TDI CCD相机大姿态角推扫成像行频精确匹配

针对大视场TDI CCD相机大姿态角推扫成像过程中像面上像点像速差异较大,行频匹配精度不高引起的相机传函下降等问题,提出一种可支持粗调和精调的高精度行频匹配方法。首先,阐述了大视场遥感相机像速场的主要特点及像速匹配的关键问题;其次,深入分析了大视场TDI CCD相机大角度侧摆和前后摆推扫成像的像速场特性;然后,根据像速场特性制定同速匹配模式和异速匹配模式,分析传函特性,确定各自模式的使用条件;最后,提出了一种可支持粗调和精调的高精度行频匹配方法,并分析已实现行频匹配方法的精度,最终满足给定行频匹配精度要求。实验结果表明：在积分级数为96级,粗调方法使行频精度达到0．999425,精调方法使行频精度达到0．999928,2种方法均能使相机传函MTF优于0．998,从而实现大视场TDI CCD相机在各种大姿态角推扫成像条件下高质量成像。     

航天遥感TDI CCD相机面阵成像模式的实现

为了解决TDI CCD相机无法利用面阵图像来测量光学系统畸变的问题,提出了一种TDI CCD的面阵工作模式。首先,介绍了TDI CCD的工作原理,分析了TDI CCD工作于面阵模式的条件,然后设计了TDI CCD面阵工作模式的电荷转移时序,阐述了TDI CCD工作在面阵模式时行周期和积分时间的设置方法,并在FPGA内实现了TDI CCD面阵工作模式时序。最后,以积分球作为光源,利用TDI CCD相机成像系统实现了TDI CCD相机的面阵模式成像,并获得了TDI CCD相机的清晰面阵图像。理论分析与实验结果均表明,该方法能获得TDI CCD相机的面阵图像,可为光学系统畸变测量提供必备条件。     

高频差分采样技术在CCD信号处理中的实现

现在CCD相机已经在很多领域取得了广泛地应用,针对高频CCD模拟视频信号保持时间较短,采样信号速率不高等问题,提出了一种高精度可调、高频差分采样技术。首先,详细阐述了高频模拟视频信号的特性及信号处理中的难点;其次,分析了传统CCD信号处理方法中采样速率不高的原因,在模拟视频输入和采样方式等方面提出了新的改进方法;然后,给出了高精度可调与高频差分采样方法的具体实施,并进行了测试验证;最后,提出了CCD信号处理相关的噪声抑制方法,并对CCD的信噪比性能进行了细致的测试。实验结果表明：改进的CCD信号处理方法使最大采样速率达到80Msps,比传统方法提高了1倍,最小采样精度可以达到0.5ns,而且在最到采样速率下测得的信噪比仍可以达到41.2dB,经过改进的高精度可调与高频差分采样技术提高了CCD图像信噪比,完全满足高频CCD信号处理的应用需求。     

超高速CCD正交阴影照相系统的研究与应用

研制了由超短脉宽（20ns）激光器光源、高分辨率CCD相机及照相箱体等构成的超高速CCD正交阴影照相系统,实现了对高速或超高速运动目标的高分辨率照相测量。该系统成像清晰,分辨率高;具有较强的抗自然光、杂散光干扰能力,可在复杂环境下正常工作,适用于对高速或超高速运动目标的可视化测量。     

基于平稳小波包分解的水轮机非平稳振动信号希尔伯特谱分析

应用平稳小波包变换对信号进行窄带分解,避免了经验模式分解过程中虚假模式分量的产生以及高频本质模式函数瞬时频率的波动,改善了Hilbert谱对于高频宽带信号的频率分辨率,使其更加适合复杂多分量的非平稳信号分析。针对水轮机过渡过程中转子振动响应的复杂性和非平稳性,应用该方法对停机和起动过程现场测试信号进行分析,识别了信号的时频结构特征,主轴振动响应主要由转速频率及其谐频成分组成,其中主导成分为转速频率。与Hilbert-Huang变换的对比验证了该方法在分析水轮机过渡过程非平稳振动信号方面的有效性。     

CCD焦面时序关系和仿真验证流程研究

实时传输型遥感相机在航天中得到越来越广泛的应用。CCD驱动信号直接影响到遥感相机的最终成像质量,遥感CCD相机时序脉冲发生系统的焦平面程序是产生CCD驱动信号的关键程序,因此,通过仿真验证确保其成像质量和技术指标具有重要的意义。对相机成像电路中焦面电路的FPGA软件验证进行了研究总结,同时给出了规范、高效的工序流程。研究结果表明,本文提出的工序流程可以有效避免工程中出现的CCD驱动信号电平不稳、幅值不够、质量不达标等问题,而且,只要焦面时序系统在仿真中满足所列出的各项时序要求,就可以覆盖到CCD时序的各项功能。     

