一种机载双天线InSAR基线动态测量方法

机载双天线InSAR系统两个天线非刚性连接时,为保证高程测量精度和成像质量,必须对干涉基线进行动态精密的测量。该文研究了一种基于单相机和激光测距仪组合的动态基线测量方法,通过分别测量两个天线的中心位置和姿态,得到干涉基线长度和基线角。论文对该方法进行了原理性研究和地面验证实验,实验通过可精确控制轨迹的运动平台模拟天线运动,实验结果表明该方法在8 m摄影距离处位置测量精度优于0.2 mm,姿态角精度优于70,是动态测量干涉基线的有效方法。     

利用CEI和天线组阵技术提高实时测量精度方法研究

提出一种利用CEI（连接端站干涉测量）和天线组阵技术提高实时测量精度的方法。该方法采用了电离层和对流层模型对消技术，简化了副站测量设备，由天线组阵构成的多基线CEI阵列，可获得更高的测量精度。通过与长距离3S测距转发体制比较的仿真实验证明，二者测量结果相当，为深空探测等航天活动提供了低成本、高精度、准实时的测量手段。     

分布式InSAR测高的基线测量精度指标分析

基线是分布式星载干涉SAR中的重要参数。从分布式InSAR测高的基本原理出发，推导了基线对InSAR测高影响的误差传递公式；然后结合基线的测量原理，提出了合理的基线测量精度指标；进而给出了由测高精度指标反演基线测量的精度指标的方法；仿真结果验证了其精度指标反演方法的正确性。     

基于复振幅调制的半导体激光光束整形方法

为了改善半导体激光光束质量,使其能够满足大距离高精度干涉测量的要求,使用空间光调制器对半导体激光光束进行整形,提出了一种基于复振幅调制算法的光束整形方法。利用该方法可将半导体激光光束整形为准直性好、光强分布均匀的无像散基模高斯光束。通过光束质量分析对整形后的光束进行评估,实验结果显示整形后半导体激光光束在x和y方向的M2因子均趋于1,像散接近于0,验证了该光束整形方法的有效性。将提出的半导体激光光束整形方法应用于大距离干涉测量中,在8m处进行了微米级步进位移测量,与纳米位移工作台相比,所得结果达到了亚波长的测量精度。实验结果表明整形后的光束能够满足大距离高精度干涉测量的要求,验证了提出的半导体激光光束整形方法的可行性。     

干涉SAR系统测高精度仿真分析

干涉合成孔径雷达通过提取同一目标对应的两个回波信号之间的相位差,可以获取高精度、高分辨率的地面高程信息.从干涉SAR的基本原理入手,深入研究了干涉SAR的相干性和测高精度问题,并基于X波段极化干涉SAR原理样机系统参数,对该系统的干涉相干性和测高精度进行了仿真分析.实验结果表明对于1.7m的有效基线,通过四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于2m,由于该系统的乒乓模式可将有效基线长度提高一倍,因此四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于1m.     

基于高性能集群平台的VLBI处理系统设计

角位置是深空探测航天器导航定位的重要观测量信息,相对于获取航天器距离、速度信息的统一载波测量体制,甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术的原始数据量呈几何式增长,海量数据的实时、准实时处理对航天器高精度导航定位提出了新的挑战。依托中国深空网干涉测量中心,论述了基于高性能集群平台环境的航天器干涉测角数据相关处理系统的设计实现,并利用探月工程的实测数据进行了验证分析。分析结论对推进我国深空网干涉测量信号处理中心建设、优化相关处理系统资源配置具有一定的参考价值。     

地形测绘用三天线机载干涉合成孔径雷达

回顾了中国科学院电子学研究所重复飞行机载L—SAR干涉系统和机载X波段双天线干涉SAR系统的研制和试验，阐述了利用收发天线分置结构拓展干涉基线长度的方法。在采用三天线的收发天线分置结构机载干涉SAR的基础上，构建三天线的双基线机载干涉SAR，并就其基线精密动态测量和基线优化设计两个关键技术以及系统性能进行了分析。分析结果表明，利用三天线构成的双基线机载干涉SAR是改进相位展开过程、提高高程测量精度的有效方法。     

