2014年第11期文章目次

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  • 1  国外全向凝视光电系统发展现状与趋势
    李德栋 谢晓方 张龙杰 肖楚琬
    2014, 44(11):1183-1187.
    [摘要](500) [HTML](0) [PDF 1.20 M](663)
    摘要:
    采用全向凝视光电系统对临近区域实时探测,提高了作战平台的态势感知和自防御水平,国外较早开展研制并逐步投入使用。为认识该类系统发展现状和其独特作用,介绍了基本原理和发展背景,梳理若干典型系统的技术特征和功能,结合作战需求探讨未来的总体发展趋势。鉴于其实战价值,应及时发展,以减小与外军之间的差距。
    2  中空激光加载下板料位移和厚度分析
    姜银方 王春辉 李路娜 姜文凡 金华 程志军 丁报
    2014, 44(11):1188-1192.
    [摘要](544) [HTML](0) [PDF 1.48 M](356)
    摘要:
    采用数值仿真的方法,研究了中空激光加载下板料成形过程中位移和厚度参量的变化过程,通过试验对中空激光冲击成形后板料的位移和厚度进行了测量,并与实心激光下板料的位移和厚度进行了对比。结果表明,加载区域内板料首先获得速度产生位移并向外扩展,带动中心板料快速成形并产生最大位移;厚度减薄首先发生于加载区域边界并向外扩展,板料中心和加载区域内板料快速减薄。中空激光冲击成形后板料的截面轮廓呈高斯曲线分布,板料中心区域减薄最多,其次是加载区域,其变形均匀性优于实心激光冲击下的板料变形。研究工作对提高激光冲击成形性能具有重要意义。
    3  大气湍流下激光斜程通信误码率分析
    吴郁 周亚民 王忠思 刘兵
    2014, 44(11):1193-1196.
    [摘要](540) [HTML](0) [PDF 1.07 M](368)
    摘要:
    自由空间激光通信系统的性能容易受大气湍流效应影响而下降。针对地空激光通信的实际情况,将修正Rytov方法应用于大气湍流条件下的光波斜程传输研究。基于ITU-R大气结构常数模型,建立了湍流条件下系统误码率的数学计算模型,对不同强度湍流信道的系统误码率进行了数值计算,讨论了误码率受通信高度、天顶角、工作波长及近地面风速等系统参数影响程度及变化规律。结果表明:大气湍流强度是影响系统性能的决定性因素;在相同强度湍流条件下,系统的误码率随通信高度、天顶角、风速的增大而增大,随工作波长的增大而减小。
    4  大气散射衰减定标系统设计
    叶蔚然 孙志斌 刘雪峰 翟光杰 张勇 张寿山 肖刚 冯少辉
    2014, 44(11):1197-1201.
    [摘要](484) [HTML](0) [PDF 1.02 M](335)
    摘要:
    观测高能宇宙射线可通过大气荧光探测技术对次级粒子的研究间接实现,而次级粒子在大气传输中受到大气吸收、散射等影响,会影响探测的准确性。为定性定量地确定上述影响,设计了大气散射衰减定标系统,利用已知脉冲能量的激光器向指定方向发射激光脉冲,通过在地面上另外一点测量散射激光的能量,就可以对大气散射的参数进行标定,从而对次级粒子的能量及方向进行修正。此外通过散射通信中常用的非视距单次散射模型研究了大气传输过程中的散射衰减作用,得到不同角度下的计算仿真结果,为大气散射衰减定标提供了理论依据。
    5  基于激光雷达技术的输电线路山火监测方法
    陈锡阳 杨挺 尹创荣 沈秀斌 谢从珍 戴栋 张敏
    2014, 44(11):1202-1206.
    [摘要](421) [HTML](0) [PDF 1.22 M](369)
    摘要:
    针对现有架空输电线路通道山火监测方法的不足,基于激光雷达技术,提出采用激光雷达系统对输电线路通道引发的山火进行监测。通过在距离监测点560 m、460 m、360 m及260 m处分别进行激光雷达系统监测烟雾的模拟实验,实验结果充分验证了该系统可实现对线路周边区域引发的山火状态进行宽范围、较高精度的监测和评估,为输电线路的安全运行和维护提供决策信息,进而能够提高整个输电网络的供电可靠性,降低输电通道的山火事故发生率。
    6  飞秒激光加工光波导的工艺与传输特性研究
    王少清 孙小燕 夏国才 罗志
    2014, 44(11):1207-1212.
