2019年第2期文章目次

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  • 1  激光导引头关键技术发展现状综述
    陈成 赵良玉 马晓平
    2019, 49(2):131-136.
    [摘要](362) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    激光导引头作为激光寻的制导武器的重要组成部分,是世界各军事强国不断研制与发展的对象。本文在介绍主动和半主动式激光导引头工作原理及特点的基础上,系统梳理了激光导引头若干关键技术的研究现状,指出了激光导引头将朝着抗干扰能力不断增强、多模复合、小型化、捷联式的方向发展。
    2  美国机载激光武器发展-ABL计划
    刘李辉 谭碧涛 张学阳 贺波
    2019, 49(2):137-142.
    [摘要](223) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    介绍了美国机载激光武器(ABL)计划,分析了ABL武器的组成、工作原理、战技指标和作战运用设计,进而从概念设计、技术验证、分系统集成测试和全系统综合试验四个阶段总结回顾了ABL计划的发展历程,最后从技术制约、作战运用、政策变化、运营管理四个方面探讨了ABL计划失败的原因,并从风险控制、关键技术评估、全寿命需求论证与考核等方面给出了研制发展高新技术武器的启示。
    3  空间激光通信发展现状及组网新方法
    任建迎 孙华燕 张来线 张天齐
    2019, 49(2):143-150.
    [摘要](245) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    针对现有无线电方法空间信息传输能力不足问题,简要分析了空间激光通信的优势,重点介绍了国内外空间激光通信的发展现状与计划,研究了空间激光通信的未来发展趋势。针对卫星小型化、网络化的发展趋势,提出了一种基于逆向调制技术的空间激光通信及组网方法。结合我国空间激光通信发展现状与不足,总结并分析了相关领域的关键技术。
    4  QKD系统中基于EA电路的诱骗态实现
    张博文 洪占勇 盛迎接 代云启
    2019, 49(2):151-155.
    [摘要](196) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    使用诱骗态量子秘钥方案可以解决因光子数分离攻击而导致的安全漏洞,保证了长距离量子通信的安全。本文介绍了量子通信的相关原理,通过对电吸收调制电路和激光器驱动电路的设计,精确控制产生了1550 nm波段的窄脉冲,经过内部调制成功制备诱骗态光脉冲,其强度约为信号态光脉冲的三分之一,因激光器的同一性而具有一致的光学特征从而避免了时频窃听,并具有强度可调的优点。
    5  分子散射对星载测风激光雷达Mie通道的影响
    刘延文 孙学金 张传亮 李绍辉 周永波 张日伟
    2019, 49(2):156-164.
    [摘要](221) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    多普勒测风激光雷达利用大气中粒子的后向散射信号谱测量风速,但分子和气溶胶后向散射强度和光谱宽度差异较大,所以在实际测量中需要根据分子和气溶胶的垂直分布情况选择不同的信号。当选择气溶胶散射信号反演风速时,会受到分子散射信号的影响。本文研究了分子散射对星载多普勒测风激光雷达Mie通道风速反演的影响问题,并进行了仿真模拟,结果表明,当直接利用探测器接收到的原始信号进行风速反演时,分子散射信号会增大反演误差;因此基于探测器所有通道上光子数最小的一个通道上的光子全部来自于分子散射的假设,提出了一种减小分子散射信号对Mie通道风速反演干扰的方法,通过模拟表明,利用该方法后,对流层内风速反演精度明显提高,相对误差从原来的20%~30%减小到10%以内,除近地层以外的相对误差小于5%;但平流层内的误差几乎不发生变化。
    6  新型双频相干脉冲压缩测速测距激光雷达
    余杨 眭晓林
    2019, 49(2):165-169.
    [摘要](223) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    激光雷达具有抗干扰能力强、分辨率高、隐蔽性好等优点,已被广泛应用于精密测量、侦察监视、火控、制导等领域。针对远程激光测速测距中回波信号微弱难以检测的现实情况,提出了一种新的双频激光测速测距方法,采用脉冲压缩技术实现信号检测。通过实验,本文对该方法的原理进行了分析与验证。结果表明,该方法可以实现对运动目标的测速与测距。
    7  基于结构光的火炮身管膛线深度检测方法
    邵新杰 丁超 宋彬 朱石坚
    2019, 49(2):170-175.
