰算法的过程进行了优化,算法根据限定条件自动确定峰位道址及其左右边界,实现高斯寻峰算法的自适应变换本底窗宽扣除,然后使用高斯寻峰结果与导数寻峰结果进行对比验证,确保寻峰结果的准确性。实际测量结果表明:自适应导数-高斯联合寻峰算法计算速度快,准确率高,1024道航空γ能谱仪在-20~50℃范围内40K峰实测最大谱漂不超过±3道,为低本底环境下的航空γ能谱准确测量提供了新的稳谱方法。

关键词：航空γ能谱仪自适应寻峰算法低本底