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基于关节点寻路算法的航空线缆路径规划

现代制造工程 2024年第4期 43-48页

作者：吴明宇雷璐黄慧萍刘贡平乔晓利长春理工大学机电工程学院长春130022 中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089 长春理工大学重庆研究院重庆401135

针对航空线缆路径规划问题,提出一种非栅格化处理的关节点寻路算法。引入“基线”概念,首先通过基线和布线环境信息求得初始关节点集合,将路径规划问题转换为关节点集合的优化选取问题;然后依据障碍物信息进行关节点的冗余关节点筛选优... 详细信息

针对航空线缆路径规划问题,提出一种非栅格化处理的关节点寻路算法。引入“基线”概念,首先通过基线和布线环境信息求得初始关节点集合,将路径规划问题转换为关节点集合的优化选取问题;然后依据障碍物信息进行关节点的冗余关节点筛选优化;再对去除冗余点的关节点集合进行迭代优化,以路径最优为收敛条件进行关节点的添加和删除;最后利用关节点作为布线路径节点,获得线缆路径。实验结果表明,关节点寻路算法可以有效减少线缆布线的弯折次数和线缆长度,并在布线时间上较优。

关键词：路径规划关节点寻路算法筛选优化迭代优化

紫外-可见吸收光谱结合化学计量学算法的水体总有机碳浓度快速检测

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 722-730页

作者：李煜毕卫红孙建成贾亚杰付广伟王思远王兵燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004 长春理工大学中山研究院广东中山528437 秦皇岛红燕光电科技有限公司河北秦皇岛066004

总有机碳(TOC)指悬浮或溶解于水中有机物的含碳总量,是以单位体积水体中含碳的质量来表示水中有机物的浓度,通过总有机碳可以更全面反映水中有机污染物的总量。总有机碳的监测能够推动我国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,也对我国海... 详细信息

总有机碳(TOC)指悬浮或溶解于水中有机物的含碳总量,是以单位体积水体中含碳的质量来表示水中有机物的浓度,通过总有机碳可以更全面反映水中有机污染物的总量。总有机碳的监测能够推动我国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,也对我国海洋地球碳循环的研究具有重要的意义。目前,国标法测量水质TOC主要采用高温催化氧化法和湿法氧化法,这两种方法虽测量准确、可解释性强,但都具有测试方法复杂、测量时间长、易产生二次污染、人力物力消耗巨大等缺点,且仅能在实验室内完成,无法进行TOC的原位在线测量。因此发展水质TOC快速、实时、在线监测技术具有重要意义。为此,建立了TOC标准溶液浓度基于紫外吸收光谱的单波长检测模型,针对物质种类更为复杂的真实水样分别使用ACO-PLS和SPA算法筛选特征波长,对比S-G平滑处理、最小最大归一化、标准正态变换(SNV)、消除常数偏移量、导数校正等多种光谱预处理方法的效果,经过粒子群算法优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)建立快速检测模型。结果表明,选取不同数量特征波长,经SNV算法预处理后的建模效果普遍优于其他预处理方法;选用不同预处理算法,最佳特征波长数量普遍为50个,过多或过少的波长数量会使建模精度降低;最佳建模参数为选用SNV预处理方法,经ACO-PLS算法筛选50个特征波长组合并利用PSO-LSSVM算法建模,最优模型结果训练集Rc达到0.984 3, RMSEC为0.457 4,验证集Rp为0.974 5, RMSEP为0.481 1。将最优光谱检测模型应用于新采集水样,预测结果较为准确,具有一定鲁棒性。表明ACO-PLS算法可以有效选取特征波长,结合PSO-LSSVM算法可以实现利用紫外-可见吸收光谱对水体中TOC的测量,为水体TOC含量快速检测提供一种快速、无污染的测量方案,给相应传感器的研发提供了科学支持。

关键词：总有机碳紫外-可见吸收光谱蚁群-偏最小二乘算法粒子群-最小二乘支持向量机

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基于非线性各向异性滤波的图像特征匹配算法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 157-166页

作者：李华杨杨陈雨杰长春理工大学计算机科学技术学院长春130000 特种电影技术及装备国家地方联合工程研究中心长春130000 数字媒体与虚拟现实实验室(长春理工大学) 长春130000

