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用于夜间撒布地雷探测的可见光偏振图像融合

光学精密工程 2024年第15期32卷 2439-2453页

作者：沈康宇崔博伦吕其峰王驰上海大学机电工程与自动化学院上海200444 北京空间机电研究所北京100094

为了克服在夜间光线微弱情况下,撒布地雷目标与周边地面背景的光谱强度差异较弱的难题,研究一种端到端的无监督可见光偏振图像融合增强算法。融合图像利用撒布地雷的偏振特性在夜间增强地雷目标的同时,尽可能地保留场景的细节纹理信息... 详细信息

为了克服在夜间光线微弱情况下,撒布地雷目标与周边地面背景的光谱强度差异较弱的难题,研究一种端到端的无监督可见光偏振图像融合增强算法。融合图像利用撒布地雷的偏振特性在夜间增强地雷目标的同时,尽可能地保留场景的细节纹理信息。融合算法网络由特征提取模块、特征融合模块和图像重构模块构成。在特征融合方面,引入混合注意力机制以加强网络对特征张量中显著信息的提取能力。并通过设计基于像素内容分布的损失函数,引导融合图像保留更多源图像中显著像素区域特征,实现网络的端到端输出。针对夜间撒布地雷数据集,同7种主流图像融合方法进行主客观评价,并在SSIM,VIF等8项评价指标中表现为同类最优,YOLOv5模型中经融合增强的图像在地雷检测任务中表现要优于强度图像(mAP@0.5领先8%,mAP@0.5:0.95领先11%)。本模型具备先进性,并对后续地雷目标检测任务有积极影响。

关键词：图像融合撒布地雷偏振特性可见光低照度

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全球总闪电的天基光学实时探测技术综述

光学学报 2024年第2期44卷 62-82页

作者：鲍书龙李欢孙凡陆风张志清陈晓杰唐绍凡梁华赵艳华北京空间机电研究所环境资源与气象探测领域办北京100094 北京空间机电研究所红外相机研究室北京100094 北京空间机电研究所科技处北京100094 中国气象局国家卫星气象中心北京100081 中国气象局风云气象卫星工程管理办公室北京100081 上海航天技术研究院气象环境卫星总体部上海201100

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警... 详细信息

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警预报成为天基遥感的重要任务之一。系统地总结了闪电危害,闪电探测体系的发展历程和现状,天基闪电光学探测的技术难点、实现途径和发展现状;同时详细阐述了我国FY-4A闪电成像仪技术实现途径及在轨应用成果。FY-4A闪电成像仪利用时间滤波、空间滤波、超窄带光谱滤波、星上时空域多维融合点目标检测等多维技术实现了天基闪电光学探测载荷的研制与在轨应用,国内气象部门和众多科研院所利用FY-4A闪电成像仪的闪电探测结果实现了强对流灾害的精确预警预报,产生了重大经济效益与社会效益。最后,针对目前闪电探测体系存在的问题,分析了我国未来天基闪电探测系统的发展趋势,为我国后续闪电探测发展提供了参考。

关键词：强对流灾害天基闪电光学探测时空多维融合预警预报闪电探测综述

基于SFLA优化变分模态提取的滚动轴承故障诊断

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振动与冲击 2024年第10期43卷 132-139,173页

作者：张怀彬陈志刚杨远鹏王衍学北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100044

为解决变分模态提取(variational mode extraction, VME)在分解轴承故障信号过程中近似中心频率和惩罚因子的选择过于依赖专家经验的问题,提出混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)与VME相结合的滚动轴承故障诊断方法... 详细信息

为解决变分模态提取(variational mode extraction, VME)在分解轴承故障信号过程中近似中心频率和惩罚因子的选择过于依赖专家经验的问题,提出混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)与VME相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,为解决单一指标作为目标函数提取特征时信息不全面的问题,结合信息熵(information entropy, IE)、包络谱峭度和相关系数建立新的参数优化指标—KIC;然后,将KIC的极小值作为SFLA的目标函数自适应地选取VME期望模态的中心频率和惩罚因子;最后,通过包络解调分析期望模态进行故障诊断。仿真信号与轴承试验台相关数据集的分析结果表明,所提出的SFLA-VME方法能够准确地提取出期望模态并诊断轴承故障。