    [摘要](202) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    本文提出了一种基于结构光的火炮膛线深度检测的方法,介绍了该方法进行检测的光学结构及测量原理。该方法简单实用,标定过程简单可靠,减少了复杂的系统参数的模型的构建。经过实验证该方法能够实现高精度的膛线深度测量,相比于传统的膛线深度检测量方法,该方法拥有更高的检测效率以及更好的检测效果。
    8  Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈位移测量系统研究
    汪晨旭 邓勇 宋健军
    2019, 49(2):176-180.
    [摘要](218) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    对在回馈外腔中插入波片产生的激光双折射外腔回馈相位差现象进行理论分析、仿真以及实验验证,基于该相位差现象搭建Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈的位移测量系统,采用条纹细分计数法对该位移测量系统产生的信号进行细分计数,实现位移的精密测量。将Nd∶YVO4激光器双折射外腔回馈位移测量系统与安捷伦干涉仪进行对比,对比结果表明:该系统的分辨率为26.6 nm,量程为14 mm,线性度为6.223×10-5,标准差为0.372 μm。
    9  固体自拉曼激光器多波长输出研究
    伍锡山 张鹏 周博睿 刘彬 索文凯
    2019, 49(2):181-186.
    [摘要](241) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    实验对比了a切和c切的Nd∶YVO4晶体作为激光晶体时,激光器输出光光谱及输出功率上的区别。设计了一种小型化固体自拉曼多波长激光器,实验证明通过调节倍频晶体BBO的角度,可实现多波长选择性输出及同时输出,并测量了其输出光谱及单波长输出时的功率。
    10  补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究
    魏绍亮 王敬山 韩连伟 冯振威 程奉玉
    2019, 49(2):187-193.
    [摘要](222) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    针对运动强反光体表面温度实时测量困难、精度低这一难点,本文从红外测温原理入手,分析并揭示了红外测温精度易受到被测物体反射率、测量距离、测量环境、红外入射角等因素的影响。根据铝板材加工设备轧辊表面测温实际需要设计了一种利用红外传感器实现对强反光体表面温度点对点测量的方案。通过对测量数据的研究分析建立了一种基于斯忒藩定律的红外入射角度补偿算法,以此减小因红外入射角度变化产生的测温误差。实验结果证明本方法能较好地弥补红外入射角度变化产生的测温误差,提高测温精度。该补偿算法运算简单,适应性强,为改善入射角度变化对测温精度影响提供了新的方法。
    11  双成像云底高测量系统的研究
    杨昳 王小力
    2019, 49(2):194-197.
    [摘要](255) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    云天自动化观测是气象业务发展必然的趋势。现有的云自动化观测仪器,价格昂贵,测量精度差,很难满足气象业务发展的要求,基于双目成像原理的可见光成像测云高和红外成像测云高相结合方案能够很好的解决白天和夜间云高的测量,本文分析了系统作用距离,给出了作用距离、目标辐射温差和大气影响因素三者之间的关系,并与现有云高测量设备进行了对比分析,通过试验实现了云底高的测量。
    12  PBN坩埚生长碲锌镉单晶的性能与缺陷研究
    范叶霞 徐强强 侯晓敏 折伟林 吴卿 周立庆
    2019, 49(2):198-203.
    [摘要](483) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    采用垂直布里奇曼法,利用热解氮化硼(PBN)坩埚生长碲锌镉单晶(CdZnTe),并对晶体进行定向、切割与磨抛制成(111)面碲锌镉晶片。采用傅里叶红外透过光谱仪、红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、X射线衍射仪和X射线双晶衍射仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体的性能与缺陷。研究发现:相比于石英坩埚,采用PBN坩埚生长的碲锌镉晶体单晶率和出片率均大幅增加,孪晶、小角晶界和位错密度明显减少。
    13  碲镉汞高温中波红外探测器的制备研究
    杨朝臣 张冰洁 杜宇 陈晓静 周文洪 刘斌 黄立 张传杰
    2019, 49(2):204-208.
