摘要:研究高能激光系统试验机建设中的关键技术,以期推动机载高能激光的发展。研究了试验飞机在航空科技领域的作用和地位,并以美国典型的X试验机、F22和F35航电它机进行说明；阐述了试验机在机载高能激光发展中的重要性和必要性,并分别研究了美国、前苏联和以色列机载高能激光武器试验机建设特点,包括已试飞的和规划中的；总体分析了试验机建设过程中关键技术识别、技术成熟度分析、试验机设计、试验机改装和测试记录等关键技术点。

摘要:复杂背景中的红外弱小目标因亮度低、尺寸小、可用特征少而难以检测。如何在检测中抑制背景杂波、提高目标信噪比成为该领域的研究热点与难点。本文对基于人类视觉系统对比度机制的小目标增强与背景抑制技术的演进和性能进行了归纳与分析。局部对比度测度窗口由单尺度向多尺度,乃至动态或自适应尺度的发展,满足应用中对未知尺寸小目标同步快速检测的需要；局部对比度测度计算方法由简单到复杂、依据低阶信息到采用高阶信息的变化,有利于更全面地抑制复杂背景、进一步增强目标。因此,将成为未来人类视觉对比度机制小目标检测算法的发展方向。

摘要:针对激光投影出现的色均问题,本文首先对照明主体进行了设计,通过加入反射镜增加蓝光光程,缩短绿光光程,并在不同位置加入扩散片实现对色均的降低,并在此照明主体的设计之上,完成整体激光投影显示系统的设计,通过仿真搭建激光显示系统来研究三基色光源通过不同角度,类型,位置的动态/静态扩散片后所成图像的色均问题,并依据仿真结果进行实验。仿真以及实验结果表明,色均明显降低,搭配Diffuser 2高斯2°情况下色均小于001,照度均匀性大于93,达到行业领先水平。

摘要:由于在野外环境下船舶结构特点及激光雷达测量视野限制,所获取的点云图像存在特征匹配错位和缺失现象,导致经典的配准算法精度较低。在分析点云结构特点和目标运动轨迹的基础上,提出一种基于目标结构和运动轨迹的配准算法。在对待配准点云进行预处理后,通过结构特征的引入解决了迭代最近点法(Iterative Closest Point,ICP)算法特征匹配错位陷入局部最优解的问题；在此基础上利用得出的主体变换矩阵求解出目标的运动轨迹,并根据运动轨迹对缺乏有效特征的点云进行配准同时校准主体点云。实验结果表明,以米为点云坐标单位,相比于ICP和4PCS+ICP方法,所提出方法在船舶点云配准上的均方误差(Mean Square Error,MSE)降低了02左右。

摘要:激光引信易受到气溶胶的干扰,造成引信的虚警,对激光抗气溶胶干扰的研究一直是亟待解决的难题。大气环境中气溶胶的组分是多样的,因此研究不同材质气溶胶的激光回波具有重要意义,而烟雾和云雾是不同材质气溶胶的典型代表。本文基于Mie散射理论和蒙特卡罗随机逻辑方法,分别建立了激光烟雾、云雾单次和多次散射模型,对比分析了不同脉冲宽度10ns、20ns和50ns的光束、不同材质气溶胶烟雾和云雾、不同散射次数的回波特性,得到了不同脉冲宽度激光在不同材质气溶胶下的散射回波规律。仿真结果表明:激光发射脉冲宽度越小和气溶胶能见度越大,目标回波和气溶胶回波的区分效果越好；激光在云雾中的透过率高于烟雾,反射率低于烟雾；激光在烟雾中的衰减度高于云雾。该结论可为研究激光引信在气溶胶环境下后向散射回波特性和提高抗干扰能力提供了研究思路。

摘要:量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑制背景噪声,极大提高了检测灵敏度。系统以波长为6328nm的连续激光作为信标光,精确调节合束镜和反射镜之间的角度,保证信标光束与四台量子级联激光器发出的中红外激光光束同轴,实现光源可视化对瞄。光源穿过开放光路中尾气后的光强信号被红外探测器所采集并转换为电信号,经I/V放大后,通过锁相放大器将与被测气体浓度成正比关系的二次谐波分量提取出来,实现对一氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳及二氧化碳四种尾气组分同时检测并避免相互干扰。经测试,系统探测信号与气体浓度表现出极强的相关性,系统动态测试的相对误差绝对值小于5,检测光程可达16m,至少满足三车道同时检测。

