检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2024年第6期53卷 146-158页

作者：马嘉仪张旭李红朱云鸿董明利北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加... 详细信息

针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。

关键词：滑动相关滤波光纤光栅传感 FBG滤波 FPGA

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面向光轴指向测量系统的光斑质心高精度实时解算方法

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仪器仪表学报 2024年第6期45卷 266-273页

作者：马浚轩李红张旭朱云鸿祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广州511462

针对遥感卫星相机光轴指向测量系统的CMOS图像传感器易受空间环境影响,导致图像缺陷,进而影响光斑质心解算精度的问题,本文提出了一种高精度的光斑质心实时解算方法。仿真分析结果表明该方法能够准确地追踪图像中光斑位置的变化,从而验... 详细信息

针对遥感卫星相机光轴指向测量系统的CMOS图像传感器易受空间环境影响,导致图像缺陷,进而影响光斑质心解算精度的问题,本文提出了一种高精度的光斑质心实时解算方法。仿真分析结果表明该方法能够准确地追踪图像中光斑位置的变化,从而验证了其分步解算策略的可行性。分别采用分步法、OTSU质心法和高斯拟合法对测量系统所采集的图像进行光斑质心的实时解算。实验结果显示,分步法的实时性好,光斑识别成功率最高,质心解算平均偏差和标准差最小,分别为0.026和0.029 pixels。该方法可以为光轴指向测量系统提供可靠的数据支撑。

关键词：夹角测量系统模板匹配实时处理 FPGA

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基于双AWG的新型FBG连续解调方法研究

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电子测量与仪器学报 2022年第9期36卷 159-166页

作者：姬星辰袁配吕峥庄炜祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室北京100192

为了实现基于阵列波导光栅(arrayed waveguide grating, AWG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin, FBG)的连续解调,提出了一种使用两个AWG联合解调的方法。在一个AWG相邻两通道光谱中间插入另一个AWG对应通道的光谱,组成最小的光谱周... 详细信息

为了实现基于阵列波导光栅(arrayed waveguide grating, AWG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin, FBG)的连续解调,提出了一种使用两个AWG联合解调的方法。在一个AWG相邻两通道光谱中间插入另一个AWG对应通道的光谱,组成最小的光谱周期;每次测量均从三通道中选择光强度最强的两个通道,利用相对光强解调算法,根据其波长—功率关系对FBG中心波长进行精确测量。使用两个100 GHz的AWG搭建了实验平台,并对温度传感器的解调进行研究。实验表明,在0.8 nm的系统最小动态范围周期内,实现了对FBG的连续精确解调,系统的解调线性度达0.999 1,波长精度达±4 pm。对数据和实验结果进行数学分析,可以将C波段范围分成多个波长周期,系统可以实现在C波段40 nm全周期范围内对单个FBG的连续解调。该方法不但可以实现在C波段范围内基于AWG对FBG的连续解调,使得运用FBG可以连续感测外界物理量变化,提高了系统的实用性。而且,该方法能够准确解调出波长信息,为实现对FBG的连续精确解调提供了借鉴信息,有利于进一步扩大FBG的应用领域。

关键词：光纤布拉格光栅连续解调双阵列波导光栅相对光强解调

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基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算方法

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电子测量与仪器学报 2022年第4期36卷 1-8页

作者：刘佳玮于明鑫祝连庆夏嘉斌闫光梁生珺北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

针对传统的载荷标定方程计算机翼蒙皮载荷精度低的问题,提出了一种基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算新方法。考虑真实机翼蒙皮受力复杂,首先建立了机翼蒙皮试验件模型,使用Ansys仿真软件对试验件进行有限元分析,获得应变与载荷仿真数据,... 详细信息

针对传统的载荷标定方程计算机翼蒙皮载荷精度低的问题,提出了一种基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算新方法。考虑真实机翼蒙皮受力复杂,首先建立了机翼蒙皮试验件模型,使用Ansys仿真软件对试验件进行有限元分析,获得应变与载荷仿真数据,并对仿真数据进行数据清洗与预处理;其次,构建深度神经网络模型,将应变与载荷作为神经网络模型的输入与输出值,采用Adam算法优化提出的载荷计算模型;最后,在测试集上对载荷值进行预测,使用平均相对误差与绝对值差作为评价指标。实验结果显示,基于深度学习的载荷计算方法在小载荷数据上平均绝对误差为0.081 N,在正常载荷数据上的平均相对误差为0.0638%;与传统载荷计算方法比较,本文提出的新方法计算的载荷精度明显优于传统方法。

