基于强化学习的旋转双棱镜控制技术研究
发布时间：2021-03-28 03:52
旋转双棱镜是一种用以改变光束传播方向、调整光束指向以及改变成像视轴的光束偏折系统。其主要原理是通过棱镜系统的两个共轴棱镜——棱镜1和棱镜2独立且自由的前后旋转,以达到光束传播方向改变的目的。旋转双棱镜与传统的光束指向系统,如快反镜和万向架等,相比较有明显的优势。旋转双棱镜结构紧凑,动态性能好,能够兼顾大扫描范围、高指向精度和高响应频率,对传统的光束指向系统,尤其是万向架有较强的替代可能,发展前景广阔,是目前光束控制研究领域的热门方向。旋转双棱镜系统在光束控制方面的研究重点之一是旋转双棱镜的闭环控制。其主要内容是由棱镜系统捕捉到要被闭环的目标,然后通过解算棱镜系统的两个棱镜的旋转位置,并且通过设计和优化算法来控制两个电机的旋转,使两棱镜旋转到已经解算出的棱镜的目标位置,从而使目标成像始终位于探测器视场中心附近。其在目标的跟踪、目标的瞄准等领域具有广泛的应用。但在这方面的应用,其与快反镜和万向架等传统的光束指向系统相比,也有较为明显的劣势。传统的光束指向系统闭环控制更为直观（如传统的万向架在闭环跟踪的应用中,其方位角和俯仰角容易解耦,快反镜在闭环跟踪过程中的X和Y方向是自然解耦的）,而旋转...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
万向转架结构示意图
基于强化学习的旋转双棱镜控制技术研究2图1.1万向转架结构示意图Figure1.1Gimbalstructurediagram图1.2快速反射镜结构实物图Figure1.2FSMstructurephysicalfigure目前，随着技术的发展以及应用要求越来越高，对光束指向技术和指向精度也同时越来越高。如机载激光通信系统中，需要建立长几百公里的通信链路，要求机载系统在捕获、瞄准、跟踪等系统对光束控制误差要低于20rad；对动态目标的跟踪上，为了实现高精度跟踪，系统对跟踪精度的要求在角秒级，并且同时需要具有较大的跟踪范围。所以，对光束控制技术本身的研究以及对相关的光束控制设备的研究是提高光束指向控制技术和精度的必经之路[17][18]。旋转双棱镜（RisleyPrism）光束指向控制系统（以下简称“旋转双棱镜系统”）如图1.3和图1.4所示。旋转双棱镜系统是通过该系统内的两块共轴且相邻的棱镜（可看作顶角很小的光楔）——棱镜1和棱镜2独立且自由的前后旋转来改变
第1章引言3光束的传播方向，在一定范围内达到光束的偏转的目的[11][19][20]。它的优势主要有：结构小巧紧密、转动惯量低、响应迅速、动态性能好、指向精度高，且造价低。旋转双棱镜系统能够通过较快的棱镜组的运动模式，在短时间内使得光束按照既定轨迹覆盖某一指定区域，因此，对于前文所述的传统的光束指向系统，特别是体积大、质量大的万向转架结构，旋转双棱镜优势显著，存在替代空间。故旋转双棱镜系统是近些年来光束指向控制技术研究领域的热门研究对象之一[21]。图1.3旋转双棱镜系统实物图Figure1.3AphysicalviewoftheRisleyPrismbeampointingcontrolsystem图1.4旋转双棱镜工作原理示意图Figure1.4SchematicdiagramofworkingprincipleofRisleyPrism
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转双棱镜大范围快速高精度扫描技术[J]. 李锦英,陈科,彭起,王中科,安涛,马浩统,向春生. 光电技术应用. 2020(02)
[2]应用深度强化学习的压边力优化控制[J]. 张新艳,郭鹏,余建波. 哈尔滨工业大学学报. 2020(07)
[3]基于正解过程的Risley棱镜光束指向控制精度分析[J]. 张鲁薇,王卫兵,王锐,王挺峰,郭劲. 中国光学. 2017(04)
[4]Risley棱镜在光学侦察中的应用[J]. 洪华杰,周远,陶忠,范大鹏,范世珣. 应用光学. 2014(02)
[5]旋转双棱镜光束指向的反向解析解[J]. 周远,鲁亚飞,黑沫,熊飞湍,李凯,范大鹏. 光学精密工程. 2013(07)
[6]旋转双棱镜光束指向解析解[J]. 周远,鲁亚飞,黑沫,熊飞湍,李凯,范大鹏. 光学精密工程. 2013(06)
[7]旋转双棱镜光束指向控制技术综述[J]. 范大鹏,周远,鲁亚飞,黑墨,熊飞湍,李凯. 中国光学. 2013(02)
[8]基于神经网络的强化学习研究概述[J]. 尤树华,周谊成,王辉. 电脑知识与技术. 2012(28)
[9]动载体光电平台视轴稳定精度的检测[J]. 孙辉,郎小龙,李志强,孙丽娜. 光学精密工程. 2011(09)
[10]惯导平台下舰载光电搜索跟踪系统的控制[J]. 李焱,曹立华,王弟男. 光学精密工程. 2011(05)
博士论文
[1]基于深度强化学习的哈特曼传感器标定优化技术研究[D]. 胡珂.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]光束指向控制设备中快速反射镜系统设计研究[D]. 方楚.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]基于快速反射镜的高精度、宽频带扫描像移补偿技术研究[D]. 孙崇尚.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]机载激光通信中捕获与跟踪技术研究[D]. 孟立新.吉林大学 2014
[5]加速强化学习方法研究[D]. 金钊.云南大学 2010
[6]策略梯度增强学习的理论、算法及应用研究[D]. 王学宁.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于深度强化学习的双臂机器人物体抓取[D]. 刘钱源.山东大学 2019