关键词：滚动轴承变分模态提取混合蛙跳算法包络谱峭度信息熵

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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 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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基于农药喷施溯源的精准变量喷药监控系统设计与试验

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农业机械学报 2024年第2期55卷 160-169页

作者：翟长远张焱龙邹伟宋健韩长杰窦汉杰新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097

针对现有大田精准施药系统主要以药量变量控制为主,缺乏农药喷施作业数据远程监测与溯源管理等问题,本文设计了基于农药喷施溯源的精准变量喷药监控系统,可实现农药精准变量喷施,作业地块、作业时间、作业面积、农药种类与配比、喷施药... 详细信息

针对现有大田精准施药系统主要以药量变量控制为主,缺乏农药喷施作业数据远程监测与溯源管理等问题,本文设计了基于农药喷施溯源的精准变量喷药监控系统,可实现农药精准变量喷施,作业地块、作业时间、作业面积、农药种类与配比、喷施药量、喷雾压力、实时流量和作业速度等信息的在线监测、实时显示和溯源管理。基于该系统分别开展了施药量计算精度、作业面积计算精度、物联网数据传输稳定性、变量调控系统动态响应、变量调控精度和农药喷施均匀性等试验。试验结果表明,北斗定位测速最大误差为1.33%,平均误差为0.82%,施药量计算误差为1.73%,作业面积计算误差为2.61%,数据丢失率为3.51%;速度连续变化下系统稳定调节时间为4~5 s;不同设定施药量和作业速度下,变量调控精度误差为2.45%;雾滴沉积点密度大于20滴/cm^(2)下,在喷雾机行走和喷雾方向上的喷雾覆盖率变异系数均小于10%,满足精准变量作业要求。本研究可在实现药量变量调控下对农药喷施数据进行溯源管理,为后续开展大田作物农药残留风险评估提供支撑。

关键词：喷杆喷雾机精准施药变量控制远程监测溯源管理

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5米光学02星应用在轨测试

遥感学报 2024年第3期28卷 591-600页

作者：唐新明肖晨超魏红艳刘宇韩波刘银年王军自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 北京空间机电研究所北京100094

5米光学02星于2021年12月26日成功发射,卫星与前序型号组成陆地中分业务卫星星座,建设形成天地一体化大幅宽定量化综合对地观测能力。在轨测试期间,自然资源部根据卫星设计指标要求,围绕土地资源、地质矿产、测绘地理信息、海洋海岛监... 详细信息

5米光学02星于2021年12月26日成功发射,卫星与前序型号组成陆地中分业务卫星星座,建设形成天地一体化大幅宽定量化综合对地观测能力。在轨测试期间,自然资源部根据卫星设计指标要求,围绕土地资源、地质矿产、测绘地理信息、海洋海岛监测等领域业务,梳理共计32个业务测试项,并按照自然资源调查和监测的相关标准和技术规范,开展了应用测试评价工作。在轨测试表明,卫星系统、地面系统和应用系统各项功能正常、运行稳定,双星一致性好,具备组网运行条件,卫星数据质量可满足自然资源执法督察、地质矿产资源调查、生态修复工程跟踪评价、地理空间信息更新、围填海调查、海岸线变化监测、钢铁去产能等业务需求,高光谱和热红外载荷定量应用测试取得良好效果。本文在介绍该卫星的数据特点与应用能力的基础上,重点介绍和分析卫星在轨测试应用评价结果,可为后续业务化应用提供参考。

关键词：遥感 5米光学02星自然资源卫星应用可见光/近红外高光谱热红外

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空间天文紫外偏振探测技术研究进展

红外与激光工程 2024年第3期53卷 224-241页

作者：单睿䶮董联庆李康张牧尧郑国宪张琢杨立欣邵俊杰北京空间机电研究所北京100094

新型空间天文探测技术在科学进步和国家发展方面起着至关重要的作用。其高精度的观测提供了独特的机遇,深化了人们对宇宙的理解,同时推动了天体物理学和宇宙学的前沿研究。这些探测不仅为理论模型的验证与发展提供了不可或缺的数据,还... 详细信息

