空中目标多波段红外辐射特性描述与仿真分析

针对空中目标在复杂背景下的探测需求,根据实际目标的运动特性,分析目标在飞行高度、飞行姿态角改变时的辐射特点,基于MODTRAN计算得到大气辐射和衰减数据,建立目标的三维模型、热辐射和反射模型,搭建空中目标的红外成像仿真系统.分析和仿真结果表明:在中波波段,目标尾焰的红外辐射比蒙皮强很多,在长波波段,蒙皮的红外辐射比较强,仿真图像的细节比较多,尾焰的红外辐射虽然有所减弱,红外成像效果依旧很好;相同探测条件下,由于位置越高大气越稀薄,探测器的可探测距离会变得比较远.目标红外辐射特性的分析和红外仿真系统的搭建对缩短红外探测器的研制周期和进一步确定探测器波段和系统分辨率等指标提供了参考依据.     

航空器供油问题中完全逆序类中的多项式时间可解类

航空器供油问题是一类非线性组合优化问题,其目标函数为分式形式,该问题目前不存在多项式时间算法,也未被证明是NP完全问题。一般可以用置换来刻画n架飞机的一个供油顺序。该问题中有一类实例被称为“完全逆序类”,“完全逆序类”用动态规划算法求解计算时间为O(n2ⁿ),具有指数时间复杂度。本文通过对该“完全逆序类”问题做进一步分析,发现在“完全逆序类”中也存在着多项式时间可解的情况。定理1研究一类一次可解的情况,若问题满足定理1的条件,则求解一次即可找到其最优解;定理2研究一类多项式时间可解的情况,当问题满足定理2的条件时,其最优解可在多项式时间内获得。     

Aerial electrostatic spray deposition and canopy penetration in cotton

Daylight visible fluorescent dye (10% v/v) mixed with water was aerially applied on mature field cotton with electrostatic and rotary atomizer nozzles. The spray rates for the electrostatic and rotary atomizer nozzles were 9.4 and 28 L/ha, respectively. Images of spray droplets on cotton leaves were digitally analyzed with ImageJ software. Charged spray cloud increased deposition nearly two to three times on adaxial and abaxial surfaces, respectively, of top canopy leaves compared to uncharged spray. Canopy penetration of the spray into the lower layers of the plant foliage was unaffected by spray application method.     

无人机光电载荷图像处理器的设计

介绍了无人机载设备的技术特点及机载小型图像处理器的组成。采用TI公司的数字信号处理器芯片为核心处理器,配合现场可编程逻辑器件(FPGA)与外部管理微控制单元(MCU)来实现目标数据的采集与处理,设计了适用于无人机光电载荷的超小型图像处理器系统。针对机载设备的特点,设计时充分考虑了体积、重量、功耗等要求。该系统已应用于多台套机载光电载荷中,工作稳定可靠,满足无人侦察机对捕捉和定位目标的要求。     

低温预冷换热规律及表面改性影响研究

调研了低温管路预冷及两相换热的研究现状,阐述了低温预冷瞬态换热特性;介绍了金属表面改性对预冷规律的影响,仿真了低导热涂层管的预冷换热规律。研究发现:液氮预冷主要由膜态沸腾支配,且预冷耗时较长;液氢预冷未见膜态沸腾,预冷耗时更短。促进膜态沸腾向过渡沸腾的更早转化有利于预冷加速,且转化温度迁移可通过内壁表面结构改性实现,可采用的方法包括表面纳米微结构、低导热涂层、增加微肋结构等,讨论了结构改性对换热规律及预冷效率的影响。     

