• 2021年第3期文章目次
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    • >综述与评论
    • 工程伪装效果评价指标体系构建问题分析

      2021, 51(3):259-264.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 991.95 K (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:军事侦查手段的快速发展,以及工程伪装效果评价方法的多样化,导致评价结果的可信度降低。基于不同评估模型评价同一工程的伪装效果,可能会得到相异的评价结果。如何构建一套统一的工程伪装评价指标体系及评价准则,提高评价结果的权威性,一直是伪装领域的科研难题。文章系统介绍了当前各种工程伪装效果评价方法,并以指标体系构建中的关键问题分析为出发点,探讨了如何科学构建工程伪装效果评价体系,并提出了一种较为客观的构建思路。

    • 外延型InSb(InAlSb)探测器工艺分析

      2021, 51(3):265-273.

      摘要 (14) HTML (0) PDF 2.88 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合相关文献对近年来InSb基MBE外延InSb(InAlSb)材料工艺及器件性能进行了梳理分析和总结,对还存在的问题进行了探讨。InSb基外延材料(尤其是InAlSb)确实具有低暗电流、噪声抑制、高工作温度和温度稳定性优势,但材料中存在的较多缺陷影响了探测器的信号电流、探测率、响应率和电阻。分子(原子)氢脱氧技术、生长温度和V/III比等工艺参数优化可以降低材料表面缺陷,提高像元的均匀一致性;继续优化材料结构和掺杂,可以提高探测器的信号响应和工作温度;继续优化刻蚀等器件工艺可为外延型大面阵焦平面阵列制备奠定基础。

    • >激光应用技术
    • 刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微结构

      2021, 51(3):274-278.

      摘要 (19) HTML (0) PDF 1.23 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅基三维微纳结构在红外成像与探测方面具有重要的应用价值。然而,受加工技术的限制,硅基复杂面型三维微纳结构的制备仍然是一个难题。本文提出了利用刻蚀辅助激光灰度改性技术制备硅基三维微纳结构。利用激光改性制备的硅的氧化层作为刻蚀掩膜,经过刻蚀实现灰度图形向衬底的转移。研究发现,氧化层的抗刻蚀能力可以通过激光加工参数进行调控,例如,激光功率和扫描间距。通过编程化设计的局部调控的抗刻蚀氧化层图形,刻蚀后实现了台阶状、斜面及曲面复杂三维微结构的可控制备。另外,验证了该技术在特殊面型硅基微光学器件制备中的可行性。

    • 基于改进卡尔曼滤波的激光补给无人机跟瞄方法研究

      2021, 51(3):279-284.

      摘要 (20) HTML (0) PDF 1.08 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光供能为无人机长时间工作提供了保障,但是激光供能对捕获、跟踪和对准(APT)系统具有较高的要求。本文针对无人机距离地面补给站远、激光跟踪延迟、无人机供给能量不足等问题,提出一种基于自适应卡尔曼滤波算法,采用当前统计模型构建,通过残差检测对无人机模型进行实时的修正,加快位置更新速度,实现激光对无人机的最优跟踪。经过仿真表明,传统卡尔曼滤波算法的误差角度在0.2°左右,本方法的误差角度在0.1°以内,能实现较好的跟踪效果。

    • 基于注意力机制的实时车辆点云检测算法

      2021, 51(3):285-291.

      摘要 (22) HTML (0) PDF 1.55 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有激光点云目标检测效果、实时性差的问题,提出了一种基于注意力机制的实时车辆点云检测算法。本文所提出的检测算法将注意力机制算法与YOLOv3相结合,利用注意力机制对点云鸟瞰图的特征进行权重分配,以学习不同通道和空间下特征的相关性,并通过CIOU loss 和Focal loss来改进检测器的损失函数。实验结果表明基于注意力机制的车辆点云检测算法检测速度可达30帧/秒,车辆目标的平均检测精度达到了92.5 %。并且在实车数据测试中,该算法能快速准确的对一定范围内车辆进行准确识别,并且达到实时检测效果。

    • 激光熔覆试件疲劳过程磁记忆检测试验研究

      2021, 51(3):292-301.

