• 2018年第12期文章目次
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    • >综述与评论
    • 空间目标激光测距技术发展现状及趋势

      2018, 48(12):1451-1457.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 0.00 Byte (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光测距技术是空间目标轨道测定精度最高的手段,有利于实现空间目标高精度测量和监测,提高目标轨道预报精度和航天器机动规避能力。本文介绍了国内外漫反射激光测距技术、空间碎片激光烧融项目及一发两收测距技术的研究进展,提出了提高激光器功率、高重频测距、白天测距技术、发展阵列探测器等关键技术的发展趋势以及在碎片清除领域的应用前景。

    • 激光雷达在无人车辆中的应用及关键技术分析

      2018, 48(12):1458-1467.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 0.00 Byte (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人车辆是社会发展的重要趋势,利用激光雷达技术弥补视觉技术的不足,提高环境探测的准确度是未来无人车辆进行环境感知的重点发展方向。首先介绍了激光雷达技术在地面无人车辆领域的发展历程与最新进展,阐述了激光雷达的基本组成、原理和特点;然后对激光雷达数据处理过程中的关键技术进行了梳理与总结,对不同数据处理算法在不同应用条件下的性能效果进行分析;最后对激光雷达技术的研究方向和研究重点进行了展望。

    • >激光应用技术
    • 圆形烧蚀光斑的纵波声场分析

      2018, 48(12):1468-1472.

      摘要 (204) HTML (0) PDF 0.00 Byte (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:圆形烧蚀光斑具有轴对称性且易于获取,在激光超声检测中有着广泛的应用。为了获得相应的纵波声场特性,建立了激励源模型,讨论了近场中声轴上声压幅值分布情况并获得了近场长度。利用面积积分,推导出声压振幅的表达式,并对远场中的声场能量进行了模拟。通过分析发现,远场中的纵波能量关于声束轴线呈对称分布,并且在轴线上达到最大值,此外光斑大小直接影响着纵波声场指向性。搭建了一套激光超声非接触式测量系统,基于互易原理并根据传播距离修正信号振幅,获得了指向性实验数据,验证了理论分析结果。

    • 基于先验知识的烟囱内部作业飞行器定位方法

      2018, 48(12):1473-1479.

      摘要 (199) HTML (0) PDF 0.00 Byte (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:四旋翼无人飞行器在应用于火电厂大型烟囱内壁腐检测领域时,由于大型烟囱内部空间信息屏蔽的特性,使得传统的定位与通信方案无法满足四旋翼无人飞行器的飞行要求。为了解决此问题,应用二维环形激光雷达装置并结合烟囱结构的先验知识,设计了适用于烟囱内部作业的无人飞行器快速定位算法。同时设计了中继飞行器以提供烟囱内部作业飞行器与地面控制中心之间的数据通信服务。实验和仿真结果表明,该装置和方法能解决四旋翼无人飞行器在烟囱内部的定位和数据通信问题,为火电厂大型烟囱内壁腐蚀情况检测领域自动化程度的提高和后续研究打下基础。

    • 海上大气激光传输特性仿真研究

      2018, 48(12):1480-1485.

      摘要 (282) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气光学效应是影响激光器作用效能的重要因素之一。基于多层相位屏法,针对海上大气环境下激光水平传输做了大量数值仿真,通过在湍流相位屏上叠加热晕以及衰减引起的相位变化,综合考虑三者对激光传输特性的影响;分析了不同激光初始功率、不同折射率结构常数、不同能见度以及有无热晕情况下接收面处激光光斑半径,质心漂移均方根和环围功率比的变化规律。仿真结果表明:激光初始功率越强,热晕效应越明显,光斑畸变越严重,光束质量变差;折射率结构常数越大,湍流效应越强,光斑扩展与光束漂移现象越明显,平均功率密度下降,环围功率比增加;能见度越小,激光能量衰减越严重,环围功率比越大;热晕效应会加大光斑扩展程度,增加光束漂移量和环围功率比。研究结果可为海上大气环境对激光器作用效能评估提供一定的理论依据。

    • 激光相干多普勒测速精度实验

      2018, 48(12):1486-1492.

      摘要 (231) HTML (0) PDF 0.00 Byte (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光相干多普勒测速雷达由于测量精度高、测速范围广、功耗体积小等优势广泛应用在风场测量、导航及飞行器着陆等方面。为了测试其测速精度,本文研制了速度发生器,搭建了高精度大速度范围的精度测试平台,利用搭建的测试平台对激光多普勒测速精度进行测量,在105.8266 m/s的速度下测得的精度为0.0383 m/s。对激光多普勒测速的精度进行了分析,提出了插值校正FFT频率、采用流水线的FFT处理方法、增加采样位数和提升采样频率等方法来提高测速精度。

    • 提升激光探测信噪比的几种方法

      2018, 48(12):1491-1495.

