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基于幂加权最小二乘拟合的红外相机辐射定标方法

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光子学报 2024年第4期53卷 171-186页

作者：金占雷晋利兵张九双徐丽娜鲍云飞李岩北京空间机电研究所北京100094

分析了现有线性度计算方法的不足,提出基于偏差/测量值的新线性度评价方式,通过该方式最小二乘拟合的低端温度偏差比高端大一个数量级,并采用加权拟合提高系统响应线性度。在分析不同光谱的温度和辐亮度拟合函数基础上,提出一种基于辐... 详细信息

分析了现有线性度计算方法的不足,提出基于偏差/测量值的新线性度评价方式,通过该方式最小二乘拟合的低端温度偏差比高端大一个数量级,并采用加权拟合提高系统响应线性度。在分析不同光谱的温度和辐亮度拟合函数基础上,提出一种基于辐亮度倒数幂加权最小二乘线性拟合的地面和星上辐射定标方法,确认最佳权重幂次,建立了幂次n=1的加权最小二乘拟合外黑体线性定标方程、内黑体线性定标方程、内外黑体辐亮度转换模型。针对星上内黑体高精度两点定标建立了基于加权最小二乘拟合内外黑体辐亮度转换模型;针对星上黑体发射率退化提出了基于恒星定标的红外相机星上内黑体辐亮度定标修正方法,建立了外黑体辐亮度、内黑体辐亮度和恒星辐亮度转换模型。采用加权线性拟合后,积分时间10 ms的低温端外黑体反演偏差由1.63 K下降到0.52 K,内黑体偏差反演温度偏差由0.83 K下降到0.39 K,系统响应线性度明显提升。

关键词：红外遥感辐射定标线性度幂加权最小二乘拟合

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基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2820-2828页

作者：杨鑫阮开智刘红明王晓科刘静秋施裕升上海机电工程研究所上海201109

针对在远距离密集目标情况下,因角度维误差导致目标空间定位误差变大而航迹误关联率较高的问题,提出一种基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法。首先在分析目标量测误差空间概率分布特征的基础上,定义了与目标同一性密切相关的视同因... 详细信息

针对在远距离密集目标情况下,因角度维误差导致目标空间定位误差变大而航迹误关联率较高的问题,提出一种基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法。首先在分析目标量测误差空间概率分布特征的基础上,定义了与目标同一性密切相关的视同因子;然后利用关联目标对与雷达之间的几何关系、目标量测距离和雷达站址等先验信息,基于模糊数学理论中的高斯隶属度函数,计算得到目标航迹之间的航迹关联度和航迹关联代价矩阵;最后利用经典分配法进行航迹关联判定。仿真结果表明,所提算法航迹误关联率低、抗差性好,且不受目标数目变化的影响。

关键词：航迹关联误差分布隶属度函数多维分配

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石英挠性加速度计力矩器仿真建模与优化设计

中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 492-498,510页

作者：许哲徐啸韩志强陈崇陈泓玮上海机电工程研究所上海201109

石英挠性加速度计中磁场性能直接影响加速度计输出精度,而力矩器是影响加速度计内部磁场的关键。因此,以石英挠性加速度计中力矩器为研究对象,采用等效磁路方法建立含补偿环元件的力矩器工作气隙磁场数学模型,以此为基础分析工作气隙磁... 详细信息

石英挠性加速度计中磁场性能直接影响加速度计输出精度,而力矩器是影响加速度计内部磁场的关键。因此,以石英挠性加速度计中力矩器为研究对象,采用等效磁路方法建立含补偿环元件的力矩器工作气隙磁场数学模型,以此为基础分析工作气隙磁场均匀性和磁场强度等性能,并采用多参数优化方法对力矩器系统进行整体优化。仿真结果表明,优化模型有效提升力矩器工作气隙磁场均匀性,磁场轴向极差ΔB_(R)由386.3396 mT缩小至108.2755 mT,端点极差ΔB_(D)由217.8894 mT缩小至2.1934 mT,线圈位置气隙轴向磁场几乎保持对称,从而降低加速度计输出非线性,验证了优化方案的可行性。

关键词：石英挠性加速度计力矩器等效磁路磁场均匀性多参数优化

大口径反射镜Bipod支撑结构的装调与检测方法

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 138-148页

作者：李斌高思思王海超陈佳夷陈西陆玉婷北京空间机电研究所北京100086 北京空间飞行器总体设计部北京100094

随着我国遥感卫星对地观测分辨率的不断提升,空间遥感相机的有效口径逐步增大,为有效应对相机在地表装调时的重力误差干扰,大口径遥感相机的装调方式逐步从光轴水平形式转变为光轴竖直形式,与之对应的,相机主反射镜支撑结构与装配需求... 详细信息

