2012年第6期文章目次

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  • 1  碲镉汞雪崩光电二极管在激光雷达上的应用
    刘兴新
    2012, 42(6):603-608.
    [摘要](613) [HTML](0) [PDF 1.07 M](1638)
    摘要:
    首先简要介绍激光雷达的主要军事应用、激光雷达对接收器的性能需求及激光雷达接收器的现状,综述碲镉汞材料特点、碲镉汞雪崩光电二极管探测器特点,与现有激光雷达接收器相比碲镉汞雪崩光电二极管作为激光雷达接收器的优势及制备技术;综述国外碲镉汞雪崩光电二极管用于激光雷达接收器的发展现状;最后分析我国发展用于激光雷达接收器的碲镉汞雪崩光电二极管可行性。
    2  透射式激光目标半实物仿真系统研究
    董科研,佟首峰,宋延嵩,苏建刚,杨迪,姜会林
    2012, 42(6):609-612.
    [摘要](563) [HTML](0) [PDF 1012.11 K](749)
    摘要:
    根据激光半主动制导武器的制导原理,分析了半实物仿真性能测试中影响仿真置信度的重要参量,设计了基于透射式结构的激光目标模拟仿真系统,该系统可实现:光斑大小变化范围0.1~20 mm,抖动范围±9 mm,能量变化范围大于50 dB的模拟,并结合研制需求搭建了演示实验装置。结果表明:透射式结构的采用,有效增大了激光目标的模拟范围,同时有利于激光目标特性的模拟。
    3  大气闪烁对无线激光通信效能的影响
    李楠 张宁 胡世安
    2012, 42(6):613-616.
    [摘要](567) [HTML](0) [PDF 909.63 K](686)
    摘要:
    由于大气湍流的存在,使激光信号在大气传输中产生振幅的随机起伏,称为大气闪烁。大气闪烁将引起激光通信误码率的增加。由光强起伏大小的统计规律和通信基本原理推导出了弱湍流条件下由光强闪烁引起的误码率计算公式,分别建立了地面水平链路和地-空斜向链路中的大气闪烁误码率模型,对模型进行了仿真,分析了湍流强弱、信号调制方式、链路距离、激光波长及地面发射仰角对闪烁误码率的影响,得到了闪烁误码率的变化规律。结果表明,通过合理选择信号调制方式、激光波长、站址位置及地面发射仰角等方式能够有效地降低大气闪烁误码率,提高通信可靠性。
    4  一种便携式大气激光通信系统设计与实现
    曾文锋 李东 李申鹏 谭威 易志刚
    2012, 42(6):617-619.
    [摘要](605) [HTML](0) [PDF 841.37 K](1174)
    摘要:
    设计了一种以光纤技术为核心的大气激光通信系统,采用半导体激光器和PIN接收管收发合一的以太网端机和视、音频端机,并分别用光纤与光学天线连接,实现了端机与光学天线之间的软性连接,结合EDFA光纤放大技术实现对1550 nm半导体激光器的功率放大,使结构稳定可靠,安装调试方便,适于野外环境使用,通信距离可达2 km,传输带宽100 MBit/s,样机试验证明通信效果良好。
    5  基于盖革模式APD的啁啾调幅激光雷达分析
    方照勋 张华 刘鹏鹏 李海廷 路英宾 高剑波 陈德章 卿光弼
    2012, 42(6):620-625.
    [摘要](643) [HTML](0) [PDF 1.06 M](865)
    摘要:
    针对基于Gm-APD的光子计数啁啾调幅雷达,介绍了FM-CW测距原理和光子计数啁啾调幅原理。以分析单个Gm-APD像元产生的初级光电子和暗计数噪声为基础,对回波光信号的探测还原进行了研究和仿真,并对影响系统性能的关键参数进行了仿真评估。仿真结果表明,对于本文设计的系统,探测2 km远目标的最小发射功率为6.4 W;中频信号的幅度随Gm-APD整形脉冲的脉宽增加而增加,中频信号的信噪比则随Gm-APD整形脉冲的脉宽增加而减小。另外,系统还具有良好的调制失真抑制能力和多目标分辨能力。
    6  一种抑制脉冲激光测距机低温虚警的方法
    张文海,李松山,王岳
    2012, 42(6):626-628.
