摘要:随着自动驾驶和智能交通系统的快速发展,车载激光雷达已成为这一领域的关键技术。作为自动驾驶核心组成部分,车载激光雷达的高效运作和精确测量对系统整体性能发挥起着决定性作用。本文首先介绍了车载激光雷达的基本概念及其结构特点；随后深入讨论了各种评价参数和硬件参数在评估车载激光雷达系统性能时的重要性及其对系统性能的具体影响,归纳了不同参数的研究进展,最终总结了对车载激光雷达性能优化的一系列设想,并对车载激光雷达的未来发展趋势进行了展望。

摘要:为应对机载定向能武器对空战的影响,需科学研判其发展状态。首先研究了机载定向能武器的基本概念、作战应用场景、优缺点,分析了国外主要机载高能激光、高功率微波武器发展概况,然后对国外在定向能武器发展方面的主要做法进行研究。国外通过前瞻布局、建立完善管理机构、持续投入、重视配套试验设施建设等方式快速推进机载定向能武器的发展,而机载高能激光武器将是最先实现装备的定向能武器,机载高功率微波武器在短期内的主要形式仍是作为导弹、炸弹的战斗部。机载定向能武器应尽早开展装机试验,持续攻克小型化、高功重比、高效环控、电磁兼容防护等难题,突破作战使用方式、总体设计集成、试验平台构建、试验评估等关键技术,并持续投入、长远布局协同发展、重视通用空中试验平台的建设,加大探索性飞行试验,通过不断的试验促进技术的逐步成熟。

摘要:对于一台性能稳定的激光器,在出光阶段整个系统处于热交换的稳定状态,即激光波前分布可以保持稳定不变。基于此特点,提出制造自由曲面镜,以校正激光器的波前畸变,提高光束质量。本文首先介绍了自由曲面镜的波前补偿原理、设计及加工过程,然后通过数学建模,从理论上对其波前补偿能力进行了仿真计算,最后在板条固体激光器中进行了波前补偿实验:在激光器输出功率为125 kW时,自由曲面镜对激光光束相位及远场光束质量都有明显的改善和提高。自由曲面镜不像变形镜那样受到致动器间距的限制,因此对于高阶像差的校正也更为有效,且成本低廉,再者也不会增加系统的复杂度,与自适应光学系统相比各有所长。

摘要:地面激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)是广泛用于点云数据采集方法之一,而地面过滤是点云数据处理中的重要步骤。受扫描视角和设站方式影响,TLS数据的非地面点分布范围通常远大于地面点,而现有地面滤波方法通常假定地面点云分布在整个扫描场景,不完全适用于TLS数据。针对该问题,本文提出了一种利用地基点云扫描线进行相对密度迭代分析地面过滤方法。首先,还原无序地面激光点云的角分辨率及扫描线信息；然后,进行逐扫描线相对密度分析,得到地面候选点集与非地面点集:通过反复将地面候选点集加入相对密度分析环节,直至新生成的非地面点数量小于设置的阈值,迭代终止,而剩余的候选点则输出为最终的地面点集。将本文中所提出的方法在3组数据上进行了实验验证,并与现有方法进行对比,研究结果表明,该方法有效约束了地面点的范围,并且在墙脚、路缘和杆状物等地面与非地面邻接部分过滤效果更加准精准,更适用于TLS数据地面过滤。

摘要:激光回波信号是电路探测传输的常用信号,信号强度是保障集成电路探测效果的关键,因此提出大数据异步传输模式下的电路探测激光回波信号增强方法。利用多权重混合分布模型消除激光回波信号的背景噪声；根据异步传输模式的通信方式,建立激光回波信号接收机,接收保留完整信号信元；利用整形脉冲信号处理方法完成信号累积和自适应匹配滤波,实现大数据异步传输模式下电路探测激光回波信号的增强。实验结果表明,所提方法的信号增强结果在任意波长处的能量和光谱强度均较高。

摘要:近年来,随着深度学习的快速发展,涌现出大量单目深度估计算法。但由于缺乏视差等几何约束,限制了算法深度预测精度的进一步提升,无法满足实际应用的需求。因此本文提出了一个二维图像与稀疏激光点融合的深度估计网络,通过实时输入少量激光点的高精度测距结果,提高深度预测精度；其次,为解决自采集数据激光雷达点分布不均匀问题,在有监督网络基础上,加入相对位姿估计网络与深度估计网络联合训练,同时增加光度一致性、深度重投影两个损失函数；最终,利用自采集数据进行实验分析,实验结果表明,当使用160个激光点时,即可将深度预测绝对相对误差由101降至76,当使用1280个激光点时,深度预测绝对相对误差变化趋于平稳,降至41。

摘要:超前同步干扰以固定的超前量转发干扰信号进入激光导引头波门,干扰成功概率是基本固定的,并且干扰和制导信号同时在波门内,导引头有机会和条件采取进一步的抗干扰措施,根据实时波门的原理,提出一种基于波门诱偏的激光导引头干扰方法,设计了干扰信号,探讨干扰的机理,通过分析制导信号、干扰信号以及波门的时序关系和相互作用过程,得到了干扰条件下波门内信号分布,选择典型参数,仿真模拟了超前同步和波门诱偏两种干扰状态,得到了干扰条件下波门对信号录取的特性,概率分析验证了波门诱偏干扰的相对优势,分析结果可为干扰参数和过程的设计提供参考。

