2015年第10期文章目次

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  • 1  高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用
    任国光 伊炜伟 屈长虹
    2015, 45(10):1145-1151.
    [摘要](509) [HTML](0) [PDF 1.03 M](590)
    摘要:
    作为目前世界上最先进的固体激光器——光纤激光器具有无以伦比的独特优势,它已广泛应用于战术激光武器。本文评述和分析了高功率光纤激光器的特点、最新进展,光束合成技术和光学相控阵,以及它们在战术激光武器中的应用。
    2  激光三维成像体制综述
    陈念江
    2015, 45(10):1152-1156.
    [摘要](550) [HTML](0) [PDF 1.05 M](807)
    摘要:
    激光三维成像技术可广泛应用于情报侦察、精确制导、导航避障、目标识别、灾情评估和安全监测等军事和民用领域,是一项目前仍在迅猛发展的前沿技术。目前已经研制和开发出许多种技术体制的激光三维成像技术,各种不同体制的激光三维成像技术有着不同的原理、特点、适用场景和发展趋势。本文将对各种不同体制的激光三维成像技术进行总结,并对其原理和研究状况进行简介。
    3  石墨烯被动调Q光纤激光器研究进展
    林洪沂 黄晓桦 许英朝 肖旻
    2015, 45(10):1157-1163.
    [摘要](541) [HTML](0) [PDF 1.16 M](463)
    摘要:
    石墨烯具有完美的光学特性,如工作波段很宽(可见光到中红外)、响应时间超快(100 fs)、损伤阈值高,而且制作简单、价格低廉、与光纤耦合性好,是光纤激光器实现被动调Q的理想材料。重点介绍了石墨烯饱和吸收体的制作方法,对石墨烯被动调Q光纤激光器研究进展进行了总结,并指出其发展趋势。
    4  复眼图像超分辨率重构中配准算法研究进展
    刘世瑛 黄峰 刘秉琦 胡江涛
    2015, 45(10):1164-1170.
    [摘要](488) [HTML](0) [PDF 979.94 K](505)
    摘要:
    高分辨率图像能够提供更多的图像细节和更清晰的图像质量,因此模仿生物复眼高分辨率这一特性、研究复眼超分辨率对于航天侦查和军事目标的识别具有重要意义。近年来亚像素级图像配准作为超分辨率重构中的关键步骤成为了研究热点,新的配准算法层出不穷。图像配准作为复眼图像超分辨率重构技术中至关重要的一步也是超分辨率重构中的一个难点,图像配准的精度以及图像配准算法的运算复杂程度直接影响着超分辨率重构的质量和效率。文中总结了近年来国内外超分辨率重构中配准算法的研究进展,介绍了图像配准技术和复眼超分辨率重构技术的基本原理和应用背景,阐明了课题的研究目的、意义以及发展前景,并且重点研究与分析了目前主流的配准算法以及各自的优缺点,并对今后的研究趋势进行了展望,同时为今后的配准算法研究提供了重要参考。
    5  舰载光电跟踪仪应用及发展
    罗兵 冯瑜 金晓宇
    2015, 45(10):1171-1174.
    [摘要](466) [HTML](0) [PDF 858.35 K](666)
    摘要:
    介绍了舰载光电跟踪仪的应用,对配备了光电传感器(激光测距仪、电视跟踪仪、红外跟踪仪)的舰载光电跟踪仪的特点进行了分析。并初步探讨了舰载光电跟踪仪的发展趋势。
    6  激光辐照铝材表面温度场特征演化的数值模拟
    姚红兵 高原 袁冬青 杨昭 李强 于文龙 李亚茹 倪文强
    2015, 45(10):1175-1179.
