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Design optimization and FEA of B-6 and B-7 levels ballistics armor:A modelling approach
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作者 Muhammad Naveed chu jinkui +1 位作者 Atif Ur Rehman Arsalan Hyder 《大连理工大学学报》 北大核心 2026年第1期66-77,共12页
Utilizing finite element analysis,the ballistic protection provided by a combination of perforated D-shaped and base armor plates,collectively referred to as radiator armor,is evaluated.ANSYS Explicit Dynamics is empl... Utilizing finite element analysis,the ballistic protection provided by a combination of perforated D-shaped and base armor plates,collectively referred to as radiator armor,is evaluated.ANSYS Explicit Dynamics is employed to simulate the ballistic impact of 7.62 mm armor-piercing projectiles on Aluminum AA5083-H116 and Steel Secure 500 armors,focusing on the evaluation of material deformation and penetration resistance at varying impact points.While the D-shaped armor plate is penetrated by the armor-piercing projectiles,the combination of the perforated D-shaped and base armor plates successfully halts penetration.A numerical model based on the finite element method is developed using software such as SolidWorks and ANSYS to analyze the interaction between radiator armor and bullet.The perforated design of radiator armor is to maintain airflow for radiator function,with hole sizes smaller than the bullet core diameter to protect radiator assemblies.Predictions are made regarding the brittle fracture resulting from the projectile core′s bending due to asymmetric impact,and the resulting fragments failed to penetrate the perforated base armor plate.Craters are formed on the surface of the perforated D-shaped armor plate due to the impact of projectile fragments.The numerical model accurately predicts hole growth and projectile penetration upon impact with the armor,demonstrating effective protection of the radiator assemblies by the radiator armor. 展开更多
关键词 radiator armor ballistics simulation Johnson-Cook model armor-piercing projectile perforated D-shaped armor plate
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基于Transformer异源匹配的无人机地理定位方法