图像特征匹配是增强现实系统中的关键技术,匹配精度是提升特征匹配性能的关键。提出了一种多尺度特征匹配加强算法(I-AKAZE),通过对非线性各向异性滤波过程中传导函数的改进,减缓图像梯度值大的区域非线性扩散速度,极大程度地保留了匹... 详细信息

图像特征匹配是增强现实系统中的关键技术,匹配精度是提升特征匹配性能的关键。提出了一种多尺度特征匹配加强算法(I-AKAZE),通过对非线性各向异性滤波过程中传导函数的改进,减缓图像梯度值大的区域非线性扩散速度,极大程度地保留了匹配图像的边缘特征;同时,结合改进的非线性量化加速稳健特征描述符(NLG-SURF),提高了描述符的识别率。实验结果表明I-AKAZE算法在Mikolajczyk数据集上的可重复性得分相比目前先进的AKAZE算法有着大幅度提升,对应的特征描述符的平均识别率提升8.4%,并且运行速度比经典的SIFT算法快约19%,算法整体在检测和描述阶段上的性能都有提升。

关键词：特征检测特征描述符非线性各向异性滤波尺度空间传导函数

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基于受激布里渊散射的二倍频光电振荡器

重庆邮电大学学报（自然科学版） 2024年第1期36卷 159-165页

作者：娄宏博王天枢李德琦张景凯孙畅郑佳伟陈严长春理工大学电子信息工程学院长春130022 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心长春130022 长春理工大学光电工程学院长春130022

为了打破器件带宽限制,提高光电振荡器(optoelectronic oscillator, OEO)的频率范围,设计了一种基于受激布里渊散射的二倍频光电振荡器。系统并联了相位调制器(phase modulator, PM)和双平行马赫曾德尔调制器(dual parallel Mach Zender... 详细信息

为了打破器件带宽限制,提高光电振荡器(optoelectronic oscillator, OEO)的频率范围,设计了一种基于受激布里渊散射的二倍频光电振荡器。系统并联了相位调制器(phase modulator, PM)和双平行马赫曾德尔调制器(dual parallel Mach Zender modulator, DP-MZM),利用受激布里渊散射效应(stimulated Brillouin scattering,SBS)实现相位调制器的相位转幅度调制;打破±1阶边带平衡,利用光电探测器(photodetector, PD)拍频得到基频10 GHz信号;驱动DP-MZM,使其工作在最小传输点,实现载波抑制双边带调制(double side band with suppressed carrier, DSB-SC)产生二倍频20 GHz信号。实验结果显示,所设计的振荡器在OEO环路中基频信号为10 GHz的情况下,产生了20 GHz的二倍频信号,通过分析其边模抑制比性能、频率功率稳定性及相位噪声对系统性能进行验证。

关键词：光电振荡器(OEO) 受激布里渊散射效应(SBS) 相位调制器(PM) 双平行马赫曾德尔调制器(DP-MZM)

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激光雷达三维成像研究进展（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第2期 46-63页

作者：韩斌曹杰史牟丹张镐宇梁龙张凯莉熊凯鑫郝群北京理工大学光电学院北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 长春理工大学光电工程学院

激光雷达三维成像相比二维成像具有信息丰富、主动性好、抗干扰能力强等优势，已广泛应用于遥感侦察、无人驾驶、航空航天等多领域。近年来，激光雷达三维成像发展迅速，一方面，以APD阵列器件为典型核心器件的制造能力增强，激光雷达... 详细信息

激光雷达三维成像相比二维成像具有信息丰富、主动性好、抗干扰能力强等优势，已广泛应用于遥感侦察、无人驾驶、航空航天等多领域。近年来，激光雷达三维成像发展迅速，一方面，以APD阵列器件为典型核心器件的制造能力增强，激光雷达的成像效率得到明显提升；另一方面，随着三维成像方法（扫描/非扫描）的不断改进，其综合性能也得到突飞猛进的发展。通过总结现有激光雷达三维成像的研究现状，讨论现阶段其面临的问题与解决方法，为推进激光雷达应用提供支撑。

关键词：激光雷达三维成像扫描非扫描

500 mm口径星地激光通信地面接收端系统设计

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激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 202-211页

作者：李聪倪小龙于信刘骏白素平石利霞长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

为提高星地激光通信地面接收端探测灵敏度和分辨能力,减少信标光捕获时间和难度,基于星地激光通信链路和设计方案,结合自适应光学(AO)技术,设计了一套500 mm口径的星地激光通信地面接收端系统。该系统采用库德光路、共口径分光探测形式... 详细信息