    [摘要](560) [HTML](0) [PDF 1.27 M](458)
    摘要:
    建立激光辐照铝材料的有限元分析模型,对材料表面的温度场进行数值模拟。研究了激光光束在对材料表面扫描过程中激光扫描速度、TEM00及TEM10两种理想模式的叠加比例η的取值、材料厚度等因素对扫描结果的影响。分析了在材料上所取的几个目标点的温度场变化情况。仿真结果表明扫描的速度快慢决定了材料表面可以吸收激光能量的多少,影响材料的最高温度;η的取值决定了激光光束的能量分布情况,η值越高激光光束能量越集中,在扫描过程中目标点的温度变化越剧烈;随着深度的增加,材料内部的温度的最高值逐渐降低,温度的升高趋势逐渐趋于平缓。
    7  Nd∶YVO4激光回馈干涉仪
    邓勇 郭龙秋 马志强 江奕
    2015, 45(10):1180-1183.
    [摘要](590) [HTML](0) [PDF 1.36 M](480)
    摘要:
    目前研制的Nd∶YAG激光回馈干涉仪的激光器偏振态易发生变化。与Nd∶YAG晶体相比,Nd∶YVO4晶体输出的单纵模线偏振光更稳定,弛豫振荡的中心频率更高,从而增大移频频率,提高测速精度。因此设计制作了Nd∶YVO4激光回馈干涉仪样机,并采用具有外触发功能的数字相位计,经过激光器功率稳定性实验和比对实验,得到激光回馈干涉仪样机目前的指标:激光器3 h内的功率变动值为1.89%,干涉仪400 mm测量范围内的线性度为7.0625×10-6,标准差为0.936 μm。
    8  高功率激光反射镜热变形补偿的实验研究
    刘海勇 刘丽娜 但勇军 安振杰 张晓卫 张志忠
    2015, 45(10):1184-1188.
    [摘要](646) [HTML](0) [PDF 1.41 M](549)
    摘要:
    研制了一套由环形半导体温控片、半导体温控片温度施加机构和温度控制电路组成的反射镜变形动态补偿系统。圆形反射镜在环形温度控制下,产生曲率可变的内凹或外凸球面变形,由此补偿激光反射镜自身热变形或激光系统中透射元件热变形产生的离焦量。采用口径为50 mm,厚度为10 mm平面反射镜进行了“施温-变形”以及“辐照—施温-变形”实验,利用干涉仪对面形进行监测。获得了温度-面形变化曲线,镜体中心位移和温度保持线性关系,在50 ℃温度下,中心最大变形量超过2.5 μm,温度-变形系数为0.088 μm/℃。在激光功率162 W辐照下,反射镜的热变形补偿量由0.3 μm减小到0.08 μm,对系统中透射元件的热变形量从0.28 μm补偿至0.066 μm。
    9  激光供能无人机光伏接收器设计原则
    刘晓光 华文深 杨佳 郭彤
    2015, 45(10):1189-1193.
    [摘要](651) [HTML](0) [PDF 965.42 K](404)
    摘要:
    小型电动无人机在情报获取、战场监视等方面发挥着重要作用,但续航时间短的问题严重限制其效能的发挥。为解决该问题,采用激光无线能量传输技术为飞行中的无人机进行充电,大幅提高其续航时间,增强作战效能。光伏接收器作为能量转换器件,是系统设计需要考虑的核心器件之一。以电动无人机激光供能系统结构原理为基础,针对小型电动无人机的特点,提出在设计光伏接收器时所应满足的具体性能要求,并对影响光伏接收器设计的五个主要因素:系统工作模式,光伏电池,接收器结构布局,散热系统和角度衰减系数进行分析,为光伏接收器的设计提供基础研究。
    10  基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法
    谢文锋 李孟麟 周维虎 李锋 任建峰
    2015, 45(10):1194-1199.
    [摘要](552) [HTML](0) [PDF 1.26 M](447)
    摘要:
    介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。
    11  岩石的大功率激光射孔研究
    蒋涛 白杨 解慧明 陆宝乐 张云博 白晋涛
    2015, 45(10):1200-1205.
    [摘要](670) [HTML](0) [PDF 1.16 M](362)
    摘要:
    数值分析了激光照射岩石后岩石表面的温度场分布,在不同的岩石种类、岩石尺寸、激光功率、照射时间等因素下开展了对岩石的近红外大功率激光射孔实验研究。实验结果表明不同类型岩石由于其组成成分不同,而造成射孔效果存在差异;当边界效应消除时,岩石尺寸对射孔效率基本没有影响。对于同一类岩石,射孔过程中存在特定的激光功率使岩石射孔效率达到最高。激光射孔效率随着照射时间的增加而减小,岩石所处环境会影响激光射孔效率。
    12  561 nm全固态低噪声激光器研究
    马威 高兰兰 朱心宇
    2015, 45(10):1206-1210.