高精度激光动态测试技术研究

在星载激光测距仪的研制过程中,如何通过地面检测方法对 测距仪的各项性能指标进行测试,是一项重要的工作内容。根据脉冲式激光测 距仪的工作原理,设计了一套基于光电延时法的高精度动态测试系统,并对影响系 统精度的系统误差进行了分析,最终实现了对激光测距仪测距精度的测量。与传 统的测试方法相比,该方法具有模拟距离动态范围大、精度高等特点。实验结果表明,这种测试系 统的模拟距离范围可达15 m～30 km,模拟精度优于0.15 m。由于操作简易且实用性强,该系统可以满足 目前各种激光测距仪的测试需求。     

利用多基线数据融合提高分布式卫星InSAR系统的干涉相位精度

分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统可以通过提供长基线来提高测高灵敏度,但长基线会给干涉相位展开带来困难。结合分布式卫星InSAR系统可以同时提供多个稳定基线的特点,该文提出利用多基线数据融合的方法来解决长基线给干涉相位展开带来的困难。文中采用了有效的数据融合方法最大似然估计(ML)法,对多基线分布式卫星InSAR系统的干涉相位进行了估计。模拟结果表明,经过多基线数据融合的干涉相位展开精度要远远大于长基线干涉相位的直接展开精度。     

基于相干包络解调的窄线宽测量算法研究

激光线宽对光学相干探测系统的探测范围、精度和噪声特性都有重要影响。为精确测量半导体激光器的线宽值,提出了通过解调短延时自外差的干涉谱来实现高精度窄激光线宽测量的新方法。搭建短延时的自外差干涉测量系统,得到半导体激光器的干涉谱,通过设计算法对干涉谱的相干包络进行解调,最终获得了严格的洛伦兹线型谱和相应的谱线宽度,通过理论分析、仿真和实验验证了该方法的可行性。该方法可以忽略因1/f频率噪声产生高斯展宽带来的影响,与传统线宽测量方法相比,该方法的测量结果更加精确。     

形心匹配优化下的狭长空间近距离轨迹测量系统

在基于双目视觉的三维轨迹测量中,双目同名点的高精度匹配是提高测量精度的关键。在狭长空间的近距离测量场景下,针对双目拍摄角度不同导致仅用形心法定位匹配的轨迹测量精度不高的问题,研制了一种形心匹配优化下的狭长空间近距离轨迹测量系统。首先,在仅用形心法对目标物体定位匹配的基础上利用极线约束投影进行双目形心的二次定位;其次,提出了一种基于距离和方法权重的灰度互相关方法进行双目形心的亚像素匹配;最后,通过卡尔曼滤波对于目标物体的三维重建运动轨迹进行滤波修正。实验结果表明：该轨迹测量系统通过对多方法组合优化,显著提高了狭长空间近距离条件下的轨迹测量精度,在128 mm的全量程测量范围内对纹理较好目标物体的平均轨迹长度测量误差为13.14μm,测量精度约为0.01%,相比于仅用形心法定位匹配,轨迹长度测量精度提高了94.3%。     

飞机表面划痕的非接触测量

介绍飞机表面划痕非接触测量的激光三角扫描法。在分析被测表面散、反射特性的基础上给出了激光三角测头正确放置方式和提出改善测量精度的测头姿态调整法和表面喷涂法。实验证明了上述方法的可行性。测量系统具有非接触测量、工作距离大、测量范围宽、精度高、结构简单、成本较低的特点。     

