典型形状空间碎片激光驱动效应模拟研究

发布时间：2022-02-17 00:07

　　在人类从事航天活动以来,已经发射了大量的航天器。许多航天器在科研任务中发生损坏或者完成了任务后不能及时回收,会以空间碎片的形态绕地球高速转动。在各种空间碎片移除方法中,激光烧蚀技术具备作用范围广、操作简单及可循环使用等许多优点,为当下移除空间碎片的研究热点之一。激光移除空间碎片的关键在于针对不同形状的空间碎片制定对应的驱动策略。由于目前的技术手段尚未成熟,难以在太空环境下开展相关研究,所以本文将对激光驱动空间碎片的过程进行地面模拟研究,旨在完成对球体、正方体、圆柱体和圆锥体四种典型形状目标的识别算法和建立相应的激光驱动模型,以实现对典型形状目标的精准操控。使用能量梯度法对目标图像的模糊程度进行评估,通过仿真验证了能量梯度法的正确性,仿真结果表明,图像模糊程度加剧时,对应的能量梯度值单调下降。研究了针对不同模糊程度图像的识别算法,首先对比了常用特征提取算法在不同模糊程度图像上的作用效果,得到了人工特征算子在图像模糊程度加剧时性能较差的结论;然后基于卷积神经网络的原理,设计了卷积神经网络结构来识别目标图像;最后通过实验验证了相关算法的正确性。实验结果表明,在环境光照稳定时,能量梯度法能较精... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状
        1.2.1 图像识别研究现状
        1.2.2 激光驱动空间碎片研究现状
        1.2.3 国内外文献综述简析
    1.3 主要研究内容
第2章 基于卷积神经网络的图像识别算法和实验
    2.1 能量梯度法评估图像清晰度
    2.2 图像特征点检测
        2.2.1 SIFT特征点检测
        2.2.2 SURF特征点检测
    2.3 卷积神经网络图像识别算法
        2.3.1 卷积神经网络概述
        2.3.2 卷积神经网络训练流程
    2.4 典型形状目标图像清晰度评估和识别实验
        2.4.1 图像清晰度评估实验
        2.4.2 图像识别实验
    2.5 本章小结
第3章 典型形状目标激光驱动模型研究
    3.1 激光烧蚀反喷理论概述
    3.2 相关空间坐标系的建立
    3.3 激光驱动典型形状目标建模
        3.3.1 激光驱动球体目标建模
        3.3.2 激光驱动正方体目标建模
        3.3.3 激光驱动圆柱体目标建模
        3.3.4 激光驱动圆锥体目标建模
    3.4 本章小结
第4章 典型形状目标激光驱动模型验证及仿真计算
    4.1 典型形状目标激光驱动模型对比验证
    4.2 激光烧蚀驱动实验
    4.3 典型形状目标激光驱动模型仿真计算与分析
        4.3.1 激光驱动球体目标模型仿真计算与分析
        4.3.2 激光驱动正方体目标仿真计算与分析
        4.3.3 激光驱动圆柱体目标仿真计算与分析
        4.3.4 激光驱动圆锥体目标仿真计算与分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光辐照下圆锥体空间碎片的激光烧蚀力与力矩分析方法[J]. 吴波,金星.  空间碎片研究. 2019(04)
[2]卷积神经网络过拟合问题研究[J]. 任义丽,罗路.  信息系统工程. 2019(05)
[3]激光驱动接力移除空间碎片的小卫星星座及可行性研究[J]. 陈川,杨武霖,余谦,李明,龚自正.  宇航学报. 2019(02)
[4]空间碎片监测移除前沿技术与系统发展[J]. 李明,龚自正,刘国青.  科学通报. 2018(25)
[5]空间碎片几何形状对激光烧蚀冲量的影响规律[J]. 陈川,龚自正,杨武霖,李明,余谦.  高压物理学报. 2018(04)
[6]ReLU激活函数优化研究[J]. 蒋昂波,王维维.  传感器与微系统. 2018(02)
[7]激光驱动典型几何形状碎片运动建模研究[J]. 张品亮,龚自正,汤秀章,陈川,杨武霖.  航天器环境工程. 2017(02)
[8]基于扭摆测量系统的微冲量测量方法[J]. 罗乐乐,窦志国,李南雷.  机电产品开发与创新. 2017(02)
[9]基于SIFT-SVM的北冰洋海冰识别研究[J]. 费旋珈,孔莹莹.  电子技术与软件工程. 2016(24)
[10]现代小卫星发展的五次浪潮[J]. 张晓敏,杨志,刘钢,周宇,王晓宇.  国际太空. 2016(10)

博士论文
[1]激光烧蚀固体材料引起力学效应的数值模拟研究[D]. 袁红.中国工程物理研究院 2011

硕士论文
[1]基于卷积神经网络的目标识别技术[D]. 袁功霖.中国电子科技集团公司电子科学研究院 2019
[2]基于深度卷积神经网络的飞行器图像识别算法研究[D]. 程嘉晖.浙江大学 2017
[3]基于SIFT的火车车底螺栓图像识别技术研究[D]. 吴应永.西南交通大学 2016



本文编号：3628906