    [摘要](647) [HTML](0) [PDF 1.22 M](451)
    摘要:
    利用激光二极管端面泵浦Nd∶YAG晶体,通过LBO非线性晶体腔内倍频,利用双折射滤波器进行选频,最终获得稳定的低噪声561 nm激光输出。LBO晶体尺寸为2 mm×2 mm×10 mm,采用Ⅰ类相位匹配切割。抽运功率为4.8W时,低噪声561 nm激光最大输出功率为70 mW,光-光转换效率为1.46%。作为对比,再利用布氏片进行选频,得到的561 nm激光的噪声高于利用双折射滤波器进行选频时的噪声,实验结果与理论分析一致。
    13  视场超出目标的红外测温误差修正方法研究
    王超群 崔昊杨 许永鹏 李祥 唐忠
    2015, 45(10):1211-1215.
    [摘要](567) [HTML](0) [PDF 1.01 M](392)
    摘要:
    为解决红外测温系统超出有效测温距离导致的测温精度下降问题,从红外热辐射理论出发,提出了一种视场超出目标辐射表面积的红外测温系统误差修正方法。通过计算全视场范围内的辐射照度,获得了对应的红外测温系统电压响应值。依据电压响应值与温度之间的关系,并充分考虑物体表面形貌特征,去除全视场范围内背景温度的影响,得到目标体的表面真实温度值。相对于以往的修正方法,该方法能很好地修正有效测温距离外的物体表面温度,结果与被测物体实际温度更为相近。因此,该方法极大地增强了红外测温系统的工业现场适用性。
    14  轻小型面阵摆扫热红外成像系统研究
    王义坤 亓洪兴 韩贵丞 刘敏 王雨曦 葛明锋
    2015, 45(10):1216-1220.
    [摘要](570) [HTML](0) [PDF 1.40 M](495)
    摘要:
    研制了一套轻小型面阵摆扫热红外成像系统,采用面阵探测器并结合系统光学元件在翼展方向的摆扫实现了宽视场、高分辨率成像,利用环架反向补偿纠正了横滚姿态扰动导致的视场偏移。通过功能验证试验,获取了视场无偏移的宽视场高分辨率图像。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在轻小型无人机热红外遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载热成像技术向宽视场、高分辨率方向发展具有一定的参考价值。
    15  改进Friese光致旋转理论的模拟及实验分析
    魏勇 朱艳英
    2015, 45(10):1221-1224.
    [摘要](591) [HTML](0) [PDF 1.15 M](448)
    摘要:
    为验证改进Friese光致旋转理论的合理性和可靠度,搭建了实时、快速测量单轴双折射样品粒子转动情况的光镊实验平台。捕获激光微束首先被聚光镜收集,经二向色镜和成像透镜后被四象限探测器接受,四象限探测器的信号变化反映了微观物体在囚禁光阱的运动情况,然后使用数据采集卡采集四象限探测器的信号,最后通过信号和图像处理分析得到样品粒子的运动情况,并把实验结果与理论分析对比。结果表明,改进Friese理论的模拟曲线与测得的实验数据更相符。该激光光镊系统可用于驱动微纳机械装置、测量微纳系统的力学参数以及组装生物器件等。
    16  车载光电平台动力学响应试验研究
    任国全 矫英祺 李冬伟 张亚欧 尹刚
    2015, 45(10):1225-1229.
    [摘要](706) [HTML](0) [PDF 1.19 M](385)
    摘要:
    为了研究车载光电平台的动力学响应,本文在分析载车动力学环境的基础上,根据工程实际对某型轮式火炮进行了跑车试验,利用振动冲击测试系统采集了车载光电平台的振动加速度响应数据。利用功率谱密度函数对振动响应数据进行了分析,得到了在不同路况、不同车速条件下光电平台动力学响应的变化情况,了解了光电平台实际的振动情况,总结得出了光电平台显著的动力学特性,对进一步分析振动对光电成像系统性能的影响打下良好的基础,并对光电平台的抗振设计具有重要的参考价值。
    17  红外目标模拟器CIG系统延时误差分析及补偿
    王斐 梁晓庚 王艳奎
    2015, 45(10):1230-1234.
