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基于涡旋光束的转动探测与成像技术研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：丁友徐莉园刘通刘政良任元航天工程大学宇航科学与技术系航天工程大学基础部

涡旋光束是一种携带轨道角动量的结构光束，具有环状的强度分布和涡旋状的空间波前结构。独特的复振幅和轨道角动量使得涡旋光束在生物医学、大容量光通信、量子技术、光测量与成像等领域展现出巨大的应用潜力。在转动探测方面，涡旋光... 详细信息

涡旋光束是一种携带轨道角动量的结构光束，具有环状的强度分布和涡旋状的空间波前结构。独特的复振幅和轨道角动量使得涡旋光束在生物医学、大容量光通信、量子技术、光测量与成像等领域展现出巨大的应用潜力。在转动探测方面，涡旋光束在探测转动物体时会产生多普勒频移，检测该频移可以高效便捷地探测物体的旋转、进动等运动特征，对于识别目标的几何结构、运动特征和姿态信息等具有重要意义。在目标成像方面，涡旋光束携带的轨道角动量可用于数字螺旋成像，且不同模式的涡旋光是希尔伯特空间中一组正交完备的基矢，与单像素成像技术结合发展成为涡旋光束单像素复振幅成像技术，在天文观测、医学诊断等领域有重要研究价值。本文回顾了涡旋光转动探测与成像技术的研究进展，介绍了该技术的工作原理和最新研究成果，并对技术未来发展进行了讨论。

关键词：涡旋光束转动探测复振幅成像旋转多普勒效应轨道角动量

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基于TLE数据的大气密度反演与校正

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 54-64页

作者：张衷韬张亚坤王斌航天工程大学研究生院北京101400 航天工程大学电子与光学工程系北京101400

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大... 详细信息

用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大气密度,通过比较反演值、模型值和实测值的关系分析误差产生原因,使用对数正态分布拟合密度比值。通过分析太阳辐射、地磁指数对大气密度变化的影响,提出一种基于空间环境指数的热层大气密度模型校正与预报方式。使用该方法对2003、2004、2007、2008年的MSIS86模型计算密度进行修正,将模型平均相对误差从33.33%~59.62%降低到11.55%~15.13%,太阳活动低年改进量是高年的1.5~2倍。对2009年经验模型结果进行预报校正,将预报误差降低36.49%,提高了模型精度。

关键词：热层密度反演 MSIS-86大气模型大气模型校正两行轨道根数空间环境指数

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多体卫星变构关节设计与运动学分析

兵器装备工程学报 2024年第9期45卷 48-57页

作者：白冰涛夏鲁瑞李森徐升航天工程大学北京101416

为解决多体卫星模块间连接强度低、变构过程复杂、需要外力辅助等问题,设计了一种非偏置式三自由度变构关节,可实现多体卫星模块间的可靠连接与稳定精确的相对运动。采用MDH法建立了正运动学模型并推导正运动学方程,并与偏置式变构关节... 详细信息

为解决多体卫星模块间连接强度低、变构过程复杂、需要外力辅助等问题,设计了一种非偏置式三自由度变构关节,可实现多体卫星模块间的可靠连接与稳定精确的相对运动。采用MDH法建立了正运动学模型并推导正运动学方程,并与偏置式变构关节在姿态可操作度与工作空间上进行了对比分析,结果表明在未降低姿态灵活性的前提下实现了工作空间封闭。在Adams中对变构过程进行了运动仿真,变构过程中末端模块的位移与速度曲线平滑无突变,验证了多体卫星结构设计的合理性与正运动学方程的正确性,结果符合预期的设计目标,为未来多体卫星的运动控制与变构规划奠定了基础。