短基线时差定位技术研究

由于当前的长基线时差定位系统不能对窄波束辐射源目标定位,提出了短基线时差定位技术。首先推导了短基线时差定位算法;然后分别对长、短基线时差定位系统的定位精度分布进行了仿真,根据定位精度需求对时差测量精度提出了要求,通过仿真分析得出两路信号相关算法已经不能满足该时差精度需求,需要研究新的时差测量算法;最后提出了利用信号载频相位信息求时差的研究思路,为高精度时差测量精度的研究提供了参考,也为短基线时差定位系统的实现提供了技术基础。     

宽带自适应和差波束形成与测角方法研究

针对宽带自适应空频处理的信噪比要求高、计算量大等问题,本文提出了一种基于均匀线阵的无需预延迟处理宽带空时处理结构的自适应和差波束形成与测角方法。方法利用和波束指向在多频点处的响应来建立多约束条件,以此获得基于线性约束最小方差的自适应和波束权向量,对多频点的空时二维向量修正和波束权向量得到差波束权向量,最后进行和差波束形成,对每个样本和差比幅单脉冲测角。本方法相比于常规的自适应单脉冲测角方法,可有效地处理宽带信号,不需要对每个频带信号进行检测,具有低信噪比条件下可测角、测角精确度高等特点,而且仿真分析验证了当存在主瓣干扰时,该方法仍然有效。      

一种基于复合测量体制的高精度轨道测量方法

为解决特殊飞行器超长距离飞行时全航路飞行轨迹的高精度测量难题,提出了一种兼容我国目前两种主流测量体制的复合体制高精度测量系统方案和一种复合转发器构建思路,分析论证了其工作原理,建立了基于复合体制的轨道测量精度评估模型,并结合理论轨道完成了系统测量精度评估的仿真计算。结果表明,复合测量体制可以实现飞行器载荷的高效复用和装备资源的有效整合,弥补了单一测量体制轨道覆盖能力的不足,过渡段测速精度提升70%以上。基于其兼容属性,该体制可适用于后续1 000 km以上超长航路飞行器的轨道测量需求。     

一种单站瞬时无源定距技术研究

在无源探测中,对距离的获取是一个关键问题。本文利用线性天线阵,提出了一种基于相位差的差的单站瞬时无源定距技术,并就这种定距技术的精度、解相位模糊、长基线测量精度、长基线情况下相位差的测量、通道校正等一系列关键问题进行了分析。研究表明,本文提出的定距技术在现有工程技术条件下是可行的。     

长距离高精度的线性调频光时域反射仪

为了对西藏人烟稀少地区和单跨段传输距离很长的光纤链路进行检测,文章提出一种用于提高线性调频(LFM)光时域反射仪(OTDR)空间分辨率和测量距离的方法。该方法通过产生一个调频范围为200 MHz、脉冲宽度为20μs的强度调制模拟LFM信号来实现高的空间分辨率和大的探测距离。使用该方法在西藏地区的实际光纤传输链路中进行了实验测试,实验结果表明,该方法能够在长度为240 km的光纤链路上实现0.000 53 km的空间分辨率,与相同测量参数的单脉冲OTDR相比,动态范围提高了8.5 dB。     

利用沿锁定载波相位测量脉冲到达时差

传统的单独利用脉冲沿、载波相位或中频相关的方法测量脉冲信号的到达时间差(TDOA)都不容易达到较高的测量精度,为了实现高精度时差(皮秒量级)测量,在分析这些方法的基础上,提出了利用脉冲沿来锁定载波相位实现宽带(初步设计实现了250 MHz的带宽)、大动态脉冲信号TDOA的一种测量方法,给出了其实现的具体流程并分析了能够达到的测量精度.目前该方法在实验室条件下已经实现了10 ps的测量精度,可用于短基线时差定位系统.     

大型高温锻件在线视觉测量图像匹配方法

提出了一种大型锻件在线视觉测量图像匹配方法。本方法建立在外极线约束的基础上,根据锻件现场测量视场大实效性要求高的特点,利用双向极线的距离的方法,建立了基于极线约束的匹配判断条件。在实验室和锻造现场的实验证明本匹配方法精度高,耗时少,符合大型高温锻件在线视觉测量的要求。