    [摘要](518) [HTML](0) [PDF 927.95 K](237)
    摘要:
    研究红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器延时误差对制导控制系统仿真的结果置信度影响问题,针对目标红外特性模拟要求,分析了目标模拟器的误差影响因素,提出了误差补偿算法。首先基于红外目标模拟原理,分析了影响仿真精度的主要误差源;然后根据红外CIG延时误差产生机理,分析了延时误差对几何分辨率、角度分辨率、动目标横向位置、动目标径向位置的影响;最后推导了红外CIG系统延时误差补偿算法。仿真结果和测试结果表明,本文方法有效补偿了红外CIG系统延时误差,提高了仿真结果精度,为红外成像制导武器系统优化设计提供了依据。
    18  大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号光谱反演
    谢运涛 张玉钧 程玉宝
    2015, 45(10):1235-1238.
    [摘要](604) [HTML](0) [PDF 1.04 M](463)
    摘要:
    为快速实现大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号的光谱反演,通过分析大摆角摆臂式干涉仪的工作过程和干涉信号的非线性对光谱反演的影响,提出了基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的光谱反演方法。该方法先利用核函数和卷积算法让非线性干涉信号线性化,然后对线性化的干涉信号进行快速傅立叶变换实现光谱反演。实验将光程差替换法和NUFFT算法分别应用于非线性干涉信号的光谱反演。结果表明:两者光谱反演精度相近,但NUFFT算法速度更高。
    19  基于多体理论的两轴光电转台结构误差分析
    刘宏旭 任珂珂
    2015, 45(10):1239-1243.
    [摘要](510) [HTML](0) [PDF 1.25 M](436)
    摘要:
    基于多体系统运动学理论,以两轴立式光电转台为研究对象,对转台的各项结构误差进行分析,得到了转台拓扑结构图,建立了转台结构误差模型,推导出包含各项结构误差的转台综合误差公式,并借助Mathematica软件进行了转台误差数值仿真,分析了不同结构误差项对转台指向精度的影响,为转台的误差分配、误差设计、误差分离与误差测量奠定了基础。
    20  组合形变对三角形脊波导传输特性的影响
    陈小强 杨立坤
    2015, 45(10):1244-1248.
    [摘要](624) [HTML](0) [PDF 1.41 M](1022)
    摘要:
    脊波导的传输特性包括截止波长、单模带宽、衰减常数、功率容量以及特性阻抗。脊波导器件在装配使用中所产生的错位形变与边侧形变很难单独发生,因此,有必要研究错位形变、底部形变、单侧形变、双侧形变结合的组合形变。利用ANSYS建立模型与MATLAB编写有限元程序相结合的方法计算了三角形脊波导组合形变对其传输特性的影响。研究结果表明,组合形变对三角形脊波导的截止波长、单模带宽影响较小,三边形变与错位底部形变对三角形单脊波导功率容量、衰减常数及特性阻抗影响较大,研究结果将为三角形脊波导的应用提供了理论依据。
    21  雷达/红外复合制导并行仿真时空一致性研究
    赵世明 孙致月 张旗
    2015, 45(10):1249-1254.
    [摘要](256) [HTML](0) [PDF 1.19 M](260)
    摘要:
    针对雷达/红外双模复合制导导引头仿真试验需求,提出并设计了基于并行仿真的复合制导半实物仿真系统,重点研究了并行仿真关键技术时空一致性。详细分析了影响并行仿真时空一致性的主要因素,建立导弹姿态运动误差模型以及目标空间误差模型,依托并行仿真系统仿真模型定量分析了各因素对时空一致性影响程度,最后提出复合制导并行仿真时空一致性设计框架。
    22  基于THz-TDS的碳纤维复合材料无损检测
    廖晓玲 王强 谷小红 陈锡爱
    2015, 45(10):1255-1260.