    [摘要](423) [HTML](0) [PDF 1.06 M](576)
    摘要:
    阐述了一种实用型抑制脉冲激光测距机低温虚警的方法,重点用于解决脉冲激光测距机在研制过程中,常温和高温都能够满足虚警率指标,而低温时虚警率工作超标的问题。通过产生虚警的原因分析,在雪崩二极管噪声闭环偏置控制回路中,增加了门限控制及噪声检测电路,通过单片机对闭环噪声控制回路的参数进行实时调节,使低温虚警得到有效抑制,能够满足系统指标要求。
    7  一种激光能见度仪设计的新方法
    王宗俐 曹乃锋 王春录
    2012, 42(6):629-632.
    [摘要](573) [HTML](0) [PDF 911.60 K](1158)
    摘要:
    该方法改进了传统透射式仪和散射式仪的结构,利用反射镜构成开放气室实现了激光往返式透射法测量方案,运用位移调节器实现了差分测量大气消光系数。基于此方法设计的激光测量系统不仅兼容了透射法的测量原理和后向散射法的单端收发等优点,还具有抗环境污染能力强和测量灵敏度可调等独特优点。本文对该系统进行了详尽的理论分析,同时,还设计了传感器的结构,精选了性能指标优异的光学元件和估算了测量精度,为仪器的硬件实现提供了重要参考方案。
    8  电光调Q 660 nm Nd∶YAG倍频激光器的研究
    文晓彬,撒昱,张贵忠,叶志生
    2012, 42(6):633-637.
    [摘要](552) [HTML](0) [PDF 980.37 K](665)
    摘要:
    近年来,对660 nm红光的研究报道大多集中在连续或声光调Q准连续的输出,然而窄脉宽高峰值功率的脉冲输出在诸多领域也有着重要的应用。本文对腔内倍频的调Q速率方程进行了理论分析,采用Nd∶YAG作为激光增益介质,结合KD*P晶体电光调Q获得了1319 nm的基频光,再利用KTP晶体Ⅱ类相位匹配(匹配角为φ=0°,θ=59.8°)腔内双通倍频的方法,最终得到了660 nm红光脉冲输出,单脉冲最大输出能量为56 mJ,脉宽为45 ns,峰值功率达到了1.24 MW。拓宽了其在激光医疗等领域的应用,为进一步研究高能量高峰值功率的660 nm红光激光器奠定了基础。
    9  光反馈干涉系统反馈水平因子的实时测量算法
    赵闻,叶会英,禹延光,汪灵
    2012, 42(6):638-641.
    [摘要](412) [HTML](0) [PDF 1.02 M](465)
    摘要:
    基于Lang-Kobayashi方程研究了光反馈干涉信号的特征点,利用这些特征点采用相位解卷方法得出了重构光反馈相位(F用表示)的计算公式,并仿真验证了该方法,结果表明该方法重构F的剩余误差精度为10-9 rad。在此基础上研究了无光反馈时系统的光相位(0用表示)与光反馈水平因子之间的关系,当预置的光反馈水平因子的大小越接近实际的光反馈水平程度时,0的一次微分信号幅值就越小,进而设计了光反馈水平因子的实时测量算法。最后在三种光反馈强度下通过仿真验证该算法,结果表明用该算法测量得到的反馈水平因子精确度可达到98.77%。
    10  低噪声671 nm红光激光器
    付林,李斌
    2012, 42(6):642-645.
    [摘要](521) [HTML](0) [PDF 987.34 K](796)
    摘要:
    介绍了一种在腔内插入全波片实现671 nm激光低噪声稳定运转的方法。该方法利用全波片和Nd∶YVO4激光器的偏振特性构成双折射滤光片,使用I类临界相位匹配LBO作为倍频晶体,在注入泵浦功率2.7 W的情况下获得149 mW的671 nm低噪声红光输出,光-光转换率为5.6%。使用该方法研制的激光器结构简单、紧凑,适用于中低功率激光器。
    11  空间辐射环境对激光光源阈值电流特性的影响
    侯睿,赵尚弘,幺周石,胥杰,徐雪洁,石磊
    2012, 42(6):646-650.