CCD相机电子学增益测试方法研究

CCD相机电子学增益是相机的核心指标之一,用于评价相机电子学设计水平,对其进行客观准确的测试至关重要.基于CCD相机的信号传递机理建立了电子学增益传递模型,推导出了图像信号SDN和图像噪声σDN的线性关系,并绘制了光子传递曲线,基于此设计了一种CCD相机电子学增益测试方法,并利用该方法对某型号空间相机进行了测试,最终通过信噪比比对测试验证了测试结果的准确性.该方法具有简洁直观、客观准确、可操作性强等优点,现阶段已成功应用于空间CCD相机测试,效果良好.     

一种高分辨低杂散频率合成方法

针对频率合成器分辨率和范围之间的矛盾及影响频率稳定度的相位噪声问题,提出一种基于两级小数分频锁相环的频率合成方法,该方法以前级小数分频锁相环实现频率高分辨特性;后级小数分频锁相环对输出信号相噪抑制的基础上,实现输出频率范围的扩展;通过在两级小数分频锁相环之间设计窄带锁相环滤波器对前级小数分频锁相环的噪声进行隔离,且窄带锁相环滤波器的鉴相频率根据后级小数分频锁相环分频比的小数值进行切换,实现对频率合成器的小数分频杂散的有效抑制。     

TDI CCD检测设备

TDI CCD检测设备在整个空间TDI CCD相机的研制过程中做为重要的检测工具,其无故障的工作状态十分重要.但是由于目前TDI CCD检测设备采用的采集卡、PC结构的系统结构,其工作过分依赖货架软件及硬件产品.在若干年的空间相机研制过程中,货架产品的停产或消失,严重影响了设备的维护.对TDI CCD检测原理进行了详细的讨论,进而提出了一种嵌入式的检测设备.该设备的物理尺寸为320mm250mm100mm,采用电池供电,可以独立工作3h.不但可以同时检测多片TDICCD,而且还可以适应了80％的TDICCD相机研制检测环境,解决了使用过程中的维护难问题.     

皮秒分辨率数字可编程精密延迟触发技术

为了产生高分辨率和宽动态延迟取样脉冲，引入了粗+细两级延迟框架。由外部0.1～12 GHz时钟信号经锁相环分频后生成大约100～250 MHz的同步时钟驱动计数器计数，当计数器达到预设值时，产生频率为50 kHz的同步进位脉冲信号，同时10 bit、10 ps分辨率的粗延迟芯片和0.1 ps分辨率的细延迟芯片开始工作并输出具有一定的延迟量的取样脉冲，由取样脉冲驱动取样器对同步射频信号进行精密取样。测试结果表明，数字可编程精密延迟触发器的分辨率和动态延迟范围分别可以达到1 ps和10 ns以上。     

多GigE相机高速视觉系统的架构与处理速度研究

提出了一种高精度大视场的高速并行处理系统,采用GigE相机并行检测,所有相机排列成线性阵列,通过千兆Ethernet网络与主机连接,并行检测将各单个相机视场合并为一个大视场,在保持单个相机检测分辨率不变的同时扩大检测的范围;并行检测系统可根据图像数据量的变化灵活配置每台相机采集的图像由单台或多台计算机进行处理;数据传输上整个系统采用非碰撞的确定延时网络传输处理结果以确保实时性。通过使用网络延迟理论和OPNET仿真验证得到系统处理的延迟时间不大于162.8μs。     

脉冲功率装置中电容分压器的设计和应用

为了测量脉冲功率装置形成线和传输线的电压,设计和标定了自积分电容分压器和V-dot探测器。在电容分压器结构设计中,重点叙述了降低结构电感、削弱局部高电场以及保持灵敏度一致的方法。电容分压器采用在线标定,标定用电阻分压器安装在电容分压器相对于轴线对称的位置,以减小对探头位置电场分布的影响。对阳加速器水传输线、脉冲形成线和PTS单路样机中储探测器的标定和实验结果表明:无论是自积分电容分压器还是V-dot探测器,只要取值合适,同时在结构设计中注意分布参数的控制,就都可以响应前沿为几十ns至接近μs量级的信号。     