    [摘要](546) [HTML](0) [PDF 1.18 M](562)
    摘要:
    利用飞秒激光横向直写方式加工光波导,采用散射光测量法分析了光波导的传输损耗。为了提高光波导的传输性能,分析了不同数值孔径的聚焦物镜、加工速度和加工能量对光波导传输损耗的影响。实验结果表明,聚焦物镜数值孔径为0.25,激光功率为6 mW,加工速度在45~60 μm/s时,飞秒激光加工的光波导具有较好的传输性能,其传输损耗低于-0.2 dB/cm。
    7  量子阱红外探测器衬底完全去除技术研究
    孙海燕 刘海龙 胡小燕 谢珩
    2014, 44(11):1213-1215.
    [摘要](376) [HTML](0) [PDF 894.23 K](436)
    摘要:
    背面减薄技术对于提高量子阱红外焦平面探测器的性能有着重要的意义,通过衬底减薄能够缓解探测器芯片与读出电路的热膨胀失配,提高互连混成芯片可靠性,同时能够有效降低串扰。本文结合机械研磨、化学机械抛光和选择性湿法腐蚀技术,实现了量子阱探测器互连混成芯片的衬底完全去除。
    8  X射线衍射形貌术在碲锌镉晶体中的应用
    孙士文 隋淞印 何力 周昌鹤 虞慧娴 徐超
    2014, 44(11):1216-1219.
    [摘要](652) [HTML](0) [PDF 1.01 M](584)
    摘要:
    碲锌镉晶体中存在着各种典型晶体缺陷,X射线衍射形貌术是一种非破坏性地整体研究晶体材料结构完整性、均匀性的有效方法。本文将反射式X射线衍射形貌术应用于碲锌镉晶体质量的评价,研究了入射线狭缝宽度、积分时间、扫描步长等测试参数以及样品表面加工状态对X射线衍射形貌的影响。结果表明入射线狭缝宽度对碲锌镉晶体的X射线衍射成像及晶体质量筛选应用影响很大,积分时间、样品扫描步长等测试参数的选择与入射线狭缝宽度密切相关。
    9  用于航天蜂窝结构的激光与红外无损检测技术
    涂俊 危荃 王飞
    2014, 44(11):1220-1223.
    [摘要](403) [HTML](0) [PDF 1.11 M](424)
    摘要:
    介绍了错位散斑、红外热成像等无损检测新方法的原理,并利用各方法对预置缺陷的航天蜂窝结构样件进行了无损检测,获得了清晰的缺陷检测图像。选取激光错位散斑检测技术对大型航天蜂窝结构件进行了实际检测应用,结果表明,激光错位散斑检测从灵敏度、效率和适用性均为航天铝蜂窝结构产品的较好检测方法。
    10  基于GA-LM融合的星敏感器参数标定算法
    乔兴 王宏力 王永胜 崔祥祥 陆敬辉
    2014, 44(11):1224-1229.
    [摘要](426) [HTML](0) [PDF 1.25 M](407)
    摘要:
    针对传统标定算法精度存在受到初始值影响较大的问题,提出一种基于GA-LM融合的参数标定算法。首先分析了星敏感器系统误差对星点坐标位置的影响,确定各标定参数。接着充分利用了GA算法的全局搜索以及LM算法的局部寻优能力,提出一种融合算法解决了最小二乘算法依赖初值、易陷入局部收敛以及GA算法标定效率低、标定结果差的问题,通过半实物仿真系统实验表明,相比于优化前精度提高了88.099%,相比于传统最小二乘法的精度提高了68.015%,体现出了融合算法较大的优越性。
    11  航天三线阵光学遥感成像运动模糊建模与分析
    贾桂敏 王向军
    2014, 44(11):1230-1233.
    [摘要](394) [HTML](0) [PDF 1.14 M](371)
    摘要:
    为了提高立体摄影测量的精度,对航天三线阵光学遥感成像的运动模糊模型进行推导和分析。根据引起运动模糊的方式,将三线阵光学遥感成像运动模糊分为前向运动模糊和姿态运动模糊。利用坐标系旋转来研究三线阵相机曝光瞬间前向飞行和姿态变化对运动模糊的影响,对俯仰、滚转和偏航姿态运动引起的模糊分别进行建模。仿真实验表明:(1)曝光瞬间航天三线阵遥感成像运动模糊是空间变化的,俯仰和滚转比偏航运动对三线阵相机的影响更严重;(2)对于直视线阵CCD而言,偏航引起的运动模糊可以忽略不计,但是对前视和后视线阵CCD的影响不能忽略;(3)航天三线阵相机的前视和后视线阵CCD比直视线阵CCD更容易受到航天器姿态运动的影响。
    12  激光扫描共聚焦光谱成像中的出射狭缝控制
    苗舒越 张运海 高飞
    2014, 44(11):1234-1237.
