基于強化學習的旋轉雙棱鏡控制技術研究
發(fā)布時間：2021-03-28 03:52
旋轉雙棱鏡是一種用以改變光束傳播方向、調整光束指向以及改變成像視軸的光束偏折系統(tǒng)。其主要原理是通過棱鏡系統(tǒng)的兩個共軸棱鏡——棱鏡1和棱鏡2獨立且自由的前后旋轉,以達到光束傳播方向改變的目的。旋轉雙棱鏡與傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng),如快反鏡和萬向架等,相比較有明顯的優(yōu)勢。旋轉雙棱鏡結構緊湊,動態(tài)性能好,能夠兼顧大掃描范圍、高指向精度和高響應頻率,對傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng),尤其是萬向架有較強的替代可能,發(fā)展前景廣闊,是目前光束控制研究領域的熱門方向。旋轉雙棱鏡系統(tǒng)在光束控制方面的研究重點之一是旋轉雙棱鏡的閉環(huán)控制。其主要內容是由棱鏡系統(tǒng)捕捉到要被閉環(huán)的目標,然后通過解算棱鏡系統(tǒng)的兩個棱鏡的旋轉位置,并且通過設計和優(yōu)化算法來控制兩個電機的旋轉,使兩棱鏡旋轉到已經解算出的棱鏡的目標位置,從而使目標成像始終位于探測器視場中心附近。其在目標的跟蹤、目標的瞄準等領域具有廣泛的應用。但在這方面的應用,其與快反鏡和萬向架等傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)相比,也有較為明顯的劣勢。傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)閉環(huán)控制更為直觀（如傳統(tǒng)的萬向架在閉環(huán)跟蹤的應用中,其方位角和俯仰角容易解耦,快反鏡在閉環(huán)跟蹤過程中的X和Y方向是自然解耦的）,而旋轉...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)四川省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
萬向轉架結構示意圖
基于強化學習的旋轉雙棱鏡控制技術研究2圖1.1萬向轉架結構示意圖Figure1.1Gimbalstructurediagram圖1.2快速反射鏡結構實物圖Figure1.2FSMstructurephysicalfigure目前，隨著技術的發(fā)展以及應用要求越來越高，對光束指向技術和指向精度也同時越來越高。如機載激光通信系統(tǒng)中，需要建立長幾百公里的通信鏈路，要求機載系統(tǒng)在捕獲、瞄準、跟蹤等系統(tǒng)對光束控制誤差要低于20rad；對動態(tài)目標的跟蹤上，為了實現(xiàn)高精度跟蹤，系統(tǒng)對跟蹤精度的要求在角秒級，并且同時需要具有較大的跟蹤范圍。所以，對光束控制技術本身的研究以及對相關的光束控制設備的研究是提高光束指向控制技術和精度的必經之路[17][18]。旋轉雙棱鏡（RisleyPrism）光束指向控制系統(tǒng)（以下簡稱“旋轉雙棱鏡系統(tǒng)”）如圖1.3和圖1.4所示。旋轉雙棱鏡系統(tǒng)是通過該系統(tǒng)內的兩塊共軸且相鄰的棱鏡（可看作頂角很小的光楔）——棱鏡1和棱鏡2獨立且自由的前后旋轉來改變
第1章引言3光束的傳播方向，在一定范圍內達到光束的偏轉的目的[11][19][20]。它的優(yōu)勢主要有：結構小巧緊密、轉動慣量低、響應迅速、動態(tài)性能好、指向精度高，且造價低。旋轉雙棱鏡系統(tǒng)能夠通過較快的棱鏡組的運動模式，在短時間內使得光束按照既定軌跡覆蓋某一指定區(qū)域，因此，對于前文所述的傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)，特別是體積大、質量大的萬向轉架結構，旋轉雙棱鏡優(yōu)勢顯著，存在替代空間。故旋轉雙棱鏡系統(tǒng)是近些年來光束指向控制技術研究領域的熱門研究對象之一[21]。圖1.3旋轉雙棱鏡系統(tǒng)實物圖Figure1.3AphysicalviewoftheRisleyPrismbeampointingcontrolsystem圖1.4旋轉雙棱鏡工作原理示意圖Figure1.4SchematicdiagramofworkingprincipleofRisleyPrism