    [摘要](460) [HTML](0) [PDF 1.07 M](762)
    摘要:
    激光光源是卫星光通信系统中重要的终端部件,其工作性能最终影响和制约着通信系统的稳定性和可靠性。对空间辐射环境下GaAs,InP激光有源材料的阈值电流密度变化进行了深入的理论研究。数值计算结果表明阈值电流密度的变化与辐射粒子注量呈线性关系,InP激光光源较GaAs激光光源具有更优越的空间抗辐射性能。进一步将理想大气条件下辐射对激光光源的影响拓展到真空环境,结果表明真空环境对辐射造成的影响有一定的加剧破坏作用,但是并不明显,真空环境对激光光源的影响作用主要表现为中心波长漂移。
    12  机载光电探测系统红外性能测试靶板的研究
    郁品一 张平鑫,胡磊力 李艳晓
    2012, 42(6):651-654.
    [摘要](447) [HTML](0) [PDF 943.01 K](1351)
    摘要:
    为了对机载光电探测系统外场性能进行定量评价,设计了野外红外性能测试靶板,论述了该靶板的设计、原理、结构、标定和应用,利用该靶板可以开展不同气象条件下系统的作用距离、探测灵敏度、空间分辨率、温度分辨率、点目标探测等性能测试研究。
    13  基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计
    胡初强,牟达,陈灵芝
    2012, 42(6):655-658.
    [摘要](705) [HTML](0) [PDF 980.16 K](1474)
    摘要:
    基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。
    14  自适应热金属码红外测量图像伪彩色编码方法
    李晓冰
    2012, 42(6):659-662.
    [摘要](603) [HTML](0) [PDF 866.00 K](1654)
    摘要:
    由于红外测量图像的对比度较差,灰度分布不均衡,而传统热金属编码采用固定灰度区间映射,导致生成的伪彩色图像往往不能真实地反映物体的温度变化。针对此问题,本文根据红外测量图像的灰度分布特性,对传统热金属编码进行改造。同时,利用最大类间法,实现了灰度变换区间的自适应选择,提出了一种红外测量图像自适应热金属伪彩色编码方法。实验结果表明:该方法变换的伪彩色图像能够真实地反映物体的温度变化,且具有较好的自适应性。
    15  红外焦平面器件线性度测试误差分析
    陈洪雷,郝立超,丁瑞军,黄爱波,张君玲
    2012, 42(6):663-666.
    [摘要](753) [HTML](0) [PDF 976.36 K](1528)
    摘要:
    介绍了线性度测试的定义及测试方法。测试了中波红外焦平面器件的线性度,并针对实验室测量线性度带来的误差进行分析,为红外焦平面器件线性度的测量提供理论和实验依据。该实验证明了测试线性度中黑体发射率误差是致命因素;同时也测得一款中波红外焦平面产品的线性度标准偏差小于0.02 V。
    16  高可靠性光电平台嵌入式系统设计
    毛大鹏,丁金伟,孙敬辉,丁策
    2012, 42(6):667-672.
    [摘要](567) [HTML](0) [PDF 1.01 M](479)
    摘要:
    提高航空光电侦察系统在复杂环境下运行的稳定性和可靠性,设计了基于(windows embedded studio,WES)的光电侦察平台嵌入式系统。本系统结合以PIII处理器为核心的硬件平台,利用WES(Enhanced Write Filker)开发环境,采用中间件技术,设计可见光CCD图像采集传输组件、分布式数据通信组件和板卡驱动组件;利用(Enhanced Write Filter)技术,集成稳定可靠的分布式客户环境;最后采用NHPP数学模型,分析系统的稳定性与可靠性。实验结果表明,在相同的硬件配置下,基于WES设计的航空光电侦察平台嵌入式系统,系统可靠性和稳定性达到94%以上。并且有效缩短了系统启动时间,系统灵活性强,对硬件资源要求低,易于移植和维护升级。
    17  基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统
    岑家生,王青梅,罗晖,吴强
    2012, 42(6):673-677.
