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爆轰叠加效应下缺陷圆环断裂行为的数值模拟

火炸药学报 2024年

作者：毕伟新李伟兵李军宝李文彬王晓鸣南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室

针对爆轰叠加效应下缺陷圆环断裂行为问题，理论分析了含波形调整器装药中爆轰波传播过程，获得了波形调整器厚度的取值范围，在设计的战斗部结构基础上，采用试验验证的数值模型研究了蒙皮参数、波形调整器参数、矩形切口参数、炸药类... 详细信息

针对爆轰叠加效应下缺陷圆环断裂行为问题，理论分析了含波形调整器装药中爆轰波传播过程，获得了波形调整器厚度的取值范围，在设计的战斗部结构基础上，采用试验验证的数值模型研究了蒙皮参数、波形调整器参数、矩形切口参数、炸药类型对缺陷圆环断裂行为的影响规律。研究结果表明：波形调整器能够实现多源同步爆轰叠加并作用在圆环上，圆环能够在爆轰波叠加压力作用位置（M位置）和矩形切口位置（D位置）同时发生断裂；蒙皮相对厚度、切口相对深度及切口相对宽度越大越不利于M位置的断裂；爆轰波叠加压力、切口相对间距及作用在D位置的爆轰波曲率半径越大越利于M位置的断裂；当蒙皮相对厚度H/T为0、切口相对宽度为K/R为0.015、切口相对间距J/R为0.45～0.88、沟槽相对间距L/R2为0.39～0.77、沟槽相对宽度G/R2为0.1～0.167、装药类型为Comp B炸药或Octol炸药，切口位于圆环外壁时，圆环能够同时在M位置和D位置发生断裂，且具有较大的毁伤威力。研究结果可为破片战斗部结构设计提供新的思路。

关键词：爆轰叠加效应缺陷圆环断裂行为数值模拟

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激光在箔条云环境中的传输特性模拟

兵工学报 2024年

作者：谭钰然查冰婷郑震张合何芮南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室

针对激光引信作用时易受箔条云的影响，但箔条云对激光干扰特性研究尚不充分的问题，建立一种箔条云环境中的激光传输特性模型。建立无/有风条件下的箔条云的扩散模型，得到不同环境下箔条云稳定阶段的扩散模型，确定了无/有风情况下的... 详细信息

针对激光引信作用时易受箔条云的影响，但箔条云对激光干扰特性研究尚不充分的问题，建立一种箔条云环境中的激光传输特性模型。建立无/有风条件下的箔条云的扩散模型，得到不同环境下箔条云稳定阶段的扩散模型，确定了无/有风情况下的箔条云主干扰云团干扰作用的相似性；基于菲涅尔原理，研究单根箔条不同形态下的散射特性；对箔条云进行分割，采用连续场蒙特卡洛辐射传递模型，建立激光在箔条云环境中的传输模型，得到不同中心浓度箔条云环境中无/有目标时激光回波模型。将此模型与实测数据进行对比，验证了模型的正确性，并得出箔条云干扰回波具有脉宽窄、峰值高等特点，且箔条云干扰回波的连续次数与箔条云浓度呈正相关关系，模型可为激光引信抗箔条云干扰研究提供支持。

关键词：脉冲激光箔条云菲涅尔原理蒙特卡洛辐射传递模型回波模型

一种自适应点线特征和IMU耦合的视觉SLAM方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：张晨阳杨健南京理工大学计算机科学与工程学院南京理工大学高维信息智能感知与系统教育部重点实验室南京理工大学江苏省社会安全图像与视频理解重点实验室

室内低/弱纹理、光照不足的场景下，视觉惯导融合的SLAM定位精度明显优于纯视觉SLAM方法。然而，当前基于点特征的视觉惯导SLAM方法通常难以检测并追踪足够的特征，同时惯性测量单元的先验测量信息亦未充分利用，导致SLAM整体定位精度... 详细信息

室内低/弱纹理、光照不足的场景下，视觉惯导融合的SLAM定位精度明显优于纯视觉SLAM方法。然而，当前基于点特征的视觉惯导SLAM方法通常难以检测并追踪足够的特征，同时惯性测量单元的先验测量信息亦未充分利用，导致SLAM整体定位精度低、鲁棒性弱。针对这些问题，构建一种自适应点线特征和IMU耦合的视觉SLAM方法。首先设计一种自适应的FAST阈值角点算法，以增强图像特征点检测的鲁棒性。另外，LSD线特征算法易检测短线、断线，且图像因光照变化易导致线特征的“过提取”或“错提取”。为此，基于边缘检测二值图像构造自适应线特征提取算法，并借助消影点的特性筛选聚类线特征。然后，由点线特征重投影误差和IMU先验预积分位姿估计量，通过松耦合为SLAM前端位姿估计和算法提供稳健的初始化结果。随后，后端利用紧耦合建立视觉和IMU观测量的统一非线性最小化残差函数，并优化得到准确的图像帧位姿。最后，在开源数据集上测试验证，并对比几种SOTA（State Of The Art）SLAM方法。实验结果表明，本文构建的SLAM方法平均定位精度至少提高12%，同时兼顾较强的鲁棒性。