      摘要 (16) HTML (0) PDF 2.07 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用金属磁记忆检测技术对激光熔覆试件进行应力评价。对激光熔覆试件进行疲劳试验,检测不同疲劳周次试件表面的磁记忆信号法向分量Hp(y)和切向分量Hp(x),观察不同疲劳周次的磁记忆信号特征,分析法向分量梯度偏离程度R随着疲劳周次N增加的变化规律。结果表明:随着N的增加,Hp(y)曲线均呈顺时针旋转,R值先缓慢增加、后迅速陡增;运用R值作为参量将熔覆试件的损伤程度划分为三个等级,确定试件的安全阈值分别为2.82和9.4。当R值达到9.4的阈值时,试件处于临界断裂状态,应及时干预,确保其安全服役。基于磁弹性效应和裂纹扩展磁机械效应探讨了熔覆试件应力的磁记忆评价机理。

    • 高斯光束和超高斯光束在空气介质中的成丝特性研究

      2021, 51(3):302-305.

      摘要 (21) HTML (0) PDF 1016.71 K (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了入射激光光束空间形态对飞秒激光光丝的影响。系统地比较了高斯光束和超高斯光束在空气介质中形成的光丝的特性。理论研究结果表明,在相同的条件下,相比于标准高斯光束,超高斯光束在轴上位置处更有利于获得高的钳制光强以及等离子密度。该研究结果表明,通过改变入射光束空间形态可以实现对光丝特性的调控。在实验上,该方法可以简单地通过在光路中插入圆形光阑,或者利用空间光调制器将传统的高斯光束转变为超高斯光束。

    • 距离选通水下激光成像作用距离简化核算方法

      2021, 51(3):306-310.

      摘要 (11) HTML (0) PDF 1.03 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:距离选通水下激光成像技术通过控制成像模块的阴极快门时间,从时域上屏蔽大部分可进入成像模块的光信号,能有效抑制水体后向散射对激光成像系统探测性能的影响,提高作用距离。距离选通水下激光成像设备的作用距离与水质条件有关,文章给出了一种关于作用距离的有效简化计算方法,根据该方法,可得出设备在不同水质的作用距离。

    • >激光器技术
    • 端面泵浦Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器

      2021, 51(3):311-315.

      摘要 (12) HTML (0) PDF 1.09 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种激光二极管端面抽运的Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器,研究了其激光输出特性。建立了Yb∶YAG陶瓷表层掺杂板条激光输出模型,理论分析了Yb∶YAG陶瓷板条的输出能力。在谐振腔实验中,采用2 Hz低重频、抽运脉宽为1 ms的激光进行双端端面抽运。单脉冲总能量达到10 J时,获得了3.035 J的单脉冲激光输出,其光光转换效率为30.4 %,最大斜率效率为42.0 %。

    • 超短光纤光栅刻写及其切趾方法研究

      2021, 51(3):316-320.

      摘要 (12) HTML (0) PDF 1.22 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:常用的光纤光栅的栅区长度为厘米量级,影响了其在非均匀物理场测量的应用。将光栅的栅区长度压缩到百微米以下,可以解决非均匀场的测量和光谱变形的问题。本文通过设置狭缝光阑以及调节掩模板与光纤之间的距离,实现了光栅有效长度的大幅度缩短,刻写出长度分别为0.1 mm、0.2 mm、0.5 mm,3 dB带宽为7.9 nm、4.2 nm、2.1 nm,反射率为5 %、10 %、30 %的超短光栅,通过调节掩模板与光纤的距离,实现了栅区长度为0.05 mm,3 dB带宽为14 nm的超短光纤光栅的刻写。本实验采用单缝衍射的方法来控制光束强度的分布,从而对光栅进行切趾,此方法可以实现边模抑制比大于30 dB、长度为0.5 mm的光栅刻写。

    • 高稳定度光纤耦合半导体激光器恒流源电路设计

      2021, 51(3):321-327.

      摘要 (7) HTML (0) PDF 1.27 M (80) 评论 (0) 收藏

      摘要:光纤耦合半导体激光器多用作高功率光纤激光器的泵浦源,它对电流波动十分敏感,为了确保其波长与输出功率的正常,设计了一款高稳定度恒流源电路。此恒流源电路采用闭环反馈控制,使MOS管工作在放大区来输出恒定电流,采用带有透孔的厚膜电阻作为采样电阻,其耐压高、阻值范围宽、散热能力强,大大提高了恒流源电路的稳定性,电路实现0~20 A电流可调。鉴于一般恒流源电路启闭时间较长,此电路在运放与MOS管之间加入晶体管来放大信号,缩短电路启闭时间,同时在设计中增加模拟开关电路来精确控制信号。经实验测试,此恒流源电路开启、关闭耗时较短,分别是4.5 ms与6.5 ms,恒流板结构散热能力较强且稳定,耐高温性好,电流稳定度较高,达到10-3量级,使用此电路设计的电源作为光纤耦合半导体激光器的激光电源时,激光器的中心波长与输出功率均较为稳定。

    • >红外技术及应用
    • 高超声速再入目标动态红外辐射特性修正计算

      2021, 51(3):328-332.