    [摘要](264) [HTML](0) [PDF 1.72 M](320)
    摘要:
    基于反射式THz-TDS成像技术对碳纤维缠绕增强复合材料缺陷进行无损检测实验,获得不同缺陷碳纤维样品的成像结果及数据。结果表明,反射式THz-TDS成像技术在0.1~3.5 THz波段对碳纤维复合材料中的热损伤、划伤缺陷、磨损缺陷及孔洞缺陷成像清晰,分辨率较高;且获得的时域波形对样品热损伤缺陷敏感,适用于局部检测对整体性能的判断。
    23  基于相干层析的太赫兹成像技术研究
    黄亚雄 姚建铨 凌福日 李丹
    2015, 45(10):1261-1265.
    [摘要](241) [HTML](0) [PDF 1.30 M](529)
    摘要:
    介绍了一种结合光学相干层析技术和太赫兹技术的太赫兹三维成像技术——太赫兹相干层析成像技术。该技术利用宽频太赫兹的弱相干原理,可以实现对待测样品进行高精度的三维成像。实验结果表明太赫兹相干层析成像技术的纵向分辨能力高于100 μm。在纵向探测精度方面,该技术相对传统的方案有了较大的提高,在高精度太赫兹无损探测领域具有巨大的应用前景。
    24  一种改进的Camshift视频目标跟踪算法
    王玲玲 裴东 王全州
    2015, 45(10):1266-1271.
    [摘要](270) [HTML](0) [PDF 989.00 K](392)
    摘要:
    鉴于连续自适应均值漂移(Camshift)算法在光照变化,相似背景颜色干扰及目标遮挡时鲁棒性不高,易造成跟踪错误等问题,提出了一种联合多特征和最大类间方差法的视频运动目标跟踪算法。该算法将色度直方图、梯度方向直方图和LBP纹理特征进行巧妙的融合,构建了一种高效的联合直方图目标外观特征模型,并在Camshift算法中嵌入最大类间方差法,增强目标和背景的区分度。不同场景的视频跟踪结果表明,改进算法有效克服了传统Camshift算法应对光照变化、颜色干扰和目标遮挡的缺点,与同类算法相比,具有更高的准确度和鲁棒性。
    25  一种自适应红外图像角点检测算法
    邹志远 安博文 曹芳 潘胜达
    2015, 45(10):1272-1276.
    [摘要](278) [HTML](0) [PDF 1.09 M](341)
    摘要:
    针对Harris角点检测算法自适应性差的问题,提出一种自适应角点检测算法。根据Harris算法定义的像素响应函数值的大小特性,得出阈值(Threshold)应满足的下限条件,继而对图像进行分块,得出每一块图像的阈值下限条件。综合考虑各图像块的阈值,采用加权方法得到图像总的阈值。采用局部保留最大响应值策略来避免角点聚簇的现象。试验结果表明:提出的自适应阈值计算方法在引入少量数学运算的前提下,使角点检测具有自动性,并且可以保证合理数量的角点,采用的剔除策略可以很好的避免角点聚簇现象,使图像最终角点数量合理、分布均匀。
    26  三维动态红外视景仿真中噪声的模拟
    王彦 谢晓方 张磊 杨建
    2015, 45(10):1277-1280.
    [摘要](282) [HTML](0) [PDF 1.02 M](203)
    摘要:
    红外探测器噪声模拟是三维动态红外视景仿真工程开发中的难点。本文提出了一种红外探测器噪声的动态生成技术。首先通过对红外探测器图像序列进行计算和分析,提取出了图像序列的高斯随机噪声和椒盐噪声。然后在基于OSG平台开发的仿真视景中,采用渲染到纹理(RTT)技术为视口添加噪声“屏幕”。利用着色器技术生成高斯随机噪声并逐像素渲染,从而实现随机噪声的动态效果。椒盐噪声根据RTT纹理中的盲元标记直接在着色器中进行灰度渲染。仿真结果表明,本文方法模拟噪声的效果逼真,系统开销很小。本文方法为动态红外三维视景开发中的噪声模拟提供了一种可行的工程思路。

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