[2]基于Risley棱镜的阵列光束偏转技术研究[D]. 陈丰.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[3]消色差旋转双棱镜光束指向控制技术[D]. 周书芃.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]基于卷积神经网络的深度学习算法与应用研究[D]. 陈先昌.浙江工商大学 2014
本文编号：3104831
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
万向转架结构示意图
基于强化学习的旋转双棱镜控制技术研究2图1.1万向转架结构示意图Figure1.1Gimbalstructurediagram图1.2快速反射镜结构实物图Figure1.2FSMstructurephysicalfigure目前，随着技术的发展以及应用要求越来越高，对光束指向技术和指向精度也同时越来越高。如机载激光通信系统中，需要建立长几百公里的通信链路，要求机载系统在捕获、瞄准、跟踪等系统对光束控制误差要低于20rad；对动态目标的跟踪上，为了实现高精度跟踪，系统对跟踪精度的要求在角秒级，并且同时需要具有较大的跟踪范围。所以，对光束控制技术本身的研究以及对相关的光束控制设备的研究是提高光束指向控制技术和精度的必经之路[17][18]。旋转双棱镜（RisleyPrism）光束指向控制系统（以下简称“旋转双棱镜系统”）如图1.3和图1.4所示。旋转双棱镜系统是通过该系统内的两块共轴且相邻的棱镜（可看作顶角很小的光楔）——棱镜1和棱镜2独立且自由的前后旋转来改变
第1章引言3光束的传播方向，在一定范围内达到光束的偏转的目的[11][19][20]。它的优势主要有：结构小巧紧密、转动惯量低、响应迅速、动态性能好、指向精度高，且造价低。旋转双棱镜系统能够通过较快的棱镜组的运动模式，在短时间内使得光束按照既定轨迹覆盖某一指定区域，因此，对于前文所述的传统的光束指向系统，特别是体积大、质量大的万向转架结构，旋转双棱镜优势显著，存在替代空间。故旋转双棱镜系统是近些年来光束指向控制技术研究领域的热门研究对象之一[21]。图1.3旋转双棱镜系统实物图Figure1.3AphysicalviewoftheRisleyPrismbeampointingcontrolsystem图1.4旋转双棱镜工作原理示意图Figure1.4SchematicdiagramofworkingprincipleofRisleyPrism
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转双棱镜大范围快速高精度扫描技术[J]. 李锦英,陈科,彭起,王中科,安涛,马浩统,向春生. 光电技术应用. 2020(02)
[2]应用深度强化学习的压边力优化控制[J]. 张新艳,郭鹏,余建波. 哈尔滨工业大学学报. 2020(07)
[3]基于正解过程的Risley棱镜光束指向控制精度分析[J]. 张鲁薇,王卫兵,王锐,王挺峰,郭劲. 中国光学. 2017(04)
[4]Risley棱镜在光学侦察中的应用[J]. 洪华杰,周远,陶忠,范大鹏,范世珣. 应用光学. 2014(02)
[5]旋转双棱镜光束指向的反向解析解[J]. 周远,鲁亚飞,黑沫,熊飞湍,李凯,范大鹏. 光学精密工程. 2013(07)
[6]旋转双棱镜光束指向解析解[J]. 周远,鲁亚飞,黑沫,熊飞湍,李凯,范大鹏. 光学精密工程. 2013(06)
[7]旋转双棱镜光束指向控制技术综述[J]. 范大鹏,周远,鲁亚飞,黑墨,熊飞湍,李凯. 中国光学. 2013(02)
[8]基于神经网络的强化学习研究概述[J]. 尤树华,周谊成,王辉. 电脑知识与技术. 2012(28)
[9]动载体光电平台视轴稳定精度的检测[J]. 孙辉,郎小龙,李志强,孙丽娜. 光学精密工程. 2011(09)
[10]惯导平台下舰载光电搜索跟踪系统的控制[J]. 李焱,曹立华,王弟男. 光学精密工程. 2011(05)
博士论文
[1]基于深度强化学习的哈特曼传感器标定优化技术研究[D]. 胡珂.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2019
[2]光束指向控制设备中快速反射镜系统设计研究[D]. 方楚.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]基于快速反射镜的高精度、宽频带扫描像移补偿技术研究[D]. 孙崇尚.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]机载激光通信中捕获与跟踪技术研究[D]. 孟立新.吉林大学 2014
[5]加速强化学习方法研究[D]. 金钊.云南大学 2010
[6]策略梯度增强学习的理论、算法及应用研究[D]. 王学宁.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于深度强化学习的双臂机器人物体抓取[D]. 刘钱源.山东大学 2019
[2]基于Risley棱镜的阵列光束偏转技术研究[D]. 陈丰.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[3]消色差旋转双棱镜光束指向控制技术[D]. 周书芃.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]基于卷积神经网络的深度学习算法与应用研究[D]. 陈先昌.浙江工商大学 2014
本文编号：3104831
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