关键词：机翼蒙皮载荷计算深度学习应变载荷标定方程

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基于神经网络的星敏支架指向倾角监测方法

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电子测量与仪器学报 2022年第11期36卷 1-8页

作者：宋健峰祝连庆于明鑫宋言明张旭北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室北京100192

针对星敏支架热致变形导致其指向精度降低的问题,提出了一种基于神经网络的指向倾角监测方法。首先,分析星敏支架结构特征,搭建星敏支架指向倾角预测系统,采集星敏支架结构形变和倾角变化数据,并对实验数据进行预处理;其次,构建深度神... 详细信息

针对星敏支架热致变形导致其指向精度降低的问题,提出了一种基于神经网络的指向倾角监测方法。首先,分析星敏支架结构特征,搭建星敏支架指向倾角预测系统,采集星敏支架结构形变和倾角变化数据,并对实验数据进行预处理;其次,构建深度神经网络模型,将星敏支架模型各测量点的应变信息作为输入变量,并使用Adam优化算法更新网络参数,经训练迭代后得到指向倾角预测模型;然后针对传统深度神经网络收敛速度慢、容易产生局部最小值等局限性,使用遗传算法对深度神经网络的超参数进行优化,以提升神经网络的训练速度;最后使用测试集数据对星敏支架指向倾角变化进行预测,分析该模型在不同温度条件下对星敏支架指向倾角监测的准确率。实验结果表明,优化后深度神经网络模型的指向倾角预测方法的平均误差为0.20″,且倾角预测精度明显优于传统算法,证明利用深度学习方法实现星敏支架指向倾角监测具有可行性。

关键词：星敏支架形变监测深度学习倾角预测

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铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器

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红外与激光工程 2024年第7期53卷 242-250页

作者：鲜中泽辛璟焘黎琪慧唐翔董明利北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先... 详细信息

针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。

关键词：光纤布拉格光栅振动传感器高灵敏度宽频段

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行星着陆大气进入段自适应滑模抗扰控制方法

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宇航学报 2019年第12期40卷 1438-1443页

作者：戴娟苏中刘洪朱翠高动态导航技术北京市重点实验室北京100192 现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京信息科技大学信息与通信工程学院北京100101

针对行星探测器着陆过程可能存在的干扰影响着陆精度问题,提出了一种抗干扰控制方法。首先建立行星探测器着陆控制模型,利用非线性干扰观测器实现对系统外部干扰的估计;在此基础上提出一种自适应滑模控制律,使得系统状态快速收敛到平衡... 详细信息

针对行星探测器着陆过程可能存在的干扰影响着陆精度问题,提出了一种抗干扰控制方法。首先建立行星探测器着陆控制模型,利用非线性干扰观测器实现对系统外部干扰的估计;在此基础上提出一种自适应滑模控制律,使得系统状态快速收敛到平衡点附近。最后,将该方法应用于火星着陆场景进行仿真。结果表明,提出的自适应滑模控制方法能够在未知扰动存在的情况下,有效实现行星探测器安全着陆,提高着陆任务的成功率。

关键词：行星着陆轨迹跟踪自适应滑模非线性观测器抗扰控制

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2.5D系统封装中高速I/O链路信号/电源完整性协同仿真

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固体电子学研究与进展 2023年第3期43卷 234-240页

作者：孙亮缪旻李涛北京信息科技大学信息与通信系统信息产业部重点实验室北京100101 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学智能芯片与网络研究中心北京100101

提出了一种2.5维(2.5D)系统封装高速输入/输出(I/O)全链路的信号/电源完整性(Signal integrity/power integrity,SI/PI)协同仿真方法。首先通过电磁全波仿真分析SiP内部“芯片I/O引脚-有源转接板-印刷电路板(即封装基板)-封装体I/O引脚... 详细信息