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作者 褚金奎 宋涛 张钟元 《电光与控制》 北大核心 2025年第9期104-110,共7页
随着无人机技术在近地遥感、装备运输等工程领域中的广泛应用,无人机自主定位导航技术逐渐成为研究的重点;针对GNSS拒止条件,根据低空环境无人机地理定位的需求,提出了一种基于Transformer异源匹配的无人机地理定位方法;对于无人机初始... 随着无人机技术在近地遥感、装备运输等工程领域中的广泛应用,无人机自主定位导航技术逐渐成为研究的重点;针对GNSS拒止条件,根据低空环境无人机地理定位的需求,提出了一种基于Transformer异源匹配的无人机地理定位方法;对于无人机初始位置检索任务,该方法实现了一种基于K倍扩充的检索匹配算法,能够使无人机检索到当前环境初始位置,同时提高了无人机初始位置检索的速度。实验结果表明:当无人机处于150 m及以上飞行高度环境中,初始位置检索准确率为90.4%,追踪定位位置均方根误差为12.4 m;通过K倍扩充处理后,初始位置检索时间从17.33 s减少至3.58 s,追踪定位匹配更新时间为0.158 s。仿真和实验证明了所提方法能够满足无人机在低空稀疏特征环境下的实时地理定位需求。 展开更多
关键词 无人机 自主定位导航 计算机视觉 TRANSFORMER 异源景象匹配 位置检索 追踪定位
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基于神经网络的全斯托克斯光电探测器
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作者 王守桐 张然 +2 位作者 褚金奎 蒙海龙 蔡德好 《光学精密工程》 北大核心 2025年第7期1042-1050,共9页
传统的全斯托克斯探测方法都是基于分时或分空间形式,有着设备体积大、装备困难以及无法时空一致探测等缺点。二维材料以及超材料的最新发展使得基于亚波长尺寸的偏振敏感结构的超紧凑时空一致全斯托克斯探测器实现成为可能。提出了一... 传统的全斯托克斯探测方法都是基于分时或分空间形式,有着设备体积大、装备困难以及无法时空一致探测等缺点。二维材料以及超材料的最新发展使得基于亚波长尺寸的偏振敏感结构的超紧凑时空一致全斯托克斯探测器实现成为可能。提出了一种基于石墨烯-金属纳米天线的偏振探测器,利用石墨烯上矢量光电流以及神经网络方法解算,可实现全斯托克斯参数时空一致探测。通过FDTD仿真获得不同偏振态入射光下的矢量光电流,然后根据神经网络算法建立全斯托克斯参数Ŝ和记录的矢量光电流Î之间的映射关系Ŝ=f(Î),成功检测了全斯托克斯参数,在4μm波段下均方误差为0.00769,入射光实际值和预测值的斯托克斯参数的最小包围球相对半径差为7.68%。该探测器克服了分时与分空间机制固有的技术限制,为实现集成化、小型化的时空一致全斯托克斯探测提供了新的思路。 展开更多
关键词 偏振光电探测器 全斯托克斯 时空一致 神经网络 石墨烯
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大气偏振模式图分布及仿生偏振导航技术 被引量:22
4
作者 褚金奎 关乐 +4 位作者 李世奇 张然 金仁成 崔岩 王立鼎 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期969-979,共11页
大气偏振效应不仅可应用于高分辨率定量遥感,其偏振场模式图还可作为偏振导航的信息源。大气偏振场模式图在不同时空与天气条件下对偏振传感器的导航精度有重要影响,天空偏振场图的精确获取与建模、测量精度与误差分析是研究的重要内容... 大气偏振效应不仅可应用于高分辨率定量遥感,其偏振场模式图还可作为偏振导航的信息源。大气偏振场模式图在不同时空与天气条件下对偏振传感器的导航精度有重要影响,天空偏振场图的精确获取与建模、测量精度与误差分析是研究的重要内容。本文从大气偏振模式图的分布和偏振导航传感器两方面介绍仿生偏振导航技术的研究进展。首先介绍瑞利散射理论、米氏散射理论和基于矢量传输方程的偏振模式图光场分布理论,总结了不同方法的适用范围;其次分别介绍日光和月光、陆地和海洋等不同时间、空间环境以及不同天气条件下的偏振模式图分布测试结果,并对比分析了理论仿真与测试结果的异同,同时又介绍了基于云解算的偏振模式图精度测试误差分析;最后通过介绍偏振导航传感器装置的发展历史和研究成果,指出偏振导航应用于组合导航中的广阔前景。目前,本课题组已研制的偏振光导航传感器室内精度可达0.1°,验证了天空偏振光场模式图的客观有效性,为高分辨率偏振遥感技术提供了技术证明。 展开更多
关键词 大气光学 偏振光场 仿生导航 偏振导航 组合导航
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基于天空光偏振模式的导航姿态最优化解算方法 被引量:7
5
作者 金仁成 谢林达 +2 位作者 褚金奎 蔚彦昭 魏巍 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2020年第1期39-45,共7页