一种间接从高光谱数据中提取黑土硒含量的新方法

我国东北黑土富含养分,随着土壤数字制图、精确农业和土壤资源调查等研究的深入,引入航空高光谱数据并提供科学的预测结果成为研究热点。硒元素相对于黑土土壤的主要成分属于微量元素,但其对作物的正常生长的作用与大量元素是同等重要的,亦是人体健康所必要的营养元素。针对硒含量反演,建立了一个基于主要成分的间接提取模型,该模型能够显著提升硒含量回归系数,降低实测值与预测值的误差。数据源自CASI-1500航空高光谱成像系统,光谱范围380~1 050 nm,空间分辨率1.5 m。在黑龙江建三江地区采集60个土壤样本,化验获得硒、有机质、全铁、pH和氧化钙含量数据,选择BP神经网络,建立光谱与含量的反演模型。分析不同含量的黑土成分在可见-近红波段范围内光谱变换规律,掌握了硒元素随着含量升高,光谱反射率会逐步升高的规律。但当硒含量较低时,在其他成分的干扰下,这一规律会逐渐减弱,直至不显著。有机质的光谱特征与硒元素相反,总体上随着含量的增高,反射率整体下降,这与有机质的光谱特性紧密相关。全铁光谱呈现出与有机质光谱类似的规律,说明二者具有较高的相关性。不同pH值和氧化钙含量的光谱特征与检测值没有呈现出明显的特征规律,反射规律不明显。对60个采样点不同养分含量进行逐波段求反射率对养分的相关系数。结果表明,pH值各个波段相关系数最高,均值达到0.63;其次是全铁的相关系数,为0.54;有机质和氧化钙的相关系数接近,分别为0.42和0.47;而硒元素含量与逐波段的平均相关系数最低,为0.38。选取相关系数较高的前5个波段,作为建模波段。硒特征波段为447,437,456,466和475 nm;有机质特征波段为447,456,466,437和475 nm;全铁特征波段为752,695,800,762和733 nm;pH特征波段为905,752,800,943和695 nm;氧化钙特征波段为752,695,800,523和762 nm。通过计算样本点硒含量与其他成分的相关系数,硒与有机质呈正相关,相关系数为0.79;与全铁、pH、氧化钙呈负相关,相关系数分别为-0.80,-0.94和-0.69。针对有机质、全铁、pH和氧化钙反演精度较高,而硒元素含量较低,直接反演精度不足的问题,设计了一种先提取4种成分含量,再根据其提取结果建立硒元素函数关系,间接反演硒元素含量的方法。首先将五种成分与特征光谱进行神经网络分析,计算每种成分的回归系数R2和RMSE。显示全铁和pH具有较高的反演精度,有机质和氧化钙归系数虽低于0.8,但也显著高于硒元素的反演精度。建立硒元素与其他4种成分含量的回归模型,得出Se=0.522 9+0.041 8Som-0.016 6Fe₂O₃-0.035 6pH-0.005CaO,进行硒元素间接提取,回归系数从0.516增长到0.724,均方根误差从0.182降低到0.136,显著改进了反演硒含量的精度,为硒元素大范围精确制图提供了一种新技术。     

无人机地面运动控制与仿真

为了解决无人机纠偏刹车系统中实际存在的问题,对无人机地面运动进行了研究,采用前轮转弯、方向舵、差动刹车联合使用模式,以无人机的侧偏角、侧偏距为反馈信号,设计了无人机地面运动纠偏控制律,通过遗传算法的全局优化过程实现其纠偏参数寻优,在Simulink平台建立了无人机纠偏数学模型;试验结果表明,建立的无人机地面运动纠偏数学模型正确有效,能够模拟出无人机地面运动的真实情况;基于遗传算法的控制策略能够实现一定范围内的无人机地面运动纠偏,提高跑道的利用率。     

Pose estimation for UAV aerial refueling with serious turbulences based on extended Kalman filter

In recent years, many pose estimation algorithms were developed, and have been successfully applied to solve unmanned aerial vehicle (UAV) aerial refueling pose estimation problems. This paper mainly focuses on solving this problem under serious turbulences circumstance. The extended Kalman filter is a set of mathematical equations to estimate the state of a process, which is able to support estimations of past, present, and even future states. In reference to previous papers and some simulations, we build up the noise models of refueling boom and atmospheric turbulence. Then, an extend Kalman filter is adopted to solve the pose estimation problem in UAV aerial refueling with serious turbulences. The experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of our proposed approach.     

Measurements of retinal aerial image modulation (AIM) for white light based on wave-front aberration of human eye

The aerial image modulation (AIM) curve of retina under the condition of white light is obtained based on the wave-front aberration of human eye. According to the relationship between the wavelength and defocus, we modify the monochromatic wave-front aberration data to calculate the modulation transfer function (MTF) of human eye in the white-light illumination. Combined with the measurement of contrast sensitivity function (CSF) for complete eye and visual acuity (VA) under the same luminance condition, we deduce the AIM curve in natural light. We find that AIM varies slightly at lower and intermediate spatial frequencies among different eyes; at higher frequencies AIM is the predominant factor for VA when the wave-front aberration is not significant. In addition, retinal AIM is expressed in terms of neural contrast sensitivity function (NCSF) which is the clinical valuable for ophthalmologists. Considering the real illumination circumstance, it is of practical significance to obtain the AIM curve and NCSF curve under white-light condition.     

航空稳像光电平台设计

分析了随机振动对调制传递函数的影响,指出角位移是影响航空成像质量的主要因素.研究了特定条件下可容许的MTF下降,并转变为稳定系统的设计参量,用来指导稳像系统的设计.利用空间机构学及平行四边形平动原理,研制了一种新的无角位移减振稳像平台,满足既无角位移又达到减振要求.根据设计理论给出了设计实例,对频率高于100 HZ的振动,衰减达34dB,并利用动力学软件进行测试仿真,仿真曲线验证无角位移减振的正确性,同时对无角位移机构进行光学测试,结果耦合角度小于8″,可以满足航空成像要求.