随着我国遥感卫星对地观测分辨率的不断提升,空间遥感相机的有效口径逐步增大,为有效应对相机在地表装调时的重力误差干扰,大口径遥感相机的装调方式逐步从光轴水平形式转变为光轴竖直形式,与之对应的,相机主反射镜支撑结构与装配需求也在不断革新。为满足反射镜支撑与减重需求,在1 m及以上口径的反射镜支撑形式中,Bipod结构是较为常见的一种结构形式,不同于传统的框式支撑形式,它在光机结构粘接与结构位置标定需求上都有了巨大变革。为保证Bipod支撑结构下反射镜的装配定位精度和面形变化满足系统指标要求,提出了一种结合多目标空间位置转换和Stewart结构运动反演的大口径反射镜组件装调方法,该方法可在有效保证光机结构粘接点精度的同时,仅依靠反射镜自身支撑结构,实现反射镜与主承力板之间的高精度六维调节,系统装调误差可控制在0.04 mm左右。在遥感相机的实际装调过程中,通过分析主反射镜在系统中的装调误差区间,并以此为标准制定了反射镜Bipod结构的定位、粘接、调整和检测方案,实践结果表明该方法可有效控制反射镜的装配定位精度和面形误差,装调结果能够满足大口径遥感相机的系统成像需求。

关键词：光学工程光学装调多目标空间位置转换 Bipod支撑结构遥感相机

烧蚀型防热/吸波多功能一体化复合材料的制备及性能

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复合材料学报 2024年第1期41卷 271-280页

作者：宋若康张梦珊戴珍潘振雪洪义强朱宇北京机电工程总体设计部北京100854 北京机械设备研究所北京100076

本文分别以传统酚醛树脂和新型有机硅树脂为树脂基体,针刺缝合石英纤维织物为增强材料,双层电阻性超材料为吸波层,采用高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)制备了两种烧蚀防热/吸波多功能一体化复合材料。系统研究了材料的微观组织、力学... 详细信息

本文分别以传统酚醛树脂和新型有机硅树脂为树脂基体,针刺缝合石英纤维织物为增强材料,双层电阻性超材料为吸波层,采用高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)制备了两种烧蚀防热/吸波多功能一体化复合材料。系统研究了材料的微观组织、力学性能及烧蚀对其吸波性能的影响机制。结果表明:采用传统酚醛树脂和有机硅树脂制备的两种多功能一体化复合材料组织均匀、力学性能优异,材料在2~18 GHz的平均反射率低于−10 dB,尤其在S、C、X中低频段吸波性能优异,吸收率大于90%的有效带宽大于9 GHz,这主要归因于介质层的良好透波性和双层超材料的谐振吸波效应。然而,酚醛树脂基一体化复合材料在石英灯烧蚀后,表面形成了高电导率的连续碳层,成为雷达波强反射体,导致其吸波性能几乎全部丧失,相比之下,由于有机硅树脂基一体化复合材料在烧蚀后残碳量少、不连续,其吸波性能没有明显降低,仅波形向高频偏移了2 dB,该材料在高温烧蚀隐身领域具有较大的应用潜力。

关键词：有机硅树脂雷达吸波烧蚀超材料反射率

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基于频次与极值外推综合的载荷外推总体方法

兵工学报 2024年第6期45卷 1942-1953页

作者：高华单春来刘军张凡凡刘朋科西北机电工程研究所陕西咸阳712099

载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高... 详细信息

载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高机动和极限工况下的载荷谱编制问题,基于某坦克行进间身管位移数据样本,分别使用基于雨流矩阵及核密度估计的非参数外推法、基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的信号重构法以及Metropolis-Hastings(简称MH)直接采样法进行了载荷频次外推,并针对MCMC的信号重构法提出了一种改良马尔可夫稳态分布的求解方法。应用所提出的频次-极值相结合的载荷外推总体方法对坦克身管位移进行了频次扩充与极值预测,并结合实车试验结果验证了方法的准确性。研究结果表明:改良的马尔可夫稳态分布求解方法是有效的;在样本长度足够、外推精度要求不甚高的情况下,MH直接采样法可作为一种新的频次外推方法;运用频次-极值相结合的载荷外推总体方法所得结果精度较高;形成的频次外推法选用原则对于载荷谱编制过程中的方法选择具有一定的指导意义。研究工作为装备载荷谱的高质量编制提供了成熟的技术路线和参考。

