激光雷达测风建模与模拟

利用激光雷达测定风速是实现前馈控制的方法之一,但该方法会受设备的限制。因此,针对无设备研究激光雷达测风实现前馈控制的这一问题,提出了一种采用基于雷达坐标系和风坐标系变换方法模拟激光雷达测定风速的方法。首先,在Fast环境下利用TurbSim生成剖面风,然后在Matlab软件中进行模块搭建,最后联合仿真。仿真结果表明,该方法能较准确地模拟激光雷达测量风速的过程,可为装备激光雷达风速设备的控制系统研究提供仿真环境。     

基于HLA的机载激光武器仿真系统设计

以机载激光武器(ABL)为研究对象,根据机载激光武器的特点以及高层体系结构(HLA)的原理,提出了基于高层体系结构(HLA)的机载激光武器仿真系统设计方案,设计了由弹道导弹、载机、机载激光武器等成员组成的仿真系统,并就系统设计、开发及实现过程中的关键技术,如作战想定、仿真系统结构设计、OMT设计、联邦成员实现等分别作了讨论。最后,组建仿真系统进行反导拦截仿真实验,从攻防两方面对影响机载激光武器毁伤效果的因素进行了分析。该系统可以为机载激光武器反导效能的分析评估提供平台和依据,对其它基于HLA的仿真系统的联邦设计与开发也具有一定的参考价值。     

无人机激光雷达高程测量精度评定分析

为了最大限度提升并量化测试无人机激光雷达系统对地表形变量的识别能力, 通过系统探讨机载LiDAR 技术的误差来源及其有效改进措施, 借助5 个红外测距仪器检测墩与5、10、30、50、70 mm 5 个不同厚度板, 使用相同无人机与激光扫描设备对观测墩在放置厚度板前、后重复扫描, 将多期数据间作一阶差分处理, 最大限度抵消机载LiDAR 技术对地面高程扫描的系统误差, 以测试目前市场主流机载LiDAR 设备对小量形变的监测能力, 获得了较为可靠的测试效果。结果表明: 在多次重复形变监测中, 无人机LiDAR点云扫描技术对地表z 方向上形变量的最高识别能力约30 mm。基于该测试结果, 无人机激光雷达扫描技术不仅可用于传统地形测绘, 还能够用于山体滑坡、矿区地表形变监测、地质运动以及自然灾害跟踪等领域, 为同等及以上地表垂直方向形变量级的监测方案与实施提供了参考。     

二维激光雷达实现三维成像的算法

设计了一种俯仰扫描装置,将二维激光雷达安装在扫描云台上,实现扫描数据采集。分析了扫描云台位置变换关系,研究了将二维扫描数据转换成三维扫描数据的算法。该算法通过坐标系的旋转变换,将激光雷达扫描数据点从自身扫描坐标系下转化到全局坐标系,实现了二维扫描数据到三维扫描数据的转换。通过数值仿真分析,验证了转换算法的可靠性。     

用于激光雷达成像仿真的动态场景模型

基于激光雷达成像的基本原理,结合目标表面的空间反射特性,在图形处理器架构下,借助其强大的并行计算能力,建立了激光雷达场景动态仿真模型,实现了不同入射、观测位置条件下目标表面空间辐射亮度分布的计算．针对典型场景进行了模拟实验,并将实验结果与实际激光雷达系统采集到的图像数据进行了对比分析．实验结果表明,模拟结果与实测图像数据在基本特征上是相似的; 定量分析结果表明,模拟图像与实际图像在主要特征上是相符的．     

一种单线全周式扫描激光雷达的应用及与同类传感器的比较

在建筑测绘、地形勘测、军事侦查等应用任务中,通常使用单线/多线激光雷达进行空间扫描来实现被测目标的三维空间重构。主要介绍了一种具有360°水平和俯仰±35°的全周扫描单线激光雷达RobotEye RE05,其不但可以设置水平和俯仰扫描分辨率角,还可以针对感兴趣区域进行针对性往复扫描,从而实现室内或室外的三维重构或目标探测。首先简要介绍了业内常见的激光雷达,并与RobotEye RE05进行参数差异比较;然后描述了RobotEye RE05激光雷达的工作特性和三种扫描方式,通过多方面比较证明了该新型激光雷达在应用性能方面的显著提高。     