    [摘要](536) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    采用CdTe/ZnS双层钝化工艺制备了640×512@15 μm碲镉汞中波探测器。研究了退火温度对CdTe/MCT界面及CdTe钝化膜质量的影响。经测试表明:本公司制备的碲镉汞HOT中波探测器可以在125 K稳定工作,但与国外的先进技术相比仍存在差距,需要在MCT材料改进和器件加工工艺上继续深入研究,才能提高探测器的工作温度和稳定性。
    14  基于正交试验方法的Si基碲镉汞工艺优化
    葛玉斌 高达 王经纬 王丛
    2019, 49(2):209-212.
    [摘要](217) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    采用正交试验方法优化了Si基碲镉汞分子束外延工艺参数,以缺陷密度和缺陷尺度为评判标准。采用三因素三水平正交试验方法,分别使用生长温度、Hg/Te比、生长速率三个因素作为变化的参数。结果表明生长温度对HgCdTe缺陷影响最大,生长速率次之,Hg/Te比最小。使用正交试验获得的生长参数进行试验即生长温度212℃,Hg流量61 sccm,生长速率为1.5 μm/h,获得的HgCdTe材料缺陷密度控制在500 cm-2以内,平均缺陷直径小于3.5 μm。
    15  谐振式光学陀螺的改进型伺服控制器设计
    孙颖 张成飞 刘文耀 刘俊 唐军
    2019, 49(2):213-216.
    [摘要](235) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    谐振式光学陀螺需要使用激光器频率锁定技术实现其中一路的频率锁定,探测另一路的谐振频率。在实现激光频率锁定后,陀螺系统会受环境因素的影响在锁频环路中产生超低频漂移,传统的比例积分伺服控制器产生的增益不能够抑制该漂移。本文采用一路为传统的比例积分控制器,另一路为低通滤波器与积分控制器,两路共同作用形成新型伺服控制器进行激光器的频率锁定,提高锁频环路的低频增益,抑制锁频路产生的超低频漂移,通过仿真理论证明其可行性,并进行系统测试,测得锁频环路中的Allan方差值为0.005°/s,且锁频路基本无漂移。
    16  烟幕对红外导引头干扰效果仿真研究
    花超 廖守亿 张作宇 李睿 陈海燕
    2019, 49(2):217-221.
    [摘要](178) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    烟幕作为一种重要的干扰手段,在对抗各类精确制导武器的过程中发挥了重要作用。本文从烟幕干扰对导引头的影响机理出发,从烟幕透过率、烟幕自身辐射、烟幕有效遮蔽时间和目标的面积遮挡比四个方面分析了烟幕对红外导引头的性能影响,并结合半实物仿真进行了定量测试,得出了科学合理的试验数据,实现烟幕干扰环境下红外导引头的抗干扰能力准确评估。
    17  大口径标准平面镜主动校正仿真分析
    许映杰 赵琦 李金鹏 焦长君
    2019, 49(2):222-229.
    [摘要](212) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    为了让大口径标准平面镜能在多个不同工作状态下均能保持良好面形,采用主动校正的方法对重力引起的镜面支撑变形进行校正。整个支撑系统由主动校正系统和被动支撑系统组成,通过轴向支撑和侧向支撑相结合的被动支撑方式使标准平面镜保持平衡;当工作状态改变时,通过泽尼克拟合建立刚度矩阵,结合实际测得面形与最小二乘法计算校正力,将得到的相应的主动校正力作为第二级加载在轴向的支撑点上,使镜面面形恢复。仿真结果表明,不考虑镜子本身的加工误差,镜面改变45°时,主动支撑可将重力引起的面形误差从初始的RMS=λ/8(λ=632.8 nm)校正到λ/74;镜面改变90°时,主动支撑能将重力引起的面形误差从初始RMS=λ/6校正到λ/70。这种主动支撑方法能降低大口径标准平面镜在不同工作状态下引起的支撑变形,为大口径标准镜在多种工作状态下都能保持良好面形提供了依据。
    18  基于机器视觉的非球面双远心工业镜头设计
    张欣婷 亢磊 丁红昌 吴倩倩
    2019, 49(2):230-234.