为提高星地激光通信地面接收端探测灵敏度和分辨能力,减少信标光捕获时间和难度,基于星地激光通信链路和设计方案,结合自适应光学(AO)技术,设计了一套500 mm口径的星地激光通信地面接收端系统。该系统采用库德光路、共口径分光探测形式,包含卡塞格林天线、倾斜镜精跟踪、AO超精跟踪、AO波前探测等4个单元。天线物镜组采用同轴卡塞格林结构,结合折射镜组构成开普勒望远结构,兼顾体积和长出瞳距的需求。在精跟踪倾斜镜和AO倾斜镜之间设计了4f系统,解决校正光轴时的瞳面漂移问题。在波前探测器和变形镜之间设计了双远心系统,构建两者共轭关系,降低波前探测的轴向误差影响。采用光学被动式方法对4个单元进行消热差设计,提高系统温度适应性。最终实验结果表明:在10℃~30℃范围内,各单元波像差均优于1/10λ(λ=632.8 nm),满足设计要求,具有一定借鉴价值和工程意义。

关键词：星地激光通信库德光路消热差双远心光路自适应光学

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液体透镜研究现状与发展综述

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 54-64页

作者：刘海渤胡源李雨哲赵金辉长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

与传统光学透镜相比,液体透镜具有响应速度快、变焦范围大以及可控性高等优势,在视力校正、显微镜、手机相机、内窥镜和仿生光学等领域获得了广泛应用。本文主要对液体透镜的技术发展动态进行归纳总结,简述了国内外液体透镜的工作原理,... 详细信息

与传统光学透镜相比,液体透镜具有响应速度快、变焦范围大以及可控性高等优势,在视力校正、显微镜、手机相机、内窥镜和仿生光学等领域获得了广泛应用。本文主要对液体透镜的技术发展动态进行归纳总结,简述了国内外液体透镜的工作原理,分析了部分典型液体透镜的加工方法、性能指标以及应用前景,并对未来发展趋势进行展望,为液体透镜相关领域研究提供有益参考。

关键词：液体透镜液晶型电润湿型充液型

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空间激光通信视频压缩感知传输实验设计

光学学报 2024年第13期 52-60页

作者：李金旺姚海峰董科研杨宇光宋延嵩安岩刘天赐长春理工大学光电工程学院北京理工大学光电学院长春理工大学空间光电技术研究所北京遥感设备研究所

提出一种应用于空间激光通信视频传输的压缩感知算法，基于视频流的帧间图像质心特征差异和图像分块与图像质心的相对距离对测量矩阵与分块采样率进行优化，并基于现场可编程门阵列搭建视频压缩感知模拟系统，进行空间光视频数据传输实... 详细信息

提出一种应用于空间激光通信视频传输的压缩感知算法，基于视频流的帧间图像质心特征差异和图像分块与图像质心的相对距离对测量矩阵与分块采样率进行优化，并基于现场可编程门阵列搭建视频压缩感知模拟系统，进行空间光视频数据传输实验。实验结果表明，当采样率为0.2时，对比传统分块压缩感知算法，所提算法得到的重构图像峰值信噪比提升5 dB以上，结构相似度提高8%以上。所提算法能够提高有限数据下的图像采样效率，有效提升重构图像质量。

关键词：光通信视频传输大气信道压缩感知现场可编程门阵列

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结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 20-26页

作者：周飞许金凯张文通于化东长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室吉林长春130022 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025

针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构... 详细信息

针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构,研究顺磨和逆磨方式下,结构化砂轮磨削速度、磨削深度和进给速度对蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度的影响规律.研究结果表明,结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽形貌基本完整,且相对120µm的加工深度,尺寸误差仅为1.4µm,微沟槽的垂直度较好,垂直度偏差仅为4.9°;顺、逆磨方式下,随着磨削速度增大,磨削深度和进给速度减小,都可以减小蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度;相较于逆磨方式,顺磨方式下微沟槽底面微坑较小,底面质量更优;在较优加工参数砂轮磨削速度35m/s、磨削深度1µm、工件进给速度200mm/min下,表面粗糙度从4.487µm降低至2.923µm.

关键词：蓝宝石磨削表面粗糙度结构化砂轮磨削方式微沟槽