干涉条纹检测微动位移的图像处理方法

干涉测量方法目前已经在我国广泛应用,测量精度也是不断提高,而测量精度根据不同的方法而不同,通过目测干涉条纹变化来检测位移的变化,不仅使使用者劳动强度大,而且因为不同的测量人员而得到的结果,提出基于图像处理的干涉条纹检测微动位移的方法。根据试验结果,检测精度达到λ/10,为精密测量位移提供方法参考。     

干涉条纹检测微动位移的图像处理方法

干涉测量方法目前已经在我国广泛应用,测量精度也是不断提高,而测量精度根据不同的方法而不同,通过目测干涉条纹变化来检测位移的变化,不仅使使用者劳动强度大,而且因为不同的测量人员而得到的结果,提出基于图像处理的干涉条纹检测微动位移的方法.根据试验结果,检测精度达到λ/10,为精密测量位移提供方法参考.     

雷达干涉条纹图滤波方法研究

在合成孔径雷达干涉测量中,为滤除干涉图像中存在的各种噪声,提高相位解缠结果及生成的数字高程模型的精度.从分析干涉条纹图的特点入手,对干涉条纹图的圆周期中值滤波法进行了研究,提出一种基于高斯噪声估计的自适应圆周期中值滤波方法,给出了算法设计及详细的实验数据并与其它滤波方法进行比较.试验结果表明,该方法可以较好地消除干涉图像中存在的噪声,而且保留更多的图像边缘、细节信息.     

InSAR两种相位解缠算法的融合

相位解缠是合成孔径雷达（SAR）干涉测量数据处理的重要步骤之一。解缠的精度将直接影响干涉测量结果的精度,本文通过实验研究,对比分析了现有的两类主要的相位解缠算法的解缠原理、解缠思想、各自的特点及其引起误差的原因,然后结合各自的优点组成了一种效果更好的二维相位解缠算法。使用该算法解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好。     

激光干涉条纹中心精确定位方法

干涉条纹中心的定位精度对于干涉法的测量精度至关重要。对于背景复杂的干涉条纹图像,噪声严重影响了条纹中心的定位。激光干涉图像中主要噪声为激光散斑噪声和背景亮度不均匀,采用Butterworth低通滤波和背景补偿对图像预处理以抑制噪声的影响,再进行区域分割得到二值化条纹,细化二值条纹得到初步的条纹中心,在细化条纹的周边区域通过多项式拟合求极值的方法计算条纹中心。最后用该定位方法计算了模拟条纹图像的条纹中心,计算结果表明该方法比直接细化条纹的方法更精确。     

基于小波域HMT模型InSAR干涉图噪声滤波研究

相干斑噪声是InSAR干涉图固有的,且InSAR干涉图对相干斑噪声十分敏感,为了得到精度更高的干涉测量产品,需要对干涉图进行相干斑噪声滤波。针对InSAR干涉图中相干斑噪声的统计特性,提出了一种基于小波域HMT模型的InSAR干涉图滤波算法,对InSAR干涉图的实部和虚部分别进行处理。试验研究结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且大大地减少了残余点的数量,有利于提高InSAR干涉测量的精度。     

基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法

提出了一种基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法。首先,将干涉相位数据转变成指数,利用二维短时傅里叶变换进行处理,设置阀值,并进行二维短时傅里叶逆变换;最后,求取复数相位,获得滤波后干涉相位。试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度。     

提高干涉条纹光电接收信噪比的新方法

在分析传统干涉条纹光电接收方法的基础上,提出了一种符合条纹计数与细分的光电接收新方法,其主要特点是差分光电管的零间隔布置。应用积分方法对这种方法与2种传统方法进行了比较分析。通过建立光强随机噪声、交流幅值与直流漂移模型,理论和实验对比分析发现:该接收方法相比于2种传统方法,信噪比提高了3~6倍。即使条纹信号较差的情况下,这种方法也能显著抑制信号的直流漂移,为实现单频抗干扰的现场测量提供了理论方法。     

分布式InSAR干涉基线与空间状态测量的关系分析

阐述了分布式InSAR目标三维定位原理,分析了干涉基线与空间状态测量之间的关系;给出了干涉基线的完整定义,将干涉基线分解为空间域干涉基线和时间域干涉基线,其中时间域干涉基线通过主星的绝对定轨结果获得,空间域干涉基线主要通过高精度星间相对定位结果获得;分析了卫星轨道速度、平台姿态测量、天线安装等误差对干涉基线测量精度的影响,讨论了不同基线测量体制对姿态精度的要求差异,为分布式InSAR的空间状态测量方案设计及相关测量手段精度指标的论证提供了技术支撑。     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪的温度测量系统

设计了一种可测量小范围温度扰动的全光纤M ach-Zehnder干涉测量系统。简单介绍了全光纤M ach-Zehnder干涉仪的基本结构和工作原理,并推导了干涉条纹移动距离与测量臂长度变化之间的关系式;在理论分析的基础上,搭建了一全光纤M ach-Zehnder干涉仪系统,通过在有标识刻线的接收屏上直接观察测量干涉条纹的移动距离来确定测量臂光纤的温度变化,最终,确定了测量臂光纤加热温度和干涉条纹移动距离之间的关系;通过实验结果分析可知,该干涉系统可实现小范围温度扰动的准确测量,测量精度可达到℃/18。     

AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析

微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种方法进行对比来选择出最佳方法。选取三种商用悬臂梁探针利用本实验室搭建的基于天平法的可溯源微悬臂梁探针弹性常数标定仪对其法向弹性常数进行标定,之后再将相同悬臂梁用三种常用标定方法（尺寸参数法,Sader法,热噪声法）进行再次标定。对不同方法测量结果进行比较,分析并详细讨论每种方法的优缺点与适用范围。结果表明相比于其他方法,微悬臂梁探针弹性常数标定仪（天平法）可测范围广,精度高,可溯源,可成为精确标定各种悬臂梁探针弹性常数的最佳方法之一。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围。由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性度与精度不断下降,因此提出了一种基于线性补偿的高精度测距方法,用最小二乘法思想对曲线拟合,经数值分析与线性补偿最后使物体位移与像点位移线性输出,降低了系统的误差。经理论分析,此方案是可行的,同时为实现高精度大位移的测量提供了参考的依据。     

用于冷原子干涉仪激光时序控制的DDS跳频系统设计与实现

为了满足冷原子干涉实验对时序控制的需求,设计并实现了一个基于LABVIEW软件的激光时序控制DDS系统,其工作过程为通过设计的LABVIEW上位机软件输入需要产生的频率和频率间隔时间,ARM芯片根据LABVIEW软件发送来的控制信息实现对射频信号芯片的控制,CPLD芯片用来控制射频信号之间的时间间隔,最后DDS芯片产生与控制信息相对应的射频信号。与目前同类装置相比,系统实现了跳频时间和频率更加精确和工作稳定性更好。经过系统的调试分析以及性能测试,DDS跳频系统能够满足原子干涉仪激光时序控制需求。通过测试DDS装置,DDS装置能够输出准确输出射频频率值,并且射频频率时间间隔能精确到微秒。DDS装置可以有效控制冷原子干涉仪的激光时序,在探询时间为120毫秒且重复率为2.2赫兹的情况下,冷原子重力仪的重力测量灵敏度达到 。     

多气参测量的压力型基准大气数据系统研制

针对某飞行器嵌入式大气数据传感（FADS）系统的飞行试验校准问题,研制了一套压力型姿态角测量的多气参基准大气数据系统。设计了可实现高线性度、解耦的压力型姿态角测量空速管,并配套研制了大气数据计算机。解决了有限空间内多气路之间密封、同时精确取气和压力测量、飞行器机体干扰下的风洞试验标定、多参数拟合修正的气参解算等难题,获得了机体干扰下的空速管测量修正解算公式,实现了基准气参的高精度测量。在完成基准空速管的风洞试验标定和联调试验后,实现了对全系统正常工况下的飞行参数测量精度及系统稳定性考核,最终成功应用于飞行试验中。     

基于M估计的非线性鲁棒检测卡尔曼滤波算法

针对传统鲁棒非线性滤波在观测噪声为非高斯强干扰噪声情况下,滤波性能下降的问题,提出一种利用卡方检测法预判断的非线性鲁棒检测滤波算法。该算法通过卡方检测设置门限,剔除突变野值,利用M估计修正量测更新。仿真实验对比了几种典型非线性滤波方法在不同观测噪声环境下的性能。所提算法在非高斯强干扰噪声情况下,比传统鲁棒滤波算法估计精度平均提高了25.5%;估计方差平均减少了18.3%。实验结果表明:所提算法可以抑制观测量非高斯强干扰噪声的影响,提高滤波精度及稳定性。     

航天飞行安全体系通讯导航频率干扰监测系统设计

为保证航天飞行安全提出航天飞行安全体系通讯导航频率干扰监测系统设计,有效解决了传统监测系统存在的监测效率低、精准度低的问题。完成通讯导航频率干扰监测系统设计。以系统整体架构设计为依据,重新配置数字接收机,完善监测信道,以改进系统硬件设备爱;对频率干扰进行分类,制定不同干扰监测方法,完成频率干扰监测系统设计。实验结果表明,该系统监测效率高、精准度高。     

差动式半导体激光位移传感器模型

本文提出了一种利用半导体激光自混合干涉效应的差动式位移传感器测量系统,建立了系统的数学模型,给出了用小范围内位移测量精确的表达式,与其他几种自混合型半导体位移测量方法相比,本文的结果不仅精确度高,且分辨率也在提高。     

多旋翼无人机磁罗盘校准方法

为提高多旋翼无人机航向角解算精度,研究磁罗盘校准和罗差补偿方法。通过详细分析罗差产生原因,并结合多旋翼应用,将磁罗盘干扰划分为机体坐标系静态干扰、机体坐标系动态干扰、导航坐标系静态干扰、导航坐标系动态干扰四大类。针对机体坐标系动态干扰,结合多旋翼应用背景,研究干扰的离线测量与在线补偿方法;针对机体坐标系静态干扰,提出一种飞行过程中实时校准方法;针对导航坐标系静态干扰,创新性采用GNSS模块的速度方向信息修正罗差;导航坐标系动态干扰为原理性误差,这里暂不讨论。结果表明：研究内容可有效补偿机体坐标系动态与静态干扰,以及导航坐标系静态干扰对磁罗盘和航向角解算精度的影响,有助于改善无人机的飞行性能。     

高精度热电偶测温电路设计与分析

在工业现场影响热电偶测温精度的因素是多方面的,除热电偶本身误差外,主要是输入通道误差、冷端补偿误差和分度表非线性校正误差;围绕以上3个主要因素,设计了一种可应用于复杂工业环境的高精度热电偶温度测量电路,结合设计方案针对于前两种因素在深入分析误差内在机理基础上给出误差计算公式;针对非线性校正误差提出一种等精度最小二乘拟合校正算法,使用该算法可根据校正精度要求,将测温范围自动划分等精度区间与传统插值法相比,在不增加计算量的前提下大大提高了校正精度;提出的误差计算公式和非线性校正方法,对于高精度热电偶测温电路的设计具有适用性和重要的指导性,经实际应用验证设计方法满足了复杂工业环境下高精度的测温要求。