摘要:为了获取生产线上无序且被遮挡的工件的准确位姿,为后续机械臂对工件特定部位的抓取提供支持,本文使用高精度三维激光扫描仪扫描生产线上无序摆放的工件,然后对原始点云先后采用Voxel Grid降采样、平面分割和DBSCAN聚类,分割出单个工件点云,再用K4PCS粗配准和kd tree加速的GICP精配准方法,将工件实际点云与标准的点云模板(由工件的机械设计图转化而来)进行配准,最终得到了两者之间精确的位姿变换矩阵,进而获得工件摆放的准确位姿。为了验证论文提出方法的有效性,对生产线上3组形状不同工件的摆放位姿进行了测试。结果表明,该方法对于不同形状的工件摆放位姿都有很好的求解精度(误差≤3mm)。[HJ]

摘要:本文采用纯度为99999的颗粒状ZnSe为基质材料,纯度为99998的FeSe粉末为掺杂物,通过HPVB法生长了Fe2+:ZnSe晶体,晶体尺寸达Φ 508mm×120mm。采用电感耦合等离子发射光谱仪测试了Fe2+:ZnSe晶体样品中铁离子掺杂浓度为3048×1018cm-3。采用粉末XRD衍射仪测试了Fe2+:ZnSe晶体样品的X 射线衍射谱,其衍射谱与基质ZnSe样品衍射谱匹配度达92。采用UV/VIS/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe2+:ZnSe晶体样品的透过谱图,透过谱在波长30μm处出现了明显的Fe2+离子吸收峰。采用294μmEr:YAG激光器为泵浦源抽运尺寸为10mm×10mm×4mm的Fe2+:ZnSe晶体样品,重复频率为100 Hz时,激光能量输出达12mJ,输出波长调谐范围395～415μm。

摘要:在二极管泵浦的固体激光器中,由于泵源的输出波长具有温漂特性,造成了与激光晶体吸收光谱的匹配性问题,使得泵浦效率降低,影响固体激光器的输出能量。为了避免该影响,项目组采用拓宽发射光谱覆盖范围的设计思路,开展了宽光谱平面阵列的研制工作。本文分别完成了6芯平面阵列的建模、阵列中心波长的设计、以及基于高斯光谱模型的双波长叠加的仿真工作；同时采用(20nm、24nm、28nm、32nm)四个波长间隔的芯片进行了实验验证。结果表明:在波长间隔为20nm和24nm时,叠加后光谱呈现单一峰状态；在波长间隔为28nm和32nm时,叠加光谱呈现峰谷分布,相应峰谷比的测试值分别为103和114,设计仿真与实验结果基本一致。本文为宽光谱阵列激光器非温控泵浦结构的量化计算提供了思路。

摘要:受热红外成像方式限制,交通场景下红外图像存在对比度低、目标尺度和姿态的多样性以及目标之间的相互遮挡问题,从而造成检测精度下降,部分目标出现漏检、误检的情况。本文在YOLOv5s的基础上提出一种改进算法:在数据处理方面,使用AHE算法对训练集图像进行部分数据增强；在模型改进方面,通过引入跨域迁移学习策略、插入通道注意力机制SENet、改进损失函数GIoU为α-CIoU对YOLOv5s进行改进。并通过消融实验的方式,在自制数据集上对夜间道路环境下的电动自行车驾驶行为进行检测。实验结果表明,改进后的算法对单人驾驶电动自行车行为检测的平均精度达到了959,比YOLOv5s的检测精度提高了31；对载人驾驶电动自行车行为检测的平均精度达到了884,比YOLOv5s的检测精度提高了95；总类别检测的平均精度达到了922,比YOLOv5s的检测精度提高了64,有效降低了红外目标漏检、误检的概率。

摘要:在图像融合领域,现有的基于卷积神经网络(CNN)或Transformer架构的方法存在两个局限性:首先,浅层纹理特征与深层语义特征之间无法有效聚合；其次,红外与可见光特征的权重比例无法自适应变化。本文提出一种引入特征交互的红外与可见光图像自适应融合方法。首先,构建一种基于Transformer的特征交互模块,聚合跨尺度特征信息,增强特征表达能力。其次,设计一种融合模块,自适应地调整特征权重比例。所提出的融合方法通过两阶段训练策略完成。第一个阶段,应用创新的特征交互概念训练编码器,增强特征表达,重建特征图像。第二个阶段,基于设计的权重自适应调整模块训练红外与可见光特征融合任务。公开数据集的实验结果表明,与现有方法相比,本方法在主观和客观的评价方面均优于其他典型方法。