关键词： SLAM 自适应点线特征惯性测量单元松耦合紧耦合

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高过载快速弹载信号采集方法研究

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 358-365页

作者：涂志远马少杰李飞胤唐通石慧发高帅龙南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094

针对高过载和瞬时尖脉冲的目标特性,设计了一款具有抗高过载能力的弹载快速测试系统;以Artix7 FPGA作为主控芯片,将经过调理及滤波处理后的加速度传感器输出信号传入高速模数转换器AD9226,转换完成后的数字量存入DDR3,并通过USB将数据... 详细信息

针对高过载和瞬时尖脉冲的目标特性,设计了一款具有抗高过载能力的弹载快速测试系统;以Artix7 FPGA作为主控芯片,将经过调理及滤波处理后的加速度传感器输出信号传入高速模数转换器AD9226,转换完成后的数字量存入DDR3,并通过USB将数据传输至上位机,完成采集、存储及处理等过程。实验室空气炮等效试验曲线表明:侵彻过载峰值-42617 g,脉宽139μs,峰值处曲线光滑连续,整体曲线符合侵彻过载信号特征,实现了对弹药侵彻过程中高过载尖脉冲信号的不失真采集。该研究方法对弹药研制过程中相关参数收集、缩短试验周期具有一定工程应用价值。

关键词：尖脉冲快速采集弹载 FPGA 高过载

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微小型航天密封圈表面缺陷检测

光子学报 2024年第3期53卷 144-152页

作者：侯春佳何博侠胡金松俞杰陈旭洋南京理工大学机械工程学院南京210094

微小型航天密封圈表面缺陷面积占比小,目前的检测方法检测效率低、结果不稳定,检测速度和检测精度仍有提升空间。针对上述问题,提出两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。在MobileNetv2的反向残差模块中加入多头注意力机制,构建... 详细信息

微小型航天密封圈表面缺陷面积占比小,目前的检测方法检测效率低、结果不稳定,检测速度和检测精度仍有提升空间。针对上述问题,提出两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。在MobileNetv2的反向残差模块中加入多头注意力机制,构建出轻量级主干网络Efficient Model;使用Next Hybrid策略,融合工业级Transformer网络中的多个注意力机制模块,构建出Next Generation Vision Transformer主干网络。在上述两种主干网络中分别加入特征提取网络,设计出Efficient-FPN Model和Transformer-FPN Model检测算法。实验结果表明,Efficient-FPN Model和Transformer-FPN Model检测算法的平均准确率均高于YOLOv5s、YOLOv5x以及YOLOv5z,其中,Transformer-FPN Model模型的平均准确率最高,达到91.4%。Efficient-FPN Model的检测速度在五种模型中最快,达到110.8 frame/s,其平均准确率达到86.1%,也高于其他YOLOv5算法,是综合性能最优的检测模型。将这两种算法部署于自主研制的航天密封圈智能测量与测检设备,实现了快速、准确检测全向曲面柔性零件的目的。

关键词：航天密封圈小目标检测深度学习缺陷检测轻量级模型

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航天器编队飞行相对运动轨迹优化方法综述

宇航学报 2024年第3期45卷 325-340页

作者：陈丹鹤何敬源刘幸川廖文和南京理工大学机械工程学院南京210094

针对航天器编队飞行过程中存在的轨迹优化问题,首先系统综述其多种相对运动动力学模型,分类比较模型的特点,并考虑航天器运动环境和不同求解方法阐述编队轨迹优化问题。在建立数学优化模型的基础上描述该问题的一般形式,提出了航天器编... 详细信息

针对航天器编队飞行过程中存在的轨迹优化问题,首先系统综述其多种相对运动动力学模型,分类比较模型的特点,并考虑航天器运动环境和不同求解方法阐述编队轨迹优化问题。在建立数学优化模型的基础上描述该问题的一般形式,提出了航天器编队飞行相对运动轨迹优化问题的难点。综述航天器编队飞行构建或重构任务中轨迹优化问题的求解方法,总结分析其优缺点,并介绍常用的数学求解工具。最后,提出值得深入研究的关键技术需求和航天器编队飞行未来发展的重要方向。