针对传统导航系统自主性差、抗电磁干扰能力弱的问题,本文提出一种基于天空光偏振模式的仿生导航方案。利用自主研发的偏振光传感器实现导航定向功能,并结合惯性测量单元设计了一种导航姿态最优化解算方法。现有的姿态最优化求解策略一... 针对传统导航系统自主性差、抗电磁干扰能力弱的问题,本文提出一种基于天空光偏振模式的仿生导航方案。利用自主研发的偏振光传感器实现导航定向功能,并结合惯性测量单元设计了一种导航姿态最优化解算方法。现有的姿态最优化求解策略一般是采用步长固定的搜索算法,但是其直接影响了运动状态下姿态估计的准确性,为此本文采取动态步长搜索机制。实验结果表明:本文提出的算法能有效抑制陀螺仪漂移误差,而且对高频噪声干扰有明显滤除效果,表现出良好的静态性能;同时,本文提出的方法较常规算法具有更高的动态精度,进一步提高了偏振光导航系统的稳定性与可靠性,为无人机飞行控制提供更准确的参数信息。 展开更多
关键词 偏振模式 仿生导航 优化 动态步长 姿态解算
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一种偏振光/双目视觉仿生组合导航方法 被引量:8
6
作者 褚金奎 陈建华 +3 位作者 李金山 佟坤 李晋 胡瀚珮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期184-193,共10页
针对复杂干扰环境下智能移动机器人自主导航问题,为了实现低成本、高精度、强鲁棒性、完全自主的导航,提出了一种偏振光/双目视觉仿生组合导航方法。首先,设计了图优化紧耦合的组合算法,推导优化函数并将偏振定向传感器/双目视觉传感器... 针对复杂干扰环境下智能移动机器人自主导航问题,为了实现低成本、高精度、强鲁棒性、完全自主的导航,提出了一种偏振光/双目视觉仿生组合导航方法。首先,设计了图优化紧耦合的组合算法,推导优化函数并将偏振定向传感器/双目视觉传感器的数据融合,然后,搭建仿生偏振定向传感器/双目视觉传感器仿生组合导航实验平台,最后,通过室外汽车搭载实验对该仿生组合导航系统的性能进行了测试,并与传统视觉算法进行了比较。结果显示:航向角精度较传统视觉算法提高了38.9%,位置精度提高了8.9%。该组合导航系统可以减小传统视觉算法航向角误差、提高鲁棒性,而且使用仿生偏振定向传感器实时性好、抗干扰能力强,可以满足室外地面载体导航时的精度和可靠性要求,同时该组合导航系统使用两种仿生导航方式,更加接近生物导航机理。 展开更多
关键词 实时定位与地图构建系统 仿生偏振定向传感器 仿生组合导航
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一种高度集成化的仿生偏振导航传感器 被引量:1
7
作者 褚金奎 关传泷 +2 位作者 刘泽 田文慧 张然 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第3期193-197,共5页
模仿昆虫复眼中的偏振敏感神经结构,利用四方向金属纳米光栅、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和微控制器(MCU)设计了高度集成化的仿生偏振导航传感器。首先,利用纳米压印工艺将四方向金属纳米光栅直接集成在CMOS上,各偏振化单元... 模仿昆虫复眼中的偏振敏感神经结构,利用四方向金属纳米光栅、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和微控制器(MCU)设计了高度集成化的仿生偏振导航传感器。首先,利用纳米压印工艺将四方向金属纳米光栅直接集成在CMOS上,各偏振化单元角度精确,没有分立器件带来的装配误差。MCU采集含有偏振信息的图片,对原始图像进行预处理后,提取各偏振区域的光强值,计算偏振方位角并通过串口输出。最后,在室内积分球下对光栅局部缺陷和光学特性参数进行校正,标定后的传感器测量角度误差不超过±0.2°。提出的传感器具有集成度高、体积小、鲁棒性好等优点,依靠大气中稳定的偏振分布模式可以实现自主导航。 展开更多
关键词 偏振导航 集成化传感器 偏振传感器 金属纳米光栅 互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器
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基于FPGA与CMOS图像传感器的集成式偏振导航传感器 被引量:3
8
作者 褚金奎 尹哲敏 +2 位作者 关传泷 路澳航 纪元宇 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第8期1240-1246,共7页
偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米... 偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米光栅的CMOS图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心设计了仿生偏振导航传感器。首先,阐述了偏振导航传感器的工作原理与传感器有效数据提取算法;其次,设计了传感器的软硬件系统,在FPGA上开发了偏振信息图像的采集模块、数据筛选模块以及数据处理模块,可以实时解算出偏振角,并通过串口输出;最后对传感器性能进行了实验验证。结果表明,该传感器可以实时输出偏振角度,且最大角度误差为0.1°。 展开更多
关键词 导航传感器 偏振导航 图像传感器 现场可编程门阵列(FPGA) 金属纳米光栅
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基于多源信息紧耦合的四足机器人平面导航方法 被引量:2
9
作者 褚金奎 尉达 +2 位作者 张钟元 于灏 宋涛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第10期114-120,共7页
四足机器人具有地形适应能力强,行动灵活的特点,适用于抢险救援以及星际探索等复杂环境。该文为了实现卫星拒止环境中四足机器人的自主导航,并提升系统的抗干扰性,提出了一种基于偏振定向原理的多源信息融合算法,并将该算法应用于四足... 四足机器人具有地形适应能力强,行动灵活的特点,适用于抢险救援以及星际探索等复杂环境。该文为了实现卫星拒止环境中四足机器人的自主导航,并提升系统的抗干扰性,提出了一种基于偏振定向原理的多源信息融合算法,并将该算法应用于四足机器人的平面导航规划中。首先,基于卡尔曼滤波方法,设计了“偏振光+惯性+地磁”的多传感器紧耦合导航算法,并通过主动干扰实验,验证融合航向角的鲁棒性,在光干扰下,航向角标准差较融合前减小64.8%,电磁干扰环境下基本不受影响;然后,基于该导航算法设计了四足机器人的平面循迹对比实验,结果表明该算法推算的路径绝对轨迹误差(ATE)两圈平均值为0.273 m,较传统磁航角参考算法减少了50.1%,较偏振角参考算法减少了35.2%。实验验证了该组合导航算法的航向鲁棒性得到有效提升,且适用于四足机器人在卫星拒止环境的自主导航。 展开更多
关键词 偏振光定向方法 多源组合导航 四足机器人 卡尔曼滤波 平面轨迹控制
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仿生偏振探测技术及导航传感器应用 被引量:5
10
作者 褚金奎 张钟元 +2 位作者 张然 于灏 尉达 《计测技术》 2021年第5期23-33,共11页
仿生学研究发现,多种生物能够感知环境偏振光,辅助个体完成觅食、迁徙及环境感知等行为。其中,昆虫借助天空偏振光场实现导航的奇妙能力,具有完全自主、抗主动干扰、误差不随时间累计的优势,引发了研究人员对仿生偏振光导航技术的关注... 仿生学研究发现,多种生物能够感知环境偏振光,辅助个体完成觅食、迁徙及环境感知等行为。其中,昆虫借助天空偏振光场实现导航的奇妙能力,具有完全自主、抗主动干扰、误差不随时间累计的优势,引发了研究人员对仿生偏振光导航技术的关注。围绕昆虫的偏振探测机理,分析多种天气环境下的天空偏振光分布模式,开发仿生偏振光导航传感器,研究面向复杂环境的偏振光导航方法,为复杂条件下,远距离的目标自主导航与组合导航应用,提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 仿生学 偏振探测技术 偏振光场 传感器 导航技术
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基于偏振光传感器的仿鼠脑导航方法 被引量:1
11
作者 褚金奎 佟坤 +1 位作者 李金山 张志超 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期96-100,共5页
面对长距离复杂场景下的自主移动机器人导航问题,仿生鼠脑的RatSLAM相较传统SLAM更加高效。但完全依赖视觉信息,导致其精度不高、可靠性不足。通过引入天空偏振光定向,高效地提供精准的绝对航向角,可以弥补RatSLAM的不足。设计并搭建了... 面对长距离复杂场景下的自主移动机器人导航问题,仿生鼠脑的RatSLAM相较传统SLAM更加高效。但完全依赖视觉信息,导致其精度不高、可靠性不足。通过引入天空偏振光定向,高效地提供精准的绝对航向角,可以弥补RatSLAM的不足。设计并搭建了一种偏振光仿鼠脑导航系统及导航实验平台,经过室外道路实验验证了系统的性能,并与RatSLAM进行了比较。实验结果表明,偏振光仿鼠脑导航系统和RatSLAM的平均位置误差分别为3.65 m和26.29 m,平均角度误差分别为0.36°和2.39°。该系统减少了累积误差,实现了高效、强鲁棒性、轻量化的自主导航。 展开更多
关键词 实时定位与地图构建 仿生导航 偏振光传感器 RatSLAM 自主移动机器人
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基于改进A^(*)算法的POL-Robot路径规划 被引量:5
12