超声波探头阵列自动探伤系统设计

描述了由计算机控制探头阵列电扫描对列车轮对探伤工作模式,以取代机械扫描方式。电扫描工作方式可简化机械结构以及减轻探头的机械磨损,尤其是计算机对探伤波形处理和工件缺陷的定位和定性是非常方便的,本文给出了系统结构和程序框图。     

基于径向基函数神经网络的机载数字地图压缩方法

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的机载数字地图压缩方法，并给出了网络训练的具体算法。与一般RBF网络的构造方法不同，该网络结构的所有参数是通过学习方式同时获得的，因此其泛化性大大增强。数字仿真表明该方法具有自动适应地形、参数配置合理、机载计算量小等特点。     

拓扑优化机载控制台的整机随机振动分析与试验

机载控制台是飞机电子设备的重要组成部分,随机振动是使其结构失效的主要因素。基于ANSYS Workbench软件平台对某机载控制台所处的实际工作环境进行随机振动模拟分析,分别获得了传统设计、拓扑优化设计下控制台整机方向的位移、等效应力云图;对拓扑优化控制台进行随机振动可靠性试验, 获得了某特征点的随机振动加速度响应曲线。模拟分析和实际可靠性测试结果表明:拓扑优化控制台结构刚度大、动态性能好,满足强度要求,结构设计合理、可靠;所建立的有限元分析模型是合理的,所获得的仿真结果是可信的。这为机载设备的设计提供理论参考。     

CZMIL机载LiDAR测深系统在中国黄海和东海 作业能力初步分析

机载激光雷达测深系统与传统的舰船海洋声学探测系统相比,具有速度快、覆盖率高、灵活性强等优点。结合中国黄海、东海区域的MODIS产品数据,对当前国际上新型的机载激光雷达测深系统CZMIL的测深性能进行反演分析,旨在为该设备在类似区域的使用提供参考。本文使用中国黄海和东海的水体光学数据,建立了黄海、东海490 nm漫衰减系数与532 nm漫衰减系数之间的经验关系模型。利用2003年MODIS的490 nm漫衰减系数季度平均数据,分析了机载激光雷达系统CZMIL在中国黄海、东海海域的作业能力。结果表明:(1) CZMIL的测深能力受气象条件的影响,主要原因是水体的光学特性在不同的季节呈现不同的特征;(2)CZMIL在中国黄海和东海海域较适宜在夏季进行测量,其测深范围小于75 m。     

相控阵雷达波束扫描对侦察截获的影响分析

为了实现对相控阵雷达更加有效的侦察截获,必须对相控阵雷达波束及其扫描特征进行深入分析.通过描述相控阵雷达天线方位向与俯仰向的加权方式,仿真得到了相控阵雷达的方向图;根据此信息,结合不同工作模式下相控阵雷达天线扫描情况,建立侦察截获模型,仿真得到了侦察系统接收到信号的幅度变化图;并对相控阵雷达波束扫描时侦察系统截获概率进行了较深入分析,得到了一些有益的结论.     

扫描模式对水下激光通信的影响

基于二维海浪模型,对星载激光在水下通信的上行信道进行分析.采用扫描模式后海面出射角的变化规律,通过使用MATLAB进行仿真,得到在不同风速情况下,发送端的扫描模式对海面出射角和通信成功率的影响.仿真结果表明,在风浪较大的情况下,合适的扫描模式可以明显提高通信的成功率.     

高逼真激光雷达场景建模与分析

为了提高激光雷达场景的仿真逼真度,采用光线跟踪的方法构建了以激光成像模型为基础的激光成像模拟仿真系统.结合激光散射定律,对计算机图形学中基本光照模型进行了一系列改进,得到了简化的用于高真实感场景仿真的激光成像模型,具体的改进如下:1加入激光光源的直接反射分量;2将多光源光亮度模型改变为多次反射的功率模型;3在模型中引入探测器噪声项.对典型场景进行了激光雷达场景成像计算,用采集到的激光雷达图像数据进行对比分析.仿真结果表明,模拟结果与实采图像在基本特征上是相似的;定量分析结果表明,模拟图像与实采图像在主要特征上是相符的.     