    [摘要](403) [HTML](0) [PDF 1.34 M](499)
    摘要:
    激光扫描共聚焦光谱成像系统需要在光谱带位置处设置一个出射狭缝,通过改变狭缝的宽度和狭缝相对于光谱带的位置,实现对于特定谱段荧光的选择。出射狭缝由两个安装在步进电机上的可移动缝片形成,通过伺服控制的方式,利用ARM芯片生成步进电机的控制信号,并根据编码器和光耦开关提供的位置负反馈进行调整,以实现对于三路通道中狭缝位置与宽度的精确设置。通过实验证明,本文所设计的出射狭缝控制系统能够对缝片位置进行精确设置,实现了同时对样品中不同波段荧光成分进行成像的功能,提高了对于荧光样品观测的灵活性与观察效果。
    13  光电探测器调焦机构的设计与精度分析
    占潜 高云国 于萍
    2014, 44(11):1238-1243.
    [摘要](440) [HTML](0) [PDF 1.05 M](381)
    摘要:
    光电探测器在对目标进行跟踪捕获的过程中,如果调焦不当,会使成像点分散,导致CCD相机成像不清晰。要保证对运动目标的清晰成像,调焦机构必不可少。针对探测器对调焦机构的技术指标及要求,在分析传统调焦方式及调焦机构设计的基础之上,设计了一种密珠轴系调焦机构,最终加工出来的外形尺寸为200mm×200mm×140mm。通过理论计算对其做了力学分析和精度分析,在工作频率内进行了振动实验,最后通过0.2″自准值平行光管对其进行了晃动精度检测。实验结果表明:该调焦机构具有结构紧凑、刚度高等特点,在工作频率范围内能够良好地运作,晃动精度≤2″,满足探测器调焦系统的设计要求。
    14  小孔径采样在大口径系统主镜装调中的应用
    安其昌 张景旭 张丽敏,杨飞 郭鹏
    2014, 44(11):1244-1247.
    [摘要](476) [HTML](0) [PDF 958.77 K](338)
    摘要:
    为了满足大口径光学—红外系统主镜的检测装调,引入了小孔径采样方法对于系统主镜的低阶误差进行分析,进而对系统的装调进行指导。随着光学-红外系统的口径加大,由于检测成本等原因,之前在装调时使用的与制造过程中相同的检测方法已经不再适用。本文首先对于小孔径扫描的基本原理做出了介绍,之后提出了实现本文方法的硬件结构,最后通过数值仿真来验证本文方法的正确性与可行性。对于大口径光学-红外系统主镜的装调检测有着较好的指导作用。
    15  一维光束整形系统仿真及实验技术研究
    张宇碟 王刚 王文涛 于铭 王超 唐晓军
    2014, 44(11):1248-1252.
    [摘要](547) [HTML](0) [PDF 1.26 M](605)
    摘要:
    针对高功率板条激光放大系统光束整形的需要,基于CODE V软件对一维光束整形系统进行仿真,光束整形方向输出光光学传递函数接近衍射极限。光束整形方向视场0.5 mrad时,引入波像差为0.105λ。利用四波剪切干涉仪测量He-Ne光以及光纤种子光整形后波前,P-V值变化小于0.25λ,RMS变化小于0.05λ。
    16  两端对称缺陷对对称结构光子晶体透射谱的影响
    苏安 蒙成举 高英俊 潘继环
    2014, 44(11):1253-1257.
    [摘要](487) [HTML](0) [PDF 934.88 K](344)
    摘要:
    通过传输矩阵法理论,研究两端对称缺陷C对一维光子晶体ACmB(AB) n(BA)nBCmA透射谱的影响,发现:当无缺陷C时,透射谱符合镜像对称结构光子晶体的透射谱特征。当引入缺陷C后,随着缺陷折射率nC的增大,禁带中的透射峰逐渐变宽的同时向高频方向移动。缺陷周期数m及其光学厚度DC对透射谱的影响,在数值上具有明显的奇偶特性,m为奇数或DC为奇数倍时,禁带中心均出现一个较宽的通带,且通带宽度随着m或DC的增大逐渐变窄,而且通带上方的振荡加快,但通带中心所处频率位置不变;m为偶数或DC为偶数倍时,禁带中心均出现一条细窄缺陷模,且缺陷模的宽度随着m或DC的增大缓慢变窄,但其位置不变;两端对称缺陷对对称结构光子晶体透射谱的调制规律,为光子晶体设计窄带、宽带光学滤波器或光开关等提供指导。
    17  金属膜对单介质板太赫兹波导传输特性的影响
    刘佳敏 梁华伟 张敏 苏红
    2014, 44(11):1258-1262.
    [摘要](548) [HTML](0) [PDF 1.12 M](395)
    摘要:
    理论分析了对称金属薄膜镀层对厚单介质板太赫兹波导TM模传输特性的影响,发现镀膜前后TM模损耗相差巨大,并且随太赫兹频率的增加TM模损耗差异会更大。对低损耗厚单介质板,金属膜对TM模损耗的影响不可忽视。进一步研究了镀膜对TM模模场分布的影响,发现镀膜前后厚单介质板内TM模模场分布显著不同。
    18  矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性
    潘武,徐政珂,张红林,邓珊,刘子辰
    2014, 44(11):1263-1267.