【參考文獻】：
期刊論文
[1]旋轉雙棱鏡大范圍快速高精度掃描技術[J]. 李錦英,陳科,彭起,王中科,安濤,馬浩統(tǒng),向春生. 光電技術應用. 2020(02)
[2]應用深度強化學習的壓邊力優(yōu)化控制[J]. 張新艷,郭鵬,余建波. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2020(07)
[3]基于正解過程的Risley棱鏡光束指向控制精度分析[J]. 張魯薇,王衛(wèi)兵,王銳,王挺峰,郭勁. 中國光學. 2017(04)
[4]Risley棱鏡在光學偵察中的應用[J]. 洪華杰,周遠,陶忠,范大鵬,范世珣. 應用光學. 2014(02)
[5]旋轉雙棱鏡光束指向的反向解析解[J]. 周遠,魯亞飛,黑沫,熊飛湍,李凱,范大鵬. 光學精密工程. 2013(07)
[6]旋轉雙棱鏡光束指向解析解[J]. 周遠,魯亞飛,黑沫,熊飛湍,李凱,范大鵬. 光學精密工程. 2013(06)
[7]旋轉雙棱鏡光束指向控制技術綜述[J]. 范大鵬,周遠,魯亞飛,黑墨,熊飛湍,李凱. 中國光學. 2013(02)
[8]基于神經網絡的強化學習研究概述[J]. 尤樹華,周誼成,王輝. 電腦知識與技術. 2012(28)
[9]動載體光電平臺視軸穩(wěn)定精度的檢測[J]. 孫輝,郎小龍,李志強,孫麗娜. 光學精密工程. 2011(09)
[10]慣導平臺下艦載光電搜索跟蹤系統(tǒng)的控制[J]. 李焱,曹立華,王弟男. 光學精密工程. 2011(05)
博士論文
[1]基于深度強化學習的哈特曼傳感器標定優(yōu)化技術研究[D]. 胡珂.中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所) 2019
[2]光束指向控制設備中快速反射鏡系統(tǒng)設計研究[D]. 方楚.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 2017
[3]基于快速反射鏡的高精度、寬頻帶掃描像移補償技術研究[D]. 孫崇尚.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
[4]機載激光通信中捕獲與跟蹤技術研究[D]. 孟立新.吉林大學 2014
[5]加速強化學習方法研究[D]. 金釗.云南大學 2010
[6]策略梯度增強學習的理論、算法及應用研究[D]. 王學寧.國防科學技術大學 2006
碩士論文
[1]基于深度強化學習的雙臂機器人物體抓取[D]. 劉錢源.山東大學 2019
[2]基于Risley棱鏡的陣列光束偏轉技術研究[D]. 陳豐.中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所) 2018
[3]消色差旋轉雙棱鏡光束指向控制技術[D]. 周書芃.中國科學院研究生院(光電技術研究所) 2016
[4]基于卷積神經網絡的深度學習算法與應用研究[D]. 陳先昌.浙江工商大學 2014
本文編號：3104831
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)四川省
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
萬向轉架結構示意圖
基于強化學習的旋轉雙棱鏡控制技術研究2圖1.1萬向轉架結構示意圖Figure1.1Gimbalstructurediagram圖1.2快速反射鏡結構實物圖Figure1.2FSMstructurephysicalfigure目前，隨著技術的發(fā)展以及應用要求越來越高，對光束指向技術和指向精度也同時越來越高。如機載激光通信系統(tǒng)中，需要建立長幾百公里的通信鏈路，要求機載系統(tǒng)在捕獲、瞄準、跟蹤等系統(tǒng)對光束控制誤差要低于20rad；對動態(tài)目標的跟蹤上，為了實現(xiàn)高精度跟蹤，系統(tǒng)對跟蹤精度的要求在角秒級，并且同時需要具有較大的跟蹤范圍。所以，對光束控制技術本身的研究以及對相關的光束控制設備的研究是提高光束指向控制技術和精度的必經之路[17][18]。旋轉雙棱鏡（RisleyPrism）光束指向控制系統(tǒng)（以下簡稱“旋轉雙棱鏡系統(tǒng)”）如圖1.3和圖1.4所示。旋轉雙棱鏡系統(tǒng)是通過該系統(tǒng)內的兩塊共軸且相鄰的棱鏡（可看作頂角很小的光楔）——棱鏡1和棱鏡2獨立且自由的前后旋轉來改變