应用于气象雷达的快速太阳法标定软件设计

针对气象雷达天线电轴的标定问题,在研究以太阳为参照物标定雷达天线指向方法的基础上,以L inux平台设计实现了太阳法标定软件.软件设计主要从两方面缩短标定时间：利用雷达天线的高精度定位特性,通过预设天线的扫描区域以缩小扫描范围,从而缩短雷达搜索太阳位置耗费的时间;通过socket网络编程接口开发实现软件与雷达前端系统的数据传输,利用多线程机制以及UDP通信协议提高数据收发的实时性.运行结果表明该软件能够快速准确的完成对气象雷达天线的标定,并且在搜索太阳信号的过程中不需要人工干预,实现全自动搜索.     

脉内聚束SAR方位高分辨率宽测绘带成像

针对星载合成孔径雷达(SAR)方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,提出脉内聚束SAR模式实现高分辨宽测绘带成像．建立了脉内聚束SAR模型,分析了脉内聚束SAR回波信号特性,得出脉内扫描技术会导致不同方位子场景上散射点相互叠加引起距离模糊的结论．针对该距离模糊,利用俯仰维多孔径进行空域滤波解模糊;并分析了地形起伏对成像结果的影响．脉内聚束SAR利用脉内扫描获得更长的合成孔径,以此实现高的方位分辨率; 同时在采用低脉冲重复频率的情况下,获得宽测绘带,从而实现了高分辨宽测绘带成像．仿真实验结果验证了该方法的有效性．     

用于激光雷达扫描的计算全息光栅扫描器

给出了用作激光雷达行扫描的计算全息光栅扫描器的基本方程式,并在实验中验证了由此基本方程式制作的反射式园盘光栅扫描的扫描特性,同时论证了在一个光栅扫描器上实现帧扫描的方法,总结出此种计算光栅用作激光雷达扫描的优缺点,并提出了改进措施,为进一步研究实用的激光雷达光栅扫描器打下了基础。     

扫描成像系统的激光干扰效果分析

从破坏机理和损伤阈值方面分析了光电探测器的干扰机理。给出了激光干扰概率模型,提出自适应干扰和时域均匀干扰两种干扰模式,对两种不同干扰方式下扫描成像设备的干扰概率进行了理论计算并得出了试验结果,验证了侦察-干扰工作模式的有效性,证明了激光自适应干扰是光电对抗中的首选干扰方式。     

贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机

为了有效提高贴片式环形行波超声电机的机械输出性能,利于超声电机的小型化和微型化,研制了一种贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机,电机利用d33工作模式和d31工作模式,由单臂变幅杆和一个环形换能器构成,且变幅杆和换能器采用一体结构．在对电机的工作原理进行分析的基础上,利用ANSYS软件完成了电机的设计和仿真,实现了两个振动模态的特征频率简并,并采用多普勒激光测振仪对样机进行了振动测试,测试结果与仿真结果基本一致．样机的机械输出特性测试表明,样机的最大转速为268r／rain,最大输出力矩为1．1N·m．     

侦察雷达天线扫描周期对抗估计方法

针对传统侦察雷达天线扫描周期估计方法精度不足的问题,提出一种基于单架旋翼无人机对多普勒雷达天线扫描周期精确估计的新方法．通过对无人机所接收雷达脉冲信号的处理,采用范数逼近的方式,分别用拟合平均法和平均拟合法在接收端有效地重构出雷达天线的主瓣波束方向图,并以此为基础精确估计目标雷达天线的扫描周期参数．仿真实验以实战雷达作为目标源,验证了所提方法的有效性和鲁棒性．结果表明,当接收信噪比较高时,平均拟合法可更好地接近甚至达到克拉美罗下界性能．