    [摘要](598) [HTML](0) [PDF 1.24 M](999)
    摘要:
    针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。
    18  一种激光半主动制导抗高重频干扰的改进方法
    陈勇,冉景砚,吕霞付
    2012, 42(6):678-681.
    [摘要](414) [HTML](0) [PDF 967.61 K](613)
    摘要:
    高重频激光干扰是半主动激光制导武器对抗中采用的一种有效的激光有源干扰技术。通过分析激光高重频有源干扰的机理,在已有的激光高重频对抗方法的基础上,针对现有对抗方法中高重频周期难以测量的问题,采用计数波门结合时刻记录方法,测量出多个高重频干扰信号的周期,并建立了激光抗高重频干扰的模型,经过LabVIEW仿真验证,该方法不仅能有效排除高重频干扰信号,同时又不影响制导信号质量。
    19  光纤光栅在船舶结构状态监测中的应用
    梁文彬 林玉池 赵美蓉 沈文杰,王翔
    2012, 42(6):682-685.
    [摘要](448) [HTML](0) [PDF 903.26 K](879)
    摘要:
    大型船舶航行于复杂的海洋环境中,受到风浪、海流、撞击等各种载荷的影响,因此船体必须具有足够的强度。光纤光栅传感器体积小,灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀能力强,能有效测量船体各部位的受力变形,为船舶在运行过程中提供监测和评估。本文设计制作了适合船用封装的光纤光栅(FBG)传感器,并对其进行了温度和应变传感特性测试。最后分析了光纤光栅船舶状态监测系统的组成及实施方案,对进一步深入研究具有指导作用。
    20  膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响
    欧启标 代国勇 彭宇林 万理 谭组印
    2012, 42(6):686-690.
    [摘要](450) [HTML](0) [PDF 1.02 M](747)
    摘要:
    基于三包层长周期光纤光栅的模型及其色散方程,研究了镀膜长周期光纤光栅的膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当膜层厚度达到一定值后,包层模式中有效折射率最大(也即包层模式最低的模式)的模式将会消失,这些模式的消失将会导致其后的模式往前移位,从而引起模式重组并导致相应的有效折射率发生跳跃。与有效折射率的变化相对应,随着膜层厚度的增加,包层模式的谐振波长的漂移特性可以分为3个区域,在区域一和区域三,膜层厚度的变化引起的谐振波长的变化较小,而在区域二,谐振波长对膜层厚度极为敏感,厚度的小小变化既可引起谐振波长的较大漂移,在这个区域存在一个最优厚度(optimum overlay thickness,OOT),当膜层厚度等于最优厚度时,谐振波长对厚度的变化极度敏感。
    21  基于contourlet变换和模糊理论的图像融合算法
    温建国,王娅妮,杜敬良
    2012, 42(6):691-694.
    [摘要](256) [HTML](0) [PDF 1.04 M](399)
    摘要:
    目前,电子设备越来越向高速、宽带、高灵敏度、高密集度、集成化、小型化趋势发展。电磁兼容问题日益成为电子产品设计和使用中需要关注的焦点。在军用产品中EMC设计尤其重要,将EMC的设计思想融入到产品设计的各个方面,将大部分EMC问题解决在萌芽状态,这是军用产品要达到的目标。本文重点介绍了针对斯特林制冷机所采用的相应滤波电路设计及电磁屏蔽技术。经实际验证,采用滤波电路及屏蔽措施整改后的制冷机组件完全满足国军标GJB151A-97标准的要求。
    22  基于Contourlet变换和模糊理论的图像融合算法
    陈木生
    2012, 42(6):695-698.