    [摘要](495) [HTML](0) [PDF 1.47 M](369)
    摘要:
    设计了一种工作于太赫兹波段的矩形孔缺陷光子晶体慢波波导。首先分析三角空气孔型光子晶体的带隙特性,引入线缺陷形成波导,并将邻近缺陷空气孔设为矩形,通过分析矩形孔尺寸对波导的带隙结构、群速度的影响,确定孔尺寸;研究缺陷宽度对缺陷模式的影响,并通过优化将缺陷模式频率移到目标频率338 GHz处,最终在布里渊边界处实现了c0/1543 (c0=3×108 m/s)的低群速度,证明了矩形缺陷光子晶体太赫兹波导良好的慢波特性。
    19  一种改进的NAS-RIF红外图像盲复原算法
    孙胜永 耿志 胡双演 张士杰 杨亚威
    2014, 44(11):1268-1273.
    [摘要](524) [HTML](0) [PDF 1.05 M](357)
    摘要:
    针对军事目标红外图像信噪比低、NAS-RIF算法复原模糊图像时敏感于噪声的缺陷,提出一种基于Contourlet多尺度变换去噪和图像细节规整化的改进NAS-RIF盲复原算法。首先,通过Contourlet变换对图像进行去噪预处理;然后,利用最优阈值分割技术提取目标的可靠支持域,并引入规整化方法,在代价函数中添加目标边缘保持约束项,保存图像细节特征;最后,利用共轭梯度(CG)算法优化代价函数,以保持算法的收敛速度。两组实验的结果表明,针对信噪比较低的气动红外退化图像,与原始NAS-RIF方法相比,本文提出的改进算法具有更好的复原效果,算法的收敛速度基本保持不变。
    20  基于局部直方图的红外目标分割算法
    冯帅 赵金博
    2014, 44(11):1274-1277.
    [摘要](541) [HTML](0) [PDF 1.29 M](482)
    摘要:
    在远程红外探测系统中,背景为缓慢变化的天空,而目标则表现为局部奇异点。目标灰度分布范围大,局部较亮,边缘与背景对比度低。根据这一特性,提出了一种基于局部直方图的目标分割算法。文中分析了多个目标的直方图分布特性,根据其灰度分布规律和像素个数判决条件实现了目标的有效分割。该算法适用于空域背景下的飞行目标分割。经过仿真验证表明,本文所提出的算法能快速有效地分割出红外飞行目标,有很强的实用性。
    21  云背景下红外小目标检测的分形方法
    郭同健 高慧斌 宋立维 余毅
    2014, 44(11):1278-1281.
    [摘要](246) [HTML](0) [PDF 1.46 M](438)
    摘要:
    针对云背景下红外小目标检测对背景起伏依赖性强的问题,提出采用分形方法实现不同起伏背景的小目标检测。首先利用分数布朗随机场模型对实际云背景图像建模得到分形曲线,然后通过分析小目标存在对云背景分形特性的影响,总结出云背景区域含小目标时其分形曲线面积增大的规律,据此提出了基于分形曲线面积差量的小目标检测方法。实验结果表明:在虚警率为10-3时,分形方法对弱起伏和中等起伏云背景下红外小目标检测概率达到1.0,对强起伏云背景下红外小目标检测概率达到0.6,较现有其他一些方法具有更好的检测效果和背景适应能力。
    22  一种红外多目标跟踪算法
    郑佳 李江勇 陈刚
    2014, 44(11):1282-1285.
    [摘要](321) [HTML](0) [PDF 958.61 K](458)
    摘要:
    提出了一种红外多目标的跟踪算法,算法将融合后的红外目标特征值作为特征匹配值,结合卡尔曼滤波算法,给出目标在下一时刻的预测位置,得出以预测位置为中心的搜索区域,计算搜索区域内所有目标的特征匹配值,匹配值最接近的即为需要跟踪的目标。实验结果表明,该算法简单,实时性好,能够较好剔除虚假点,并能对目标稳定跟踪。
    23  红外与X光图像融合方法研究
    陈树越 刘金星 丁艺 董伟
    2014, 44(11):1286-1289.
    [摘要](279) [HTML](0) [PDF 902.50 K](304)
    摘要:
    首先用交互式配准方法对采集到的红外与X光图像进行配准,然后采用像素加权平均进行融合,得到了能反映构件表面和内部结构的温度场的融合图像,最后进行了图像融合的质量评价。实验结果表明,融合图像既包含构件的温度场分布,同时能反映出构件内部清晰的结构。

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