第1章引言3光束的傳播方向，在一定范圍內達到光束的偏轉的目的[11][19][20]。它的優(yōu)勢主要有：結構小巧緊密、轉動慣量低、響應迅速、動態(tài)性能好、指向精度高，且造價低。旋轉雙棱鏡系統(tǒng)能夠通過較快的棱鏡組的運動模式，在短時間內使得光束按照既定軌跡覆蓋某一指定區(qū)域，因此，對于前文所述的傳統(tǒng)的光束指向系統(tǒng)，特別是體積大、質量大的萬向轉架結構，旋轉雙棱鏡優(yōu)勢顯著，存在替代空間。故旋轉雙棱鏡系統(tǒng)是近些年來光束指向控制技術研究領域的熱門研究對象之一[21]。圖1.3旋轉雙棱鏡系統(tǒng)實物圖Figure1.3AphysicalviewoftheRisleyPrismbeampointingcontrolsystem圖1.4旋轉雙棱鏡工作原理示意圖Figure1.4SchematicdiagramofworkingprincipleofRisleyPrism
【參考文獻】：
期刊論文
[1]旋轉雙棱鏡大范圍快速高精度掃描技術[J]. 李錦英,陳科,彭起,王中科,安濤,馬浩統(tǒng),向春生. 光電技術應用. 2020(02)
[2]應用深度強化學習的壓邊力優(yōu)化控制[J]. 張新艷,郭鵬,余建波. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2020(07)
[3]基于正解過程的Risley棱鏡光束指向控制精度分析[J]. 張魯薇,王衛(wèi)兵,王銳,王挺峰,郭勁. 中國光學. 2017(04)
[4]Risley棱鏡在光學偵察中的應用[J]. 洪華杰,周遠,陶忠,范大鵬,范世珣. 應用光學. 2014(02)
[5]旋轉雙棱鏡光束指向的反向解析解[J]. 周遠,魯亞飛,黑沫,熊飛湍,李凱,范大鵬. 光學精密工程. 2013(07)
[6]旋轉雙棱鏡光束指向解析解[J]. 周遠,魯亞飛,黑沫,熊飛湍,李凱,范大鵬. 光學精密工程. 2013(06)
[7]旋轉雙棱鏡光束指向控制技術綜述[J]. 范大鵬,周遠,魯亞飛,黑墨,熊飛湍,李凱. 中國光學. 2013(02)
[8]基于神經網絡的強化學習研究概述[J]. 尤樹華,周誼成,王輝. 電腦知識與技術. 2012(28)
[9]動載體光電平臺視軸穩(wěn)定精度的檢測[J]. 孫輝,郎小龍,李志強,孫麗娜. 光學精密工程. 2011(09)
[10]慣導平臺下艦載光電搜索跟蹤系統(tǒng)的控制[J]. 李焱,曹立華,王弟男. 光學精密工程. 2011(05)
博士論文
[1]基于深度強化學習的哈特曼傳感器標定優(yōu)化技術研究[D]. 胡珂.中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所) 2019
[2]光束指向控制設備中快速反射鏡系統(tǒng)設計研究[D]. 方楚.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 2017
[3]基于快速反射鏡的高精度、寬頻帶掃描像移補償技術研究[D]. 孫崇尚.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
[4]機載激光通信中捕獲與跟蹤技術研究[D]. 孟立新.吉林大學 2014
[5]加速強化學習方法研究[D]. 金釗.云南大學 2010
[6]策略梯度增強學習的理論、算法及應用研究[D]. 王學寧.國防科學技術大學 2006
碩士論文
[1]基于深度強化學習的雙臂機器人物體抓取[D]. 劉錢源.山東大學 2019
[2]基于Risley棱鏡的陣列光束偏轉技術研究[D]. 陳豐.中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所) 2018
[3]消色差旋轉雙棱鏡光束指向控制技術[D]. 周書芃.中國科學院研究生院(光電技術研究所) 2016
[4]基于卷積神經網絡的深度學習算法與應用研究[D]. 陳先昌.浙江工商大學 2014
本文編號：3104831
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