    [摘要](351) [HTML](0) [PDF 870.92 K](459)
    摘要:
    提出一种基于Contourlet变换和模糊理论的红外与可见光图像融合算法。首先,对源图像进行Contourlet变换;随后对低频和高频的小波系数采用不同的融合规则,即低频部分采用基于模糊集的自适应加权融合方法,高频部分采用基于区域小波能量加权的方法;最后再通过contourlet逆变换,获得融合图像。实验结果表明该算法能够较好地保留源图像的细节信息,具有较好的视觉效果,是一种有效实用的方法。
    23  基于SURF算法的微小位移测量
    范有臣,李迎春 都琳
    2012, 42(6):699-704.
    [摘要](228) [HTML](0) [PDF 1016.02 K](522)
    摘要:
    针对导弹等高加速度运动目标发射初期微小初始位移检测的需要,提出采用SURF算法将位移变化转化为提取的特征点对欧式距离的变化的方法。该算法在SURF提取图像特征点的基础上,使用最邻近匹配进行快速的初匹配,然后采用提出的一种基于平行距离的匹配方法进一步去除错误的匹配点对,根据正确的匹配点对的距离计算出初始位移。实验结果表明,该算法精度在亚像素级别,运行时间在10 ms之内,能够实时可靠的给出目标的初始位移。
    24  光学图像信息处理技术仿真研究
    郝爱花
    2012, 42(6):705-708.
    [摘要](270) [HTML](0) [PDF 1.05 M](376)
    摘要:
    研究发现相干光图像信息处理技术和白光图像信息处理技术的共同点是信息处理技术的核心都为频域综合,这一点有利于仿真实验。本文通过对光学图像信息处理技术的仿真探索,成功地开展了相关实验,在节约实验成本的同时,弥补了课堂理论教学的不足。
    25  小波变换在热波检测图像增强中的应用
    刘涛,徐卫昌 唐涛 黄威
    2012, 42(6):709-712.
    [摘要](328) [HTML](0) [PDF 1.02 M](355)
    摘要:
    为解决红外热波检测图像高噪声,低对比度的问题,将小波变换引入到图像增强环节中。先对小波变换的图像增强原理进行介绍,并对增强过程进行设计。为得到最佳增强效果,对增强函数中的阈值、增强系数的选取进行了研究,并指出,阈值T主要影响降噪效果,增强系数K1主要影响过渡区域的增强效果,增强系数K2主要影响图像的对比度,并对参数的选取方法进行说明。在此基础上,最终选取阈值T为670,K1为10,K2为0.1,对某复合材料的红外热图进行增强处理,通过与原图对比,证明了该方法的有效性。
    26  基于特征点的红外与可见光图像配准研究
    彭逸月,何伟基 顾国华,刘晖,张连东,陈钱
    2012, 42(6):713-717.
    [摘要](370) [HTML](0) [PDF 994.54 K](308)
    摘要:
    提出了一种基于特征点的红外和可见光图像配准方法。首先根据边缘图像的结构分别提取红外图像特征点和可见光图像特征点,其次根据结合了形状结构和灰度、梯度角信息的配准准则寻找两幅图像的对应特征点,最后利用三对特征点根据刚体变换得到图像的缩放倍率、旋转角度和平移坐标,从而实现两幅图像的配准,并通过实验给予了证明。
    27  基于预测和加权匹配的目标快速定位方法
    董宇青,段发阶,段晓杰,韩芳芳
    2012, 42(6):718-722.
    [摘要](265) [HTML](0) [PDF 1021.91 K](540)
    摘要:
    基于模板匹配算法,提出了一种适用于高速流水线检测的目标定位改进算法。该算法利用已知目标位置预测未知被测物体,并用加权模板匹配实现精确定位。首先对运动的物方空间进行标定使得连续采集的图片有连续统一的坐标系,从而实现图像间物体位置预测。同时,提出一种对模板不同特征区域加权的方法,在不影响算法复杂度的前提下,正确选择权值,能使目标物体区域内的匹配相似度有更好的显著度和单调性。实验结果表明,结合预测位置和加权求相似度的模板匹配具有更高的快速性和鲁棒性。

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