关键词：多体卫星变构关节运动学工作空间雅各比矩阵可操作度

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遥感图像去噪方法研究综述

计算机工程与应用 2024年第15期60卷 55-65页

作者：王浩宇杨海涛王晋宇周玺璇张宏钢徐一帆航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

成像环境的复杂性导致遥感图像中含有多种类型的噪声,通过对这些噪声的去除,可以有效提高后续工作的效率和精度。近年来,针对遥感图像的去噪方法逐渐成为图像处理领域中的研究热点。在吸收国内外众多学者研究工作的基础上,对可见光遥感... 详细信息

成像环境的复杂性导致遥感图像中含有多种类型的噪声,通过对这些噪声的去除,可以有效提高后续工作的效率和精度。近年来,针对遥感图像的去噪方法逐渐成为图像处理领域中的研究热点。在吸收国内外众多学者研究工作的基础上,对可见光遥感图像、红外遥感图像和SAR图像的去噪方法进行了系统性总结。介绍了遥感图像中噪声的主要来源及表现形式;列举了可用于遥感图像去噪方法研究的开源数据集和公开数据平台;根据处理域的不同,阐述了传统遥感图像去噪方法的优势和局限性。对基于深度学习的前沿遥感图像去噪方法进行了重点介绍,总结了其主要创新和不足之处。最后,对遥感图像去噪任务所面临的难题和未来发展方向进行了分析与展望。

关键词：遥感图像图像去噪数据集深度学习

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基于氢工质热工循环的核热火箭发动机堆芯技术发展现状

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固体火箭技术 2024年第5期47卷 593-603页

作者：邵明雪李晓亮李小多蔡开元吴逊亮丰松江航天工程大学北京101416

核热推进是未来深空探测和星际航行的可靠技术方案。反应堆是核热火箭的能量来源,堆芯的功率分布/核燃料几何构型对氢工质的加热有直接影响,氢工质热工循环决定了核热火箭发动机的动力学品质。基于20世纪美国与前苏联/俄罗斯的典型反应... 详细信息

核热推进是未来深空探测和星际航行的可靠技术方案。反应堆是核热火箭的能量来源,堆芯的功率分布/核燃料几何构型对氢工质的加热有直接影响,氢工质热工循环决定了核热火箭发动机的动力学品质。基于20世纪美国与前苏联/俄罗斯的典型反应堆方案的研究结果,综述了反应堆燃料元件模块化和低浓缩铀(LEU)化的发展趋势,概述了反应堆在新发展趋势下的技术路径:(1)调整反应堆内慢化剂元件的材料与体积分数;(2)优化反应堆内工质的传热流动特性。分析涉及到的燃料元件、简化模型,探究堆芯内燃料元件冷却剂通道结构的优化设计方案对反应堆出口参数的影响,为提高核热火箭发动机性能参数提供了新思路。

关键词：核热火箭发动机氢工质热工循环模块化低浓缩铀燃料元件

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基于协同压缩方法的轻量化SAR舰船识别

电光与控制 2024年

作者：李炫潮何永华朱卫纲李永刚邱琳琳航天工程大学

深度学习为SAR舰船识别提供了新方法，但是目前大多数深度学习模型的参数众多，难以在资源受限的环境中运行，模型压缩是其实现的必要条件。剪枝作为一种常用的模型压缩方法，当深度神经网络被过多的修枝时，其精度会显著降低，传统微... 详细信息

深度学习为SAR舰船识别提供了新方法，但是目前大多数深度学习模型的参数众多，难以在资源受限的环境中运行，模型压缩是其实现的必要条件。剪枝作为一种常用的模型压缩方法，当深度神经网络被过多的修枝时，其精度会显著降低，传统微调方法无法将其恢复到较高的精度。为此，以SAR舰船为研究对象，提出一种协同模型剪枝与知识蒸馏的网络压缩方法。首先，定义了协同压缩方法总体架构，即将模型剪枝中的微调过程替换为知识蒸馏，以提高剪枝后网络的精度；然后，在传统知识蒸馏方法中引入学生自我反思机制，以进一步提高目标网络的性能。实验结果表明，利用所提知识蒸馏方法恢复的剪枝网络具有更好的性能，而且，经过协同压缩方法后的网络模型性能目前已达到主流轻量级网络水平。