长线阵TDICCD空间相机像移匹配及MTF分析

长线阵TDI（time delay and integration）CCD空间相机通过机动成像可以获得更宽的地面幅宽,缩短重访周期。由于角度变换和地球曲率等因素,相机不同视场位置的像移速度和偏流角存在差异,TDICCD焦面越长,机动角度越大,差异越大。通过像移解析模型计算像面上各点像速矢量,定量分析空间相机在侧摆和俯仰成像时视场上各点像移速度和偏流角差异对调制传递函数（MTF）的影响,并以MTF为约束确定各工况下的像速匹配模式和参数指标。分析结果表明：侧摆成像时,以沿TDICCD积分方向上的MTF退化为主;俯仰成像时,垂直于TDICCD积分方向上的MTF退化较多。以某工程实例计算：以传函下降5%为约束,以最大侧摆角40°成像时,可采用32级积分级数。俯仰30°成像时,可用积分级数不能超过8级;俯仰10°成像时,积分级数不超过16级。     

航天遥感TDICCD相机星上振动实时检测

为了对航天遥感相机焦平面振动进行实时检测,提出了一种利用CMOS图像传感器和快速灰度投影算法的振动实时检测方案。首先,分析了航天遥感相机焦面振动检测系统要满足的条件,提出了一种在焦面空闲处安装CMOS图像传感器的结构来获取图像序列,然后对传统灰度投影算法进行了改进并利用该算法计算了图像序列间的振动量,最后,利用FPGA对算法进行了实现。理论分析和实验结果均表明,提出的方案能满足航天遥感相机对焦面振动检测的要求。     

刚度对三峡水轮发电机组轴系稳定性的影响

用传递矩阵法建立了单圆盘转子横向振动力学模型,研究了陀螺力矩、电磁拉力、刚度等因素对三峡水轮发电机组稳定性的影响,获得了轴系的动刚度曲线。研究表明陀螺力矩使轴系的临界转速显著提高,磁拉力则使临界转速降低。提高上导轴承刚度有利于机组的稳定运行,轴系自身刚度变化对轴系临界转速影响非常小。     

基于模型预测前馈的滚转稳定伺服系统控制研究

速率陀螺式滚转稳定平台是一种应用于旋转载体中的惯性稳定装置,不仅要求有较高的位置控制精度,为满足陀螺测量范围,还要求很高的速度控制精度。通过对稳定平台的分析,详细推导了系统的传递函数模型,在PID反馈控制的基础上,设计了由模型预测控制单元组成前馈环节的预测前馈复合控制器。实验结果表明在载体滚转速度快速上升以及大速度稳定滚转情况下,模型预测前馈控制大大提高了稳定平台的控制精度。     

由暂态操作引起的电子式互感器采集单元信号线骚扰电流分析及测量

电子式互感器采集单元受隔离开关分合空载母线过程中产生的特快速瞬态过电压VFTO（very fast transient overvoltage）影响较为严重。为提升电子式互感器的抗电磁干扰能力,基于110 kV AIS隔离开关分合容性小电流试验平台,对电子式电压互感器采集单元信号线骚扰电流进行分析,并通过实测验证了分析的正确性。采集单元信号线L线骚扰电流主要由电容分压器低压臂电容输出瞬态过电压引起,采集单元信号线N线骚扰电流主要由电容分压器接地点瞬态地电位升引起,二者频率及幅值具有较大差异。为了研究共模骚扰电流的主要影响因素,基于分析、实测建立仿真模型,并通过不同工况下仿真及实测结果对比,验证仿真模型的正确性,仿真结果表明共模骚扰电流和地线电感、对地分布电容呈正相关。     

基于图像特征的快速瞳孔提取算法

针对眼底照相机拍摄的瞳孔图像特征及主要干扰因素,提出一种结合下采样、固定阈值、连通域及扫描线等方法的快速瞳孔提取算法。算法首先根据图像的大小完成下采样,结合提取模板去除边框的影响,在此基础上,针对瞳孔图像的灰度特点,采用固定阈值及8连通域完成瞳孔的初步提取,并采用扫描线法实现瞳孔区域的修正。仿真实验证明,针对不同的瞳孔图像,本算法均准确地提取出瞳孔区域,与现有算法相比,本算法具有更快的运算速度。     

基于FPGA的分频法FSK调制器的设计与实现

针对FSK信号的特点,提出了基于FPGA的FKS调制器的一种实现方法--分频法,这种方法利用数字基带信号去控制可变分频器的分频比来改变输出载波频率,产生一种相位连续的FSK信号,而且原理通俗易懂,电路结构简单,容易实现。