新型空间天文探测技术在科学进步和国家发展方面起着至关重要的作用。其高精度的观测提供了独特的机遇,深化了人们对宇宙的理解,同时推动了天体物理学和宇宙学的前沿研究。这些探测不仅为理论模型的验证与发展提供了不可或缺的数据,还在基础物理学领域催生了新理论。在国家层面,拥有先进的空间天文探测技术不仅凸显了国家在科研领域的实力,同时为培养高水平的科研人才提供了重要平台,有助于国家在全球科研舞台上赢得竞争优势。因此,对新型空间天文探测技术的研究和发展显得十分紧迫。天文紫外偏振作为一种创新的空间天文探测手段,相较于传统探测手段,紫外偏振测量技术能够提供多维度的观测数据,进而实现全方位的宇宙感知能力,具备巨大地应用潜力。鉴于目前尚未有关于空间天文紫外偏振探测的系统性综述报告和文章,因此,文中从紫外偏振科学研究的角度出发,总结已有的紫外偏振载荷,挖掘这一领域技术发展的思路和途径,最后对该技术未来发展方向进行展望与总结,为我国在该领域的未来研究提供有益参考。

关键词：紫外偏振空间偏振探测空间天文

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热连轧过程机架间运动板带动特性研究

工程力学 2024年第5期41卷 234-246页

作者：崔金星孙建亮彭艳邢建康燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心北京星航机电装备有限公司

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于... 详细信息

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于四阶Galerkin截断法对偏微分方程进行离散化，得到系统四阶常微分方程组。仿真分析机架间板带张力、速度和活套辊支承刚度对运动板带动力学特性的影响，以及运动板带在辊系振动引发的速度摄动下振动特征和影响规律。结果表明：张力、板带速度和活套支撑辊刚度均影响板带动力学模态特征，且活套辊支撑作用可降低板带振动幅值；在热轧工艺范围内，调整板带张力和速度对运动板带的稳定性影响不大；辊系振动造成板带运动速度呈摄动特征，且摄动频率和幅值与板带振动强度关系密切。该研究对热轧过程机架间运动板带稳定性分析和活套控制设计提供参考。

关键词：热轧运动板带 Galerkin离散法张力板带振动混沌

基于D2D通信和虚拟MIMO的飞行器集群网络传输方案设计

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兵工学报 2024年第4期45卷 1141-1147页

作者：刘志峰张雪栗苹张继豪李思琪王卫东龚鹏北京理工大学机电学院北京100081 北京机电工程研究所北京100074 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

在无中心飞行器集群网络中,非直通条件节点间不同的中继路径可能导致较大路径损耗落差,为有限资源前提下网络传输能力的提升带来困难。参考5G移动通信中的终端直通(Device to Device,D2D)技术与中继通信中的虚拟多输入多输出(Multiple-I... 详细信息

在无中心飞行器集群网络中,非直通条件节点间不同的中继路径可能导致较大路径损耗落差,为有限资源前提下网络传输能力的提升带来困难。参考5G移动通信中的终端直通(Device to Device,D2D)技术与中继通信中的虚拟多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术,提出一套D2D通信与虚拟MIMO技术结合的无中心飞行器集群网络传输方案。重点研究在正交资源模式下,将不同的协作传输协议与空时编码进行组合,在信噪比、误比特率、接入概率等方面对通信性能的影响。仿真结果表明:D2D通信与虚拟MIMO技术结合的传输方案在不增加资源的前提下,对集群网络的通信性能有明显提升,且引入分布式空时编码可进一步优化误比特率性能,但3种传输协议在不同传输质量评价方向的改善有所不同。

关键词：飞行器集群网络终端直通通信虚拟多输入多输出协作传输协议空时编码

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