关键词：载荷外推核密度估计马尔可夫链蒙特卡洛方法马尔可夫稳态分布 Metropolis-Hastings采样

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陀螺电机轴承小样本非等间隔的寿命预测研究

兵工学报 2024年第7期45卷 2426-2441页

作者：蔡曜王建青司玉辉王玉琢郭伟武展西安航天精密机电研究所陕西西安710100

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时,存在轴承振动信号难采集、模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号并制定执行标准,截取有效电信号;提取初值化均方根值和Renyi熵作为退... 详细信息

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时,存在轴承振动信号难采集、模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号并制定执行标准,截取有效电信号;提取初值化均方根值和Renyi熵作为退化特征以描述轴承寿命。设计的非等间隔、融合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和生物地理学算法(Biogeography-based Optimization,BBO)的灰色模型(Grey Models,GM),即非等间隔EMD-BBO-GM(1,1),其包括间隔变化、数据分解、模型构建和参数优化共4个模块,可实现轴承寿命预测功能。选取小微挠性陀螺电机进行轴承寿命预测试验。研究结果表明,新模型使用两种退化特征获得的预测寿命与实际寿命相当,拟合精度不低于98%,预测精度不低于95%;与标准GM(1,1)相比,预测精度提升量为24.975%,间隔变化、数据分解和参数优化3个模块的贡献度分别为90.94%、3.64%、5.42%。

关键词：陀螺电机轴承寿命预测电流信号灰色模型非等间隔数据

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天基分布式光学合成孔径技术

空间科学学报 2024年第2期44卷 356-367页

作者：王小勇张家福李凌郭崇岭北京空间机电研究所北京100094

宜居带行星探测研究是近年系外行星研究的热点领域之一,探测太阳系附近的宜居行星对研究生命起源等具有重要意义,成为系外行星探测的重要内容.天基分布式合成孔径技术作为系外宜居行星探测的重要手段,已经成为目前前沿光学技术研究的热... 详细信息

宜居带行星探测研究是近年系外行星研究的热点领域之一,探测太阳系附近的宜居行星对研究生命起源等具有重要意义,成为系外行星探测的重要内容.天基分布式合成孔径技术作为系外宜居行星探测的重要手段,已经成为目前前沿光学技术研究的热点方向,但是仍有诸多技术问题需解决.本文从宜居行星搜寻计划的需求出发,根据以迈克尔逊干涉成像为基础的天基分布式合成孔径系统技术原理,介绍了国内外典型分布式合成孔径系统的技术发展,重点分析了实现天基分布式干涉成像所需采用的控制系统和技术,并阐述了解决高精度空间测距、高精度时间同步、多层级位相同步等关键问题的技术要点.为未来大型柔性可重构空间望远系统的建造提供了参考.

关键词：宜居行星分布式合成孔径干涉成像

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高速飞行器气动外形设计方法综述

空天技术 2024年第1期2024卷 23-35页

作者：李昊廖志刚杨令飞潘幸华北京机电工程研究所

高速飞行器无论作为武器还是运载器都具备巨大潜力，掌握高速飞行技术意味着占领了航空航天领域的制高点。针对高速飞行器气动设计过程展开讨论，其主要流程为设计基准外形、外形参数化、气动特性计算以及迭代优化。介绍了目前高速飞行... 详细信息

高速飞行器无论作为武器还是运载器都具备巨大潜力，掌握高速飞行技术意味着占领了航空航天领域的制高点。针对高速飞行器气动设计过程展开讨论，其主要流程为设计基准外形、外形参数化、气动特性计算以及迭代优化。介绍了目前高速飞行器的常见气动外形以及一些新型气动外形设想，在参数化方法方面分析了样条方法、型函数法、CST法及自由变形算法的原理及优缺点，对目前获取气动特性的方法作了简要说明，介绍了气动优化过程中的优化算法。目前来看，高速飞行器的设计过程仍具有缺乏系统性、迭代周期长的缺点，但随着计算机不断发展，理论不断进化，面向工程的高速飞行器气动外形设计方法将会越来越完善。

关键词：高速飞行器参数化方法数值模拟风洞试验气动优化