      摘要 (237) HTML (0) PDF 0.00 Byte (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:从提升测距精度和提升测距距离两个方面进行分析,对激光测距中提升回波信噪比的众多方法进行了综合对比和分析,指出各种方法在不同环境条件下的使用方式和不同方法对回波信噪比的影响,并且给出了具体的操作方法。本文对如何有效的使用和选取提升测距能力的方法起到一定作用。

    • >激光器技术
    • 基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

      2018, 48(12):1496-1499.

      摘要 (204) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。

    • >红外材料与器件
    • 原位As掺杂p型碲镉汞薄膜的制备研究

      2018, 48(12):1500-1502.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 0.00 Byte (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:非本征p 型掺杂碲镉汞材料可以有效克服少子寿命偏低等问题,提高长波和甚长波红外焦平面器件的性能。本文重点阐述了As 掺杂实现p型掺杂的基础性原理,以及其制备方法,为p-on-n碲镉汞材料器件研究提供依据。

    • 干法刻蚀InSb时Ar气含量的选取

      2018, 48(12):1503-1508.

      摘要 (200) HTML (0) PDF 0.00 Byte (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是目前国际制备InSb台面结型焦平面阵列技术的主流技术之一。文章研究采用ICP刻蚀技术,以CH4/H2/Ar刻蚀气体体系对InSb材料进行干法刻蚀时刻蚀气体体系中Ar气体积组分对材料刻蚀形貌及器件性能的影响。实验方案设置为在控制其他实验变量相同的情况下设置不同Ar气体积分数的刻蚀气体体系对InSb材料进行台面蚀刻,通过扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜考察台面刻蚀形貌,通过I-V测试得到的器件性能结果考察刻蚀损伤情况。从实验结果得到,Ar体积占据总气体体积的30%~35%时台面刻蚀形貌良好,表面损伤轻,器件性能良好,刻蚀工艺满足要求。

    • >光电技术与系统
    • 基于红外与雷达的夜间无人车驾驶决策方法

      2018, 48(12):1509-1514.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:速度与方向的决策建议是夜间无人车驾驶研究的关键,针对夜间无人车速度与方向决策,基于红外图像与雷达信息,提出了一种包含深度信息的红外图像多任务分类网络用来给出速度与方向决策.通过红外摄像头及雷达采集的数据训练深度网络,其中雷达采集的深度图像作为训练标签,采用卷积-反卷积神经网络来进行红外图像的深度估计,进而获得深度信息.利用深度信息制作分类网络训练标签,通过AlexNet分类网络得到速度决策建议.再根据红外图像的道路信息训练方向分类网络,将无人车的驾驶决策问题转化为分类模型,并将分类模型与深度估计网络相结合.实验结果表明,网络的角度准确率及速度准确率分别为87.43%和85.89%,并且利用训练得到的模型对图像进行决策的时间为0.04 s/帧,能够达到实时性的要求。

    • 基于可变焦距的非球面人工复眼定位技术研究

      2018, 48(12):1515-1519.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 0.00 Byte (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对单层非均一曲面复眼不能实现变焦距成像,子眼微透镜存在较大球差导致成像质量较差等问题,研究了可变焦距的非曲面复眼,实现一定范围清晰成像。介绍了基于复眼结构的人工目标定位实验系统,建立复眼多目定位数学模型。通过曲面复眼采集多通道目标像点,标定变焦距曲面复眼模型中每个子眼位置,利用最小二乘法解算超定性方程组得到目标点的空间三维坐标。开展多目定位实验,结果表明,随着捕获目标点子眼个数增加,目标定位精度越高,当捕获目标的子眼个数大于20个时,目标定位精度在10%以内。提出的复眼成像定位方案具有可行性。

    • >光纤及光通讯技术
    • 对称纤芯-包层光子晶体光纤的耦合特性

      2018, 48(12):1520-1525.

      摘要 (222) HTML (0) PDF 0.00 Byte (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新型对称纤芯-包层结构的光子晶体光纤,其截面由两组沿截面中心完全对称的纤芯-包层结构组成。对一组纤芯-包层结构的所有空气孔进行填充乙醇液体,利用填充液折射率的温度敏感性,来调制两纤芯之间的耦合特性。采用有限元法数值分析了该型光纤双芯不同结构参数及-20~70 ℃之间温度变化时的耦合特性。结果显示该型光纤双芯之间的耦合对温度具有高度敏感度,具有极短的耦合长度,在波长为1550 nm处耦合长度仅为55.00 μm,且可实现超短长度、高消光比偏振分束特性,长度为198 μm时消光比达到84.45 dB。该型光纤可以制作成性能很好的温度传感器和偏振分束器。

    • 近距离激光通信链路能量分析与试验

      2018, 48(12):1526-1530.