    [摘要](199) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    根据大尺寸零部件精密测量的需求,设计了一套基于机器视觉的非球面双远心工业镜头,有效地代替人眼进行检测。系统采用7片透镜组成的对称式结构,孔径光阑居正中;引入2个新型非球面提高成像质量,并最大程度的减小了系统体积,使系统总长为292 mm。在奈奎斯特频率为50 lp/mm时,调制传递函数MTF值均高于0.6,并进行公差分析,满足成像要求。系统工作距127.3 mm、入瞳直径300 mm、景深80 mm、最大畸变0.005%、远心度小于0.01°,实现了大口径、大景深、低畸变等设计要求,达到了双远心的目的。该系统可广泛应用于航空航天、轨道客车和汽车船舶领域的生产和检测等环节。
    19  一种激光灭火训练系统的光斑检测算法
    万明 王沁飞 茹乐 高山
    2019, 49(2):235-239.
    [摘要](229) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    为有效解决激光灭火训练系统的激光光斑中心检测问题,在分析传统检测方法的基础上,提出了一种简单实用的光斑检测算法。该算法首先对采集图像进行高斯滤波,消除噪点;然后在图像的HSV颜色空间提取白色和红色分量并二值化;其次在待检测点的周围以光斑尺寸大小为依据选取四个参考点构造十字检测窗口,识别光斑区域;最后根据矩形形心计算光标中心。该方法计算简单,无需背景预测,可满足不同背景、不同光照环境下的激光光斑中心检测。实验结果表明了该算法的有效性。
    20  一种多光谱红外舰船图像多级融合方法
    詹维 张健 郭明 马新星
    2019, 49(2):240-245.
    [摘要](218) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    针对复杂背景下多光谱红外舰船目标图像融合问题,根据不同谱段中目标与背景,杂波光谱特性的差异性,结合杂波产生随机性特点和不同谱段信息的相关性,提出了一种红外多谱段图像多级融合算法。首先根据不同谱段信息相互间关系进行融合分级,然后对同一级中图像分别进行NSCT分解,再采用基于局部能量比和基于局部能量加权的方法进行低频系数融合,采用基于尺度方差选大法进行高频系数融合,最后通过NSCT重构得到融合图像。实验结果表明,本文提出的多级融合算法有效保留目标细节信息,增加信息量,利于目标检测。
    21  两组双目立体深度图像信息融合与三维重建方法
    王中任 郭晓康 赵刚
    2019, 49(2):246-250.
    [摘要](123) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    获取工件目标的三维表面与深度信息是实现工业立体视觉应用的关键。提出一种将两组双目视觉系统结合的方法,对随机摆放的工件多方位采集图像并获得目标工件的三维表面点云。其中,两组双目视觉系统会根据NCC(Normalized Cross Correlation)匹配算法产生工作场景的两组视差图像,去噪分割之后对其立体深度信息进行提取,其过程中采用一种新颖的转换方法,视差图像中每个坐标位置的像素点的x、y、z方向的立体深度信息分别被转化为X、Y、Z图像中对应位置上像素的灰度值。采样两组立体深度数据,共同储存到标定完成的参考相机坐标系中达到信息融合的目的。最后,对随机摆放的工业工件进行了的三维重构实验,对于相互重叠、高度、姿势都不同的零件能较好的恢复出清晰的轮廓点云,在重叠区域也能产生较为明显的层次性。
    22  基于显著性和ORB的红外和可见光图像配准算法
    江泽涛 刘小艳 王琦
    2019, 49(2):251-256.
    [摘要](140) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    针对红外与可见光图像配准过程过受灰度差异影响大、特征点难配准的问题,提出基于显著性检测和ORB特征点的图像配准算法。首先利用优化的HC-GHS显著性检测算法得到图像的显著性结构图;其次利用ORB算法在显著性结构图上进行特征点检测,利用泰勒级数筛选出鲁棒性强的特征点,并根据特征点的方向进行分组匹配的策略;最后利用汉明距离实现特征点的匹配。实验表明本文算法能准确实现红外与可见光图像之间的配准,在红外噪声干扰、尺度变化下都具有良好效果。

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