摘要:点目标探测系统是探测与测量系统,要保证弱目标高信噪比并且可同时探测不同强度的目标,实现大动态范围高灵敏度探测。传统成像系统通过切换探测器积分电容和改变积分时间无法同时兼顾信噪比与动态范围。针对采用模拟TDI红外探测器的扫描型红外点目标探测系统,本文综合考虑弱目标与背景杂波的辐射强度,提出红外探测器采用TDI累加不平均输出方案,提高相机信噪比,以及图像信噪比,从而提高弱目标探测能力。同时提出TDI累加输出与单像元输出自动选择方案解决累加不平均方案带来的系统动态范围变小问题。结合观测图像需求,给出了探测系统输出响应归一化的方法,最后通过实验测试,验证了系统设计方法的正确性。

摘要:研究了大气湍流信道下无人机全光中继(optical amplify and forward,OAF)激光通信的误码率性能。为了减小大气湍流的影响,改善系统的误码率性能,同时实现较远距离的数据下传,本文基于掺饵光纤放大器(Erbium Droped Fiber Amplifier,EDFA)和光学硬限制器(optical hard limiter,OHL)结合的无人机平台,同时采用高空水平传输和单输入多输出(single inputmultiple output,SIMO)技术斜程传输的两跳中继模式。在基于正态分布和双伽马(Gamma Gamma)湍流模型下,分析了指向误差、中继距离、天顶角、束散角及平台高度等对误码率性能的影响。仿真结果表明,无人机OAF系统可以有效改善较远距离通信的数据下传误码率性能；当发射功率Pt=19dBm,阈值功率Pth=-31dBm,N=3时,最优发散角为08～12mrad,天顶角控制在45°内时,可以在6km的中继系统中得到10-6系统误码率性能。

摘要:为了提高周界入侵事件的识别率,本文提出一种基于超弱光纤光栅(UWFBG)阵列的光纤周界入侵事件识别方法。该方法通过变分模态分解(VMD)将入侵信号进行分解,然后选择最佳分量并提取其多尺度模糊熵(MFE),与信号过零率(ZCR)相结合构造特征向量,将其输入到Sigmoid函数拟合的支持向量机(SVM),实现对晃动、剪切、刮风、下雨和无入侵5种不同的事件的识别。实验表明,该方法可以准确识别5种常见的事件信号,平均识别率达到98。此外,该方法可以在输出各入侵事件类别的同时输出各类事件发生的概率值。

摘要:分析了强反射源阳光反射干扰效应,并利用精密转台、镜面反射装置和空地成像设备实测了干扰效应。实测显示:阳光反射干扰效应像素数可达镜面理想成像像素数20倍；较强的干扰效应及闪烁,对空地成像设备稳定跟踪造成较大影响。全流程的外场阳光反射干扰实验实现难度较大；本文提出和实现了基于实测阳光干扰效应,仿真包含背景、目标和干扰的场景图像注入空地成像设备获取跟踪制导数据,将数据代入弹道计算模型的实验方法。最后分析了阳光反射对空地成像设备最终干扰效果。当10km干扰有效,落点误差大于450m；5km干扰有效,落点误差大于25m,被保护目标需采取一定的措施；若干扰距离不小于10km,即使人在回路重新锁定目标,落点误差大于110m。本文对空地成像设备抗阳光干扰算法改进和抗干扰能力评估具有一定的借鉴意义。

摘要:微透镜阵列是微光学元件典型器件之一,广泛的应用于光束整形、精密测量、光学成像等场景。本文研究了微透镜阵列扫描成像系统的工作机理,并重点分析了影响成像质量的光场衍射效应和杂散光串扰,完成了微透镜阵列扫描成像系统衍射效应的推导与仿真,揭示了衍射效应与焦距及子单元孔径之间的关系,为微透镜阵列扫描成像系统的实际应用提供了导向,并为微透镜阵列的光束控制应用提供理论支撑,为微透镜阵列的建模、设计等提供依据。

摘要:在激光装置实验中,通过小孔成像原理可获取黑腔靶中发射的X光图像的时间积分。提出一种3倍放大的新型成像设备用于集束实验,通过在与靶轴线夹角30°方向安装带多层镜选能的成像设备从而获取低能和高能段的X光时间积分图像,观察腔壁的再辐射现象。开展了用于集束实验针孔相机的研制工作,包括光路设计与结构设计,通过离线进行测试,在线实验进行打靶考核。进行成像光路仿真,模拟计算了两种镜子的选能效果,并通过光路仿真得到了多层镜、滤片和谱分布对成像结果的影响。采用FLASH对实验辐射场分布进行仿真,作为成像仿真的输入。最后,将此设备获取的成像结果与仿真计算得到的结果进行比较,实验结果与仿真结果基本一致,得到了X光信号强度的分布情况,获取了理想的实验数据,加深了对内部物理现象的理解。由此,建立了针孔成像的仿真能力,能够对成像结果进行预判,指导针孔相机的设计。