关键词： SAR舰船识别协同压缩模型剪枝知识蒸馏学生自我反思

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基于距离选通成像的点云分割方法研究

电光与控制 2024年

作者：张小渔张来线李迎春郭惠超肖振兴孟勇承航天工程大学

通过模拟天基平台所获取的卫星表征信息，对卫星的太阳能帆板、载荷天线、推进器等重点部位进行分割，将目标物体从点云数据中分割出来，提高后续点云配准与姿态识别的精度，对后续卫星姿态调整、状态研判等具有重要意义。根据三维成像... 详细信息

通过模拟天基平台所获取的卫星表征信息，对卫星的太阳能帆板、载荷天线、推进器等重点部位进行分割，将目标物体从点云数据中分割出来，提高后续点云配准与姿态识别的精度，对后续卫星姿态调整、状态研判等具有重要意义。根据三维成像点云特点，本文提出了一种针对非连续点云的三维点云分割网络，该网络具有以下特点：1）将位置编码技术与SA技术相结合，设计局部特征提取模块，提高点云特征提取能力；2）设计融合分割模块，扩展点云特征维度，提高网络性能；3）建立动态分割结构，通过重新计算点云中每个点的标签，实现点云分割。实验结果表明，该网络对卫星点云的分割准确度达91.36%，优于常用的点云分割算法，PointNet、PointNet++、D-PointNet++、DGCNN、和Point-NN。

关键词：距离选通成像点云分割深度学习

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空间目标部件标记ISAR成像仿真方法

现代雷达 2024年

作者：黎吉顺张雅声尹灿斌徐灿王彪航天工程大学

为满足空间目标逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar， ISAR）图像解译对部件标记ISAR图像的需求，提出了一种空间目标部件标记ISAR成像仿真方法。首先，基于Delaunay算法对目标面元进行三角剖分，然后，利用SGP4模型预... 详细信息

为满足空间目标逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar， ISAR）图像解译对部件标记ISAR图像的需求，提出了一种空间目标部件标记ISAR成像仿真方法。首先，基于Delaunay算法对目标面元进行三角剖分，然后，利用SGP4模型预报空间目标的在轨运动，计算可见弧段。接着，计算目标可见面元的雷达散射截面积(Radar Cross Section， RCS)，仿真目标回波并进行部件标记。最后，利用天宫一号的三维模型和轨道数据进行了部件标记仿真实验，仿真结果表明，部件标记的ISAR成像结果可准确直观的反映目标部件分布。该方法能自动化的生成部件标记ISAR图像，避免了人工标记效率低下和标记误差大的问题，能为基于部件标记的ISAR图像解译提供准确数据支撑。

关键词： ISAR成像空间目标部件标记成像仿真

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逆合成孔径雷达三维成像方法综述

现代雷达 2024年

作者：黎吉顺张雅声尹灿斌徐灿罗迪航天工程大学

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)能全天时、全天候条件下利用目标回波重建目标的结构、尺寸和形状，在民用和军事领域均具有广泛应用。ISAR三维成像可以克服二维成像高度向信息缺失、方位向定标困难、三维结构... 详细信息

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)能全天时、全天候条件下利用目标回波重建目标的结构、尺寸和形状，在民用和军事领域均具有广泛应用。ISAR三维成像可以克服二维成像高度向信息缺失、方位向定标困难、三维结构分布未知等问题，有利于目标的探测、识别、意图判别。因此，ISAR三维成像技术成为ISAR成像领域的研究热点。本文主要对不同体制三维成像方法的原理进行介绍，在介绍不同ISAR三维成像方法机理的基础上，对各种方法的研究现状进行了归纳总结，并分析了各类方法的特点和存在的问题，最后对ISAR三维成像发展方向进行了展望。

关键词：逆合成孔径雷达三维成像成像投影干涉雷达成像阵列雷达成像