      摘要 (9) HTML (0) PDF 1.17 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高超声速目标的红外辐射特性计算困难的问题,提出一种修正的工程计算方法。在传统气动加热工程计算方法基础上,考虑高超声速大气环境的动态影响,采用大气高度作为修正因子,构建高超声速再入飞行器目标表面气动加热的温度动态变化算法,并对典型飞行条件下的高超声速目标红外光谱辐射特性进行了计算分析。

    • 小径管内壁缺陷的涡流热成像定量检测

      2021, 51(3):333-338.

      摘要 (16) HTML (0) PDF 1.42 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:管道内壁腐蚀对化工企业的安全生产造成重大隐患,因此对于内壁腐蚀缺陷深度的预估极其重要。本文采用涡流热成像技术对内壁不同深度的腐蚀缺陷进行检测与评估。利用COMSOL建立不同深度缺陷的3维有限元模型,提取不同深度缺陷在冷却阶段温度信号,并进行数据归一化处理,分析缺陷深度对于热传导影响。同时,通过实验对数值模拟分析结果进行验证,并提出以瞬态温度衰减信号的积分值为特征量预估腐蚀缺陷的深度。结果表明:缺陷深度越深,冷却阶段温度衰减速率越快,瞬态温度衰减信号的积分值越小。对于壁厚4 mm的小径管,可以从原始热图像中可识别直径6 mm,最小深度为1.5 mm 腐蚀缺陷。

    • >红外材料与器件
    • 中波10 μm小间距原位集成微透镜技术

      2021, 51(3):339-342.

      摘要 (13) HTML (0) PDF 1.15 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:原位集成微透镜能够在不改变封装结构的情况下,实现对入射光的汇聚效果,有效提升信号并降低串音,对于中波10 μm小间距碲镉汞焦平面探测器的性能提升具有重要意义。本文设计并制备出了10 μm小间距原位集成微透镜,成功实现了信号增强效果,器件的噪声等效温差(NETD)得到有效降低。

    • >光电技术与系统
    • 光电转塔自动搜索跟踪监视低小慢目标控制方法

      2021, 51(3):343-348.

      摘要 (10) HTML (0) PDF 1.49 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:对低小慢目标的自动搜索跟踪监视具有重要的意义,针对目前对光电探测低小慢目标自动化程度低的问题,提出一种对低小慢目标实现全自动搜索跟踪监视的光电转塔控制方法。在雷达系统发现低小慢目标并给出目标的预测地理位置后,光电转塔内的传感器自动控制系统会自动控制可见光传感器和红外传感器视场将目标以合适的大小显示在图像中,并且自动调焦使目标清晰;光电转塔运动自动控制系统会控制转塔对准目标预测点,控制图像处理器检出低小慢目标,将目标拉到图像中心显示、持续跟踪并识别。试验结果表明该方法可以在多种天气条件下全自动实现对多种低小慢目标发现、自动跟踪监视、识别,实现了系统全自动化工作。

    • 基于FPGA的循环不重复码研究

      2021, 51(3):349-352.

      摘要 (17) HTML (0) PDF 1.54 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:对激光信号进行有效的编码,可以减弱敌方干扰的效果,传递大量的战场信息,从而使军演更加贴近实际战场。文中详细地介绍了循环不重复码的基本编码原理。使用FPGA技术实现了发射编码激光脉冲的功能和接收编码激光脉冲的功能,通过modelsim进行了功能仿真,仿真结果表明发射模块和接收模块能成功发射和接收编码激光脉冲,从而实现战场上信息的传递。使用FPGA技术提升了战场信息传输的实时性,同时循环不重复码具有更好的抗干扰能力。

    • >光纤及光通讯技术
    • 两路微振动信号的光纤F-P腔干涉测量

      2021, 51(3):353-357.

      摘要 (14) HTML (0) PDF 1.16 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:法布里-珀罗(F-P)腔传感器结构简单,复用能力强,对导致其腔长发生变化的物理量灵敏度高,在超精密测量领域日益受到重视。为了使用一套光纤F-P腔测量两个目标,设计了两路反馈信号光纤F-P腔干涉系统,同时开展两路微振动信号测量。对两路微振动反馈F-P腔干涉信号,经多次取包络分解,得到了高、低频信号频谱,进而计算出待测目标振幅。实验结果表明,通过低频信号恢复待测目标振幅的误差为1.32 %,通过高频信号恢复待测目标振幅的误差为6.63 %。该方法有效实现了两路反馈光纤F-P腔干涉信号的分离,拓展了测量通道,提高了抗干扰能力。

    • >光电对抗
    • 烟幕干扰对红外成像导引头命中概率影响

      2021, 51(3):358-362.