摘要:构造含金属银缺陷的光子晶体模型(AB)mAGA(BA)m,利用传输矩阵法理论,通过计算机计算仿真的方式,研究了金属银缺陷对光子晶体光吸收特性的增强效应,发现当光子晶体中引入金属银缺陷后,光子晶体的光反射率和吸收率均得到增强。在400～1400nm范围内,平均反射率增强到9387,平均吸收率增强到613,且吸收率大小和位置可调。随着周期数m或B介质层厚度dB增大,光子晶体的光吸收率均得到增强,当m=5时吸收率高达9872,当dB=11852nm时吸收率高达9959,且吸收峰的位置随m增大向短波方向移动,但随dB增大向长波方向移动。随着光入射角度θ增大,光子晶体的光吸收率先增强到极大值后再逐渐减弱,且吸收峰的位置随入射角θ增大向短波方向移动。随着A介质层厚度dA增大,光子晶体的光吸收率减弱,当dA=7322nm时吸收率为9872,且吸收峰的位置随dA增大向长波方向移动。含金属银缺陷光子晶体的光吸收特性,可为新型光学吸收器、太阳能电池、滤波器和全反射器等材料研究和选择提供理论参考。

摘要:研究基于多波段激光数据聚类的电力屏柜压板状态图像位姿解算方法,提升电力屏柜压板状态图像位姿解算精度。利用激光传感器采集电力屏柜压板激光图像,采用自相关算法分类激光图像的多波段激光数据属性,利用多波段激光数据聚类方法对电力屏柜压板激光图像实施降维处理。从降维后的电力屏柜压板激光图像中,通过确定电力屏柜压板有效面积、有效尺寸以及有效形状,提取电力屏柜压板的形态特征。依据提取的电力屏柜压板形态特征,利用空间坐标变换关系,实现电力屏柜压板状态的位姿解算。实验结果表明,该方法可以利用电力屏柜压板激光图像的多波段激光数据聚类结果,精准解算电力屏柜压板状态,适用于变电站电力屏柜压板管理中。

摘要:针对地面非合作特种车辆目标红外数据获取难度大、成本高,深度学习网络小样本数据条件下易于出现过拟合、网络泛化能力差等问题,本文以地面车辆红外数据为对象,提出了一种基于几何-特征空间变换的数据增强方法。首先,通过高清红外设备构建了原始地面车辆红外数据集；在此基础上,利用金字塔生成对抗网络(SinGAN)的空间特征重构机制,联合几何空间变换,对原始车辆红外数据进行了增广,并建立了地面目标红外数据集Infrared VOC；最后,利用几种不同深度学习目标检测模型对增强后的红外数据集进行测试,验证了几何-特征空间联合变换方法数据增强的有效性,为地面非合作特种车辆红外数据增强提供了新方法。

摘要:针对分布式光电成像系统采集的红外和可见光图像在配准时易受噪声影响,配准精度不高问题,提出一种基于卷积神经网络深度特征和RIFT局部特征的图像配准算法。首先基于改进的AVIRnet提取待配准红外和可见光图像的卷积深度特征,利用深度特征进行初匹配,得到初步的空间关系；然后在重叠图像区域内提取RIFT特征点；最后对局部特征点进行修正,得到最终的匹配点对,估算出精确的变换矩阵。实验结果表明:本文方法通过深度特征和局部特征两次匹配,对非线性辐射差异具有不变性,满足了分布式光电红外和可见光图像配准的精度要求。

摘要:激光点云是3D传感器的输出,且对它的语义分割任务是理解真实世界的基础。基于图卷积的点云分割网络在许多场景下都展现了优异的性能。然而,现有的图卷积方法存在部分问题:点云局部表示的能力未得到加强,忽略了全局几何信息,并且聚合操作只保留局部最大响应值信息,而次最大值信息丢失。为了处理这些问题,本文提出GRes Net网络。利用局部几何加强(Local Geometry Augment,LGA)模块,使网络对Z轴具有旋转不变性,以便加强点云局部信息表示；采用全局几何特征(Global Geometry Feature,GGF)模块,计算局部与全局的球体体积比,将其与坐标特征X进行连接,使全局几何信息特征得以保留；通过多个对称聚合操作将局部信息多方面地保留；网络中每层都使用残差操作,将上一层信息传递到下一层,以及利用反向残差模块(Reversed Residual MLP,RevResMLP)挖掘更深层次的语义信息。本文在S3DIS数据集上进行语义场景分割实验,验证网络分割的性能。实验结果表明该方法在分割精度上达到61,相比于基准网络DGCNN提高14,有效地提高了模型性能。