作者 褚金奎 李晋 +1 位作者 李金山 张志超 《机电工程技术》 2022年第8期1-5,共5页
针对复杂干扰环境下的移动机器人智能导航问题,多种导航方法被提出和应用,其中偏振光导航有良好的自主性和抗干扰性。基于偏振光传感器的组合导航系统较传统视觉算法能有效提高航向角和位置精度,可满足室外机器人导航要求,但欠缺路径规... 针对复杂干扰环境下的移动机器人智能导航问题,多种导航方法被提出和应用,其中偏振光导航有良好的自主性和抗干扰性。基于偏振光传感器的组合导航系统较传统视觉算法能有效提高航向角和位置精度,可满足室外机器人导航要求,但欠缺路径规划功能。为实现偏振光移动机器人的智能导航应用,基于此系统,融入智能规划算法,实现路径规划功能。传统路径规划算法存在搜索效率低、生成路径曲率非连续等问题,为此提出一种改进A^(*)算法和轨迹优化方法,采用8邻域搜索方式,并改进了其启发函数,最后,利用梯度插补方式平滑路径。仿真及实验表明,改进后方案路径长度平均减小6.1%,路径转折点个数平均减少53.8%,实现了基于偏振光的移动机器人的智能导航。 展开更多
关键词 移动机器人 偏振光传感器 路径规划 轨迹优化
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应对风切变的四旋翼轨迹跟踪几何控制方法
13
作者 褚金奎 钱煜晖 +1 位作者 张钟元 李金山 《机械与电子》 2024年第9期45-51,共7页
针对存在风切变环境的四旋翼轨迹跟踪问题,提出了结合增量非线性动态逆的几何控制方法。首先,建立了基于SO(3)群的风切变扰动四旋翼动力学模型,并建立风场模型,引入风切变效应。其次,利用四旋翼的微分平坦特性将轨迹跟踪问题转换为状态... 针对存在风切变环境的四旋翼轨迹跟踪问题,提出了结合增量非线性动态逆的几何控制方法。首先,建立了基于SO(3)群的风切变扰动四旋翼动力学模型,并建立风场模型,引入风切变效应。其次,利用四旋翼的微分平坦特性将轨迹跟踪问题转换为状态跟踪问题,并依据微分平坦特性推导参考高阶状态量实现前馈控制。在控制器设计部分,姿态控制采用几何控制,使姿态具有全局不存在奇异点的特性。对于风场扰动带来的阻力与气动力矩,使用增量非线性动态逆方法进行补偿,实现线加速度和角加速度的控制。最后,基于Simulink在多种风速场景中对不同航迹进行了仿真实验,仿真结果验证了所提方法相较传统方法在面对风切变干扰情况下的有效性。 展开更多
关键词 四旋翼 几何控制 增量非线性动态逆 微分平坦
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基于无监督学习和注意力机制的水下偏振图像融合 被引量:6
14
作者 巩文哲 褚金奎 +1 位作者 成昊远 张然 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期3212-3220,共9页
针对光线在水体中传播会受到吸收和散射影响,仅使用传统的强度相机获取水下图像存在成像结果亮度偏低、图像模糊、细节丢失等问题,将深度融合网络应用于水下偏振图像,即用深度学习的方法将水下偏振度图像与光强图像融合。分析水下主动... 针对光线在水体中传播会受到吸收和散射影响,仅使用传统的强度相机获取水下图像存在成像结果亮度偏低、图像模糊、细节丢失等问题,将深度融合网络应用于水下偏振图像,即用深度学习的方法将水下偏振度图像与光强图像融合。分析水下主动偏振成像模型,搭建实验装置获取水下偏振图像构建训练数据集,并进行适当变换以扩充数据集。构建基于无监督学习和注意力机制引导的用于融合偏振度和光强图像的端到端学习框架,并对损失函数及权重参数进行阐述。使用制作的数据集在不同的损失权重参数下进行网络训练,基于不同的图像评价指标对融合后的图像进行评估。实验结果表明,融合后的水下图像细节更为丰富,相比于光强图像信息熵提升24.48%,标准差提升139%。相比于其他传统融合算法,该方法不需要人工调节权重参数,运算速度较快,具有较强的稳定性和自适应性,对于海洋探测、水下目标识别等领域的应用研究具有重要意义。 展开更多
关键词 偏振成像 水下图像增强 图像融合 深度学习
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光栅干涉式触觉传感器 被引量:3
15
作者 张春鹏 褚金奎 +1 位作者 樊元义 张然 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期105-108,112,共5页
因光学式触觉传感器有着灵敏度高、抗干扰能力强等优点,提出了一种基于亚波长金属光栅干涉的触觉传感器。首先,基于等效介质理论和薄膜干涉理论对触觉传感器的传感原理进行介绍;接着,通过纳米压印工艺和真空蒸发镀膜工艺在柔性中间聚合... 因光学式触觉传感器有着灵敏度高、抗干扰能力强等优点,提出了一种基于亚波长金属光栅干涉的触觉传感器。首先,基于等效介质理论和薄膜干涉理论对触觉传感器的传感原理进行介绍;接着,通过纳米压印工艺和真空蒸发镀膜工艺在柔性中间聚合物片材(IPS)表面制作亚波长金属光栅,通过光刻工艺用SU—8光刻胶将亚波长金属光栅以固定间距平行离面放置,使其透射光强随接触力的施加而改变;最后,对光栅触觉传感器进行一系列力加载实验,实验结果表明:该触觉传感器的平均力分辨率可达到0.0003N/Gray以上,平均测量误差为6.3%。通过小型化设计,可以用于机械手上实现触觉传感功能。 展开更多