提出了一种2.5维(2.5D)系统封装高速输入/输出(I/O)全链路的信号/电源完整性(Signal integrity/power integrity,SI/PI)协同仿真方法。首先通过电磁全波仿真分析SiP内部“芯片I/O引脚-有源转接板-印刷电路板(即封装基板)-封装体I/O引脚”这一主要高速信号链路及相应的转接板/印刷电路板电源分配网络(Power distribution network,PDN)的结构特征和电学特性,在此基础上分别搭建对应有源转接板和印刷电路板两种组装层级的“信号链路+PDN”模型,并分别进行SI/PI协同仿真,提取出反映信号链路/PDN耦合特性的模块化集总电路模型,从而在电路仿真器中以级联模型实现快速的SI/PI协同仿真。与全链路的全波仿真结果的对比表明,模块化后的协同仿真有很好的可信度,而且仿真时间与资源开销大幅缩减,效率明显提升。同时总结了去耦电容的大小与布局密度对PDN电源完整性的影响及对信号完整性的潜在影响,提出了去耦电容布局优化的建议。

关键词： 2.5D系统封装信号完整性电源完整性协同仿真电源分配网络高速I/O链路芯粒

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遥感卫星结构在轨热应变光纤光栅监测方法

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红外与激光工程 2022年第12期51卷 265-278页

作者：王浩然董明利孙广开何彦霖周康鹏北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

遥感卫星结构在轨服役期间易受空间极端温度变化与微重力环境影响容易产生热应变,严重影响探测精度,而现有方法难以实现热应变在轨监测。针对这一问题,提出具有温度解耦功能的热应变光纤光栅监测方法。采用数值模拟方法开展结构热应变... 详细信息

遥感卫星结构在轨服役期间易受空间极端温度变化与微重力环境影响容易产生热应变,严重影响探测精度,而现有方法难以实现热应变在轨监测。针对这一问题,提出具有温度解耦功能的热应变光纤光栅监测方法。采用数值模拟方法开展结构热应变计算分析,得到结构整体和局部热加载下温度场和应变场分布特征及变化规律。设计构建热应变光纤监测试验系统,对卫星天线结构模拟试件进行热加载光纤测量试验,测试分析热应变光纤监测精度,验证了方法的有效性。研究结果表明,在-120~120℃温度变化范围,利用光纤布拉格光栅传感器和温度解耦方法监测温度和热应变的相对误差分别为1.02%和2.45%;在30~100℃局部热加载作用下,结构温度场和应变场的重构误差分别为3.24%和6.61%。该方法在卫星结构在轨监测领域中具有良好的应用价值与前景。

关键词：遥感卫星在轨监测光纤传感热应变热控制

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变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构方法

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仪器仪表学报 2023年第4期44卷 197-205页

作者：王元锋何彦霖周康鹏祝连庆北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100192 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变... 详细信息

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变传感原理,利用传感器上的多个光栅传感点,建立光栅波长漂移和曲率之间的转换关系,实现三维曲线重构。此外,为了重构变构型飞行器多维大尺度变形下的形状,本文研究了将重构曲线转化为飞行器机翼的展开角和翻转角,并结合两个角度和飞行器机翼的长宽等固有参数,通过拟合插值将两个角度变化引起的变形连续化,实现了柔性蒙皮多维大尺度变形重构。同时,本文为了减小温度造成的误差,利用多芯光纤中间纤芯不受拉伸和压缩、只受温度影响的特点,将中间纤芯与旁轴纤芯的中心波长漂移量做差,实现温度解耦。为了验证本文变形重构方法的有效性,对飞行器蒙皮多种不同情况下的变形进行了实验测试,并将形变重构结果与视觉测量进行了对比。研究结果表明,飞行器蒙皮多维大尺度变形重构的平均误差为7 mm,变形角度重构的平均误差为3.6%,可以实现变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构,该方法在航空航天器等结构变形监测领域具有良好的应用前景。

关键词：变形飞行器光纤布拉格光栅柔性蒙皮多维大尺度变形重构

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