      摘要 (207) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对收发口径固有位置偏差对城市近距离激光通信系统的影响进行了分析,建立了链路能量与固有位置误差模型,计算了不同误差下的链路能量情况,并分析了二者关系。以固有位置误差15 mm为例,计算了不同距离下的链路能量,在基础上,进行了实际的通信验证试验,给出具体试验操作流程,并得到了距离10~40 m的实测数据。实验数据表明,与理论偏差不超过0.52 dB,验证了理论能量模型的正确性。该能量模型可用于指导近距离通信端机的设计和链路搭建,同时,小型化光端机的成功研制及通信试验可有效加速城市间近距离下的民用通信领域应用。

    • >光电对抗
    • 一种烟幕对激光遮蔽效果的测量方法研究

      2018, 48(12):1531-1535.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:针对野外动态测量烟幕对激光遮蔽效果常采用单路激光的现状,提出了采用两路激光测量烟幕遮蔽效果的方法,解决了利用两路激光测量烟幕遮蔽效果时混合激光信号分选识别、测量方案设计和相关设备的布局等技术难题,实现了对烟幕激光透过率的两路动态实时测量。结果表明:采用两路激光测量烟幕的遮蔽效果,增加了激光透过率数据的采集样本,降低了单路激光烟幕透过率测量的随机性,有效提高烟幕的利用率和测量结果的客观性。

    • >光学技术
    • 激光半主动导引头光学系统设计与分析

      2018, 48(12):1536-1540.

      摘要 (232) HTML (0) PDF 0.00 Byte (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光半主动导引头作为一种精确制导的方式,已经在实战中得到广泛的应用。导引头通过对探测器上获取的激光信号进行数据处理以获取目标的位置信息,因此导引头获取激光光斑的能力将会直接影响导引头跟踪目标的性能。本文基于单四象限探测器的工作原理,根据导引头的设计指标,对光学系统的焦距及获取光斑的大小进行分析,应用ZEMAX软件对光学系统进行设计和优化。并从光斑大小、系统畸变和光斑能量分布均匀性等角度对光学系统的性能进行评价。根据评价结果可知该光学系统满足设计要求,获取的光斑质量较好。

    • >图像与信号处理
    • 基于卷积神经网络的空中红外飞机检测

      2018, 48(12):1541-1546.

      摘要 (245) HTML (0) PDF 0.00 Byte (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:在传统的空中目标检测算法中,需要进行人工设计特征来满足不同天空背景下的目标检测需求,对未来防空作战体系要求的自动化和智能化提出了挑战。为此本文在防空武器成像系统应用背景下,参照PASCAL VOC2007数据集格式建立了空中红外飞机数据集,将基于卷积神经网络的Faster R-CNN算法与R-FCN算法应用到空中红外飞机检测问题中,其次在Caffe框架平台下利用Faster R-CNN+VGG16/ResNet-101模型、R-FCN+ResNet-101模型,分别对自建数据集中测试集进行了检测。实验结果表明,在应对远距离弱小目标、云层遮挡、对比度低、目标截断等较难检测情况时,Faster R-CNN和R-FCN算法均能够有效地检测出空中红外飞机。本文良好的检测效果为解决空中红外飞机检测问题提供了更加简洁的思路。

    • 基于卷积稀疏表示的红外与可见光图像融合

      2018, 48(12):1547-1553.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 0.00 Byte (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:稀疏表示是以块为单位进行编码的,因此破坏了图像块间的相关性。针对上述问题,提出了基于卷积稀疏表示的红外与可见光图像融合算法。该算法采用交替方向乘子算法(ADMM)求解非下采样轮廓波变换(NSCT)域强边缘子带的卷积稀疏系数,完成特征响应系数的融合。同时,采用脉冲耦合神经网络(PCNN)模型的点火图完成NSCT域高频子带的融合。实验结果表明:该算法解决了稀疏表示的“块效应”问题,同时又兼具PCNN模型的视觉特性,可以有效地捕捉源图像的特征信息。另外,在主观视觉评价和客观质量评价方面均优于现有算法。

    • 基于五帧差分和模板匹配的运动目标检测识别

      2018, 48(12):1554-1560.

      摘要 (262) HTML (0) PDF 0.00 Byte (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对帧差法和背景差分法检测运动目标准确率低,自适应能力弱等缺陷,提出了一种改进五帧差分法与背景差分法和模板匹配相结合的运动目标检测和识别算法;通过改进的五帧差分和背景差分法融合的算法从视频图像序列中检测出运动目标;利用形态学方法去除噪声,改善运动目标提取效果;在Harris算法提取图像匹配特征值的基础上角点配准,提高图像识别的准确率,通过提取目标特征与自适应模板图像进行特征匹配的方法实现了目标检测识别和跟踪。仿真结果和实验表明该方法有噪声和部分遮挡的运动目标有良好的检测识别效果,识别率达到了95%。

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