关键词 触觉传感器 亚波长金属光栅 纳米压印 机械手
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全自动烟叶采收机方案设计 被引量:13
16
作者 于洁 褚金奎 +1 位作者 吴中心 王云力 《农机化研究》 北大核心 2019年第4期70-74,共5页
由于烟叶手工采收效率低,不能满足现代农业要求,因此烟叶采收机械的研发势在必行。为此,根据烟叶采收原理,从机构和动力两方面研究了全自动烟叶采收机的方案,给出了全自动烟叶采收机的整体结构及关键机构的方案设计,并对比分析了全液压... 由于烟叶手工采收效率低,不能满足现代农业要求,因此烟叶采收机械的研发势在必行。为此,根据烟叶采收原理,从机构和动力两方面研究了全自动烟叶采收机的方案,给出了全自动烟叶采收机的整体结构及关键机构的方案设计,并对比分析了全液压驱动的优点,给出了部分液压驱动方案。田间试验结果表明:该采收机采收作业质量能够满足农艺要求。最后,提出了烟草收获机械未来的发展方向。 展开更多
关键词 全自动烟叶采收机 方案设计 田间试验
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烟草收获机采摘机构对烟叶采收效果影响的研究 被引量:6
17
作者 李阳 褚金奎 于洁 《农机化研究》 北大核心 2022年第12期170-174,181,共6页
采摘机构是烟草收获机的核心部件,其工作性能直接影响烟叶采收效果。为了探究影响采摘机构工作性能的因素,确定采摘机构最佳工作参数,搭建了采摘机构试验装置,理论分析了采摘机构对烟叶采收效果的影响因素。同时,通过试验确定了采摘机... 采摘机构是烟草收获机的核心部件,其工作性能直接影响烟叶采收效果。为了探究影响采摘机构工作性能的因素,确定采摘机构最佳工作参数,搭建了采摘机构试验装置,理论分析了采摘机构对烟叶采收效果的影响因素。同时,通过试验确定了采摘机构工作参数的最佳组合为:喂入速度0.9m/s,采摘刀转速175r/min,采摘刀角度8°。研究可为烟草收获机采摘机构的设计提供理论基础。 展开更多
关键词 烟草收获 采摘机构 正交试验
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限定接收范围的散射偏振前向传输优化算法 被引量:1
18
作者 曾祥伟 李亚红 +1 位作者 褚金奎 张燕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期427-432,共6页
为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题,文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光,但实际接收装置通常接收部分前向散射光,这是引起偏振子午面蒙特卡... 为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题,文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光,但实际接收装置通常接收部分前向散射光,这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此,改进算法限定了前向散射光的接收范围,限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径1μm的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验,通过对照测试结果,改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况,阐明改进算法提高计算精度的作用机理,即前向散射角愈外延,散射光的偏振态变化愈剧烈,而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。 展开更多
关键词 偏振传输 前向散射 蒙特卡洛法 算法优化
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基于MLE的偏振光传感器角度解算模型 被引量:1
19
作者 曹闻达 褚金奎 关传泷 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第3期22-24,29,共4页
针对偏振光传感器精度易受环境随机噪声影响的缺点,引入高斯分布理论,建立了具有物理性质的随机特性解算模型,并基于极大似然估计法(MLE),解算出偏振光导航传感器偏振角。分析了传统解算模型与该解算模型的差异。对比该解算模型与传统... 针对偏振光传感器精度易受环境随机噪声影响的缺点,引入高斯分布理论,建立了具有物理性质的随机特性解算模型,并基于极大似然估计法(MLE),解算出偏振光导航传感器偏振角。分析了传统解算模型与该解算模型的差异。对比该解算模型与传统解算模型的精度差,结果表明:新解算模型具有较高的精度和稳定性,能够较好地提升偏振光导航传感器的制导精度。 展开更多