关键词：航天器编队编队控制相对运动协同控制轨迹优化

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基于压缩感知的快速激光超声合成孔径聚焦技术

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中国激光 2024年第2期51卷 28-38页

作者：何志同应恺宁戴鹭楠倪辰荫南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京理工大学理学院江苏南京210094

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压... 详细信息

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压缩感知根据稀疏扫描点处A扫信号的最大强度恢复出全场的扫描点A扫信号最大强度,进而确定样品表面的最优扫描区域,然后在最优扫描区域内进行扫描,最后对缺陷进行SAFT图像重建。在实验中,笔者采用脉冲激光在含有缺陷的样品表面激发超声,使用激光多普勒测振仪探测超声,并利用基于压缩感知的LU-SAFT方法对样品内部缺陷进行检测,以验证所提方法的可行性。实验结果显示:针对相同的扫描区域,传统LU-SAFT需要扫查500个点,花费3.15 min;与传统LU-SAFT相比,本文所提方法在扫描点数上减少了80%,在扫描时间上缩短了80%,并且缺陷的SAFT成像信噪比提高了约42%。本文研究内容及结果可为激光超声无损检测提供更快速的检测方案。

关键词：激光光学压缩感知合成孔径聚焦技术激光超声缺陷检测

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机载多孔径全景图像合成技术研究进展

航空学报 2024年

作者：吴付杰王博文齐静雅曹铭智桑英俊李晟张玉珍李林陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室江苏省光谱成像与智能感知重点实验室北京控制工程研究所空间光电测量与感知实验室

机载多孔径全景图像合成技术通过对多个子孔径或传感器的图像拼接合成，实现广域高分辨、高空间带宽图像重建，在国防安全、农林领域、数字监控等多个关键领域发挥着重要作用。本文介绍了机载多孔径全景图像合成技术的发展背景，阐述全... 详细信息

机载多孔径全景图像合成技术通过对多个子孔径或传感器的图像拼接合成，实现广域高分辨、高空间带宽图像重建，在国防安全、农林领域、数字监控等多个关键领域发挥着重要作用。本文介绍了机载多孔径全景图像合成技术的发展背景，阐述全景图像合成的基本概念和步骤，对其核心部分——图像配准技术和图像融合技术的分类和发展脉络进行梳理，同时总结了目前主流方法的特点和局限性。最后对目前机载多孔径全景图像合成技术的发展现状进行归纳总结，揭示了当前机载多孔径全景图像合成技术存在的瓶颈问题，此外展望了未来的研究方向以及解决这些问题可能的技术途径，为相关领域的技术进步和应用拓展提供了有益的启示。

关键词：全景图像合成图像配准图像融合多孔径探测无人机遥感

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复眼相机阵列动态全景图像合成技术（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第16期 233-242页

作者：曹铭智王博文齐静雅吴付杰桑英俊李晟李林张玉珍陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室江苏省光谱成像与智能感知重点实验室北京控制工程研究所空间光电测量与感知实验室

在光电成像系统中，多相机/孔径的计算成像技术正逐渐成为实现宽视场高分辨率图像重建的关键手段，以突破单一成像系统空间带宽积受限的固有瓶颈。然而，多孔径图像合成通常涉及子眼图像间特征点提取、描述子匹配和对齐等步骤，重建计... 详细信息

在光电成像系统中，多相机/孔径的计算成像技术正逐渐成为实现宽视场高分辨率图像重建的关键手段，以突破单一成像系统空间带宽积受限的固有瓶颈。然而，多孔径图像合成通常涉及子眼图像间特征点提取、描述子匹配和对齐等步骤，重建计算量大，面临着实时性不足的挑战。尤其是当场景中存在运动物体时，重建图像通常会出现伪影和错位等“鬼影”现象，影响成像质量。针对上述成像问题，提出了一种基于多孔径复眼相机阵列的动态全景图像合成技术，采用统一计算架构（CUDA）对基于加速鲁棒特征（SURF）配准算法进行优化加速，并结合帧差法降低多帧配准过程中冗余的信息量，将合成图像的配准精度提升了15.91%，配准时间减少了91.23%。同时在接缝线的能量函数中引入基于视觉背景提取（VIBE）算法并建立相应的接缝线更新准则，从而实现多帧运动图像的无错位、伪影的全景图像合成。基于上述算法，构建了5×5多孔径复眼相机阵列成像系统，实现横向90°视场合成。与传统的接缝线算法相比，本文方案在无参考图像空间质量评估指标（BRISQUE）与基于感知的图像质量评估指标（PIQE）上分别实现了1.96与1.85的优化降低。此外，该系统能够在交互帧速率13 frame/s下，完成25张子图的拼接、重建及合成工作，相较于非CUDA加速的拼接算法重建时间减少99.7%。

关键词：多帧图像处理全景图像合成复眼相机阵列计算成像