      摘要 (18) HTML (0) PDF 1.12 M (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:烟幕干扰是一种重要的无源干扰手段,在对抗红外成像制导武器中发挥重要作用。针对烟幕干扰对红外成像制导导弹命中概率影响研究不足,提出烟幕干扰下导弹命中概率计算方法。给出烟幕干扰模型,分析烟幕透过率,介绍烟幕干扰试验情况,得到烟幕能有效干扰红外成像制导系统的结论,重点推导出烟幕干扰下红外成像制导系统命中概率计算式,仿真结果表明,烟幕干扰下红外成像制导导弹命中概率受烟幕浓度、烟幕厚度、跟踪精度和攻击距离的影响较大,为直观评估烟幕干扰红外成像制导导弹的效果提供参考。

    • >图像与信号处理
    • 基于椭圆斑点序列图像估测清晰成像的方法

      2021, 51(3):363-370.

      摘要 (8) HTML (0) PDF 1.36 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用透镜成像的单目视觉测量模型进行位移测量时,需要知道清晰成像斑点的中心坐标。当物体发生位移时,为了获取清晰成像斑点,需要调整透镜位置,使其服从透镜成像规律。但是由于透镜制造缺陷,其焦点不是理想的一个点,而是一段小区域,当成像接近清晰时,通过微动调整透镜位置,成像清晰程度基本不变,这就是成像的不敏感区域,又称死区,因此要想获得清晰的透镜成像位置变得十分困难。为了解决这一问题,本文提出了一种基于斑点序列图像估测清晰成像位置的方法,即分别获取透镜不同位置下的斑点图像,通过图像处理得到斑点图像短径和中心坐标,根据理论推导的解析模型,对椭圆短径分成两段拟合,求取交点位置,该交点位置即为估测的清晰图像位置。最后通过实验,将透镜调整至估测的清晰图像位置并获取图像,采用边缘梯度检测和像素均值检测,验证了该位置就是清晰的透镜成像位置。

    • 基于恒比鉴别和小波变换的脉冲激光雷达成像

      2021, 51(3):371-378.

      摘要 (17) HTML (0) PDF 1.77 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升脉冲激光雷达的成像性能,减小杂波对雷达成像的影响,本文提出了一种将恒比鉴别算法和小波变换算法相结合的复合算法。利用由激光脉冲发射、杂波干扰、激光脉冲接收和生成目标图像构成的仿真模型,分别使用恒比鉴别算法,小波变换算法,恒比鉴别和小波变换的复合算法生成激光雷达图像。同时为了进一步提高新复合算法的性能,提出了一种基于新型的阈值函数的小波变换算法与恒比鉴别结合,生成激光雷达图像。 仿真分析的对比结果表明,基于恒比鉴别和小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为9.5508,基于恒比鉴别和改进小波变换的复合算法的雷达图像的均方误差为7.9065,均方误差小于其他算法,从而证明了新复合算法在杂波识别方面具有更好的性能。

    • 融入曲率尺度空间算法的图像配准方法

      2021, 51(3):379-387.

      摘要 (21) HTML (0) PDF 3.25 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足图像配准对于实时性的要求,提出融入曲率尺度空间算法的图像配准方法。首先使用曲率尺度空间算法提取图像角点特征,然后使用改进的加速稳健特征算法生成64维角点特征描述子向量并将描述子向量降维到24维,最后使用改进的相似性距离算法和随机采样一致性算法进行匹配。仿真实验一表明:在图像配准准确度方面与传统尺度不变特征变换算法、传统加速稳健特征算法及其他改进的图像配准方法相当,但在图像配准实时性方面具有一定的优势,仿真实验二通过立体匹配库验证了该方法具有普遍有效性。

    • 时空联合红外小目标检测算法的设计与实现

      2021, 51(3):388-392.

      摘要 (18) HTML (0) PDF 959.75 K (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对小目标检测方法受信噪比影响较大的情况,本文提出了一种时空联合小目标检测方法,通过使用目标的灰度特征,梯度特征,运动特征实现对小目标的检测,并在FPGA平台上完成了硬件实现。实验结果表明,本文提出的算法检测准确性较高,实时性较好,能够实现对红外小目标的实时检测。

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