关键词 偏振光导航传感器 随机噪声 极大似然估计(MLE) 偏振角 高斯分布
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Real-Time Position and Attitude Estimation for Homing and Docking of an Autonomous Underwater Vehicle Based on Bionic Polarized Optical Guidance 被引量:8
20
作者 CHENG Haoyuan chu jinkui +2 位作者 ZHANG Ran GUI Xinyuan TIAN Lianbiao 《Journal of Ocean University of China》 SCIE CAS CSCD 2020年第5期1042-1050,共9页
As an important tool for marine exploration, the autonomous underwater vehicle(AUV) must home in and dock at a docking station(DS) to be recharged, repaired, or to exchange information at set intervals. However, the c... As an important tool for marine exploration, the autonomous underwater vehicle(AUV) must home in and dock at a docking station(DS) to be recharged, repaired, or to exchange information at set intervals. However, the complex and hostile underwater environment makes this process challenging. This study proposes a real-time method based on polarized optical guidance for determining the position and attitude of the AUV relative to its DS. Four polarized artificial underwater landmarks are positioned at the DS, which are recognized by the AUV vision system. Compared with light intensity, the polarization of a light beam is known to be better maintained at greater propagation distances, especially in underwater environments. The proposed method, which is inspired by the ability of marine animals to communicate, calculates the pose parameters in less than 10 ms without any other navigational information. The simulation results reveal that the angle errors are small and the position errors are no more than 0.116 m within 100 m in the coastal ocean. The results of underwater experiments further demonstrate the feasibility of the proposed method, which extends the operating distance of the AUV beyond what is currently possible while maintaining the precision of traditional optical guidance. 展开更多
关键词 polarization optical guidance AUV underwater docking position and attitude estimation
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