摘要:可调谐半导体激光光谱(TDLAS)技术因其灵出色的灵敏度、精度和抗干扰性的特性,现已被广泛应用于场站天然气泄漏的监测工作。为克服单台TDLAS激光遥测仪无法获得泄漏气体扩散影响范围的局限性,本文提出了一种基于多台TDLAS遥测仪协同的智能监测方法,通过在不同斜平面内对泄漏气团进行扫查,依据Brianchon定理获得不同斜平面内气体泄漏的外轮廓方程,重构天然气的三维空间泄漏影响区域,实时开展监测与预警。

摘要:针对隧道变形慢、难以获得有效实验检测数据导致隧道变形检测技术研究受限的问题,本文提出一种面向隧道变形检测研究的数字孪生方法,建立高保真隧道孪生模型；通过有限元模拟隧道的变形情况,输出隧道孪生模型的变形真值；搭建虚拟仿真平台,实现在虚拟环境中对隧道模型的三维激光扫描,以获得大样本检测数据,辅助训练变形检测方法；变形检测采用Geotransformer神经网络实现隧道点云配准,通过拟合隧道中轴线获取隧道断面点云,实现隧道变形分析。实验结果表明,该方法有效克服隧道变形检测技术研究受实验场地限制等问题,隧道模型表面重建平均误差为000253mm,最大误差为11325mm,与有限元方法输出变形真值对比,变形检测平均误差小于034cm,验证该变形检测方法具备较高的准确性,基本满足工程需求。

摘要:边缘发射半导体激光器在快慢轴方向发散角存在巨大差异,且具有固有像散,严重影响水下通信的传输距离,为此,本文基于高斯光束特性和准直扩束原理设计了一套由快慢轴准直器和伽利略扩束镜组成的水下激光光学天线系统,并对其进行了能量损失和发散角的仿真测试。根据测试结果表明,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从49°和9°压缩到了0315mrad和0180mrad,该天线系统可以实现水下传播100m距离。降低了实际中快慢轴准直镜的校准和固定困难,快慢轴的Z轴公差在20μm内,探测器功率衰减<39。此设计结构紧凑,便于加工装调,实际应用价值较高,有助于解决水下远距离传播时光能损耗严重和耦合效率偏低的问题。

摘要:电极成型技术是红外焦平面探测器的重要组成部分,离子束刻蚀技术由于具有高各向异性和高分辨率等诸多优点,适用于制备低损伤、高均匀性以及可生产性的电极体系。本文采用离子束刻蚀制备了平面型、台面型器件的电极结构,通过FIB和SEM表征了不同刻蚀条件下的电极形貌和结构,研究了不同刻蚀角度、能量以及热处理对碲镉汞红外探测器的影响。结果表明,离子束刻蚀技术具有侧边平滑、均匀性高、稳定性强以及工艺重复性好等诸多优点。另外,离子束刻蚀可以实现台面结器件的电极隔离,但台面侧壁存在一定金属电极残留,需要进一步优化台面形貌和刻蚀角度。在热处理对刻蚀的影响上,低能量刻蚀形成的晶格损伤,经过高温可以修复；高能量刻蚀将同时造成晶格损伤和电学损伤,热处理只能一定程度上改善pn结性能,电学损伤将在刻蚀后表面形成严重的漏电效应,降低了探测器的品质因子R0A。

摘要:针对现有的甲醇气体检测方法已无法满足迅速发展的燃料电池市场对快速检测的需求问题,以甲醇气体为研究对象展开了检测系统的设计和定量分析。首先,根据甲醇气体红外吸收特性选取光源并设计其驱动电路,气体将对光源进行调制。其次,利用正交锁相放大技术和小波分解法,设计了一种采用小波分解对锁相放大输出信号进行处理的锁相放大系统,其利用小波分解技术对锁相放大输出信号进行二次处理,检出限为9ppm,实现检测微弱信号的目的,且响应时间约为2s。最后,基于线性拟合建立分析模型,信号决定系数为0979。实验表明,本文设计的甲醇检测系统具有模型的预测准确性和灵敏度较高等特点,能够实现甲醇的快速定量检测。

摘要:为了使红外与可见光图像融合能够保留图像边缘信息和背景信息,提出改进共现滤波算法。首先分析共现滤波效果取决于滤波尺度标准差、图像内容；接着基于像素强度偏斜度和基于像素能量对滤波尺度优化,自适应确定像素对距离阈值提高了滤波的速度；最后NSST算法对图像的低、高频子带使用不同融合方法,低频子带图像的融合使用Delaunay插值计算、最大对称环绕显著性方法,高频子带图像的融合使用修正拉普拉斯和方法。实验仿真表明,本文算法融合结果边缘细节部分更丰富,没有伪影出现,主观视觉和客观指标上均具有明显的优势。

摘要:为了满足星敏感器在近地空间全天时观测的需求,基于短波红外探测器的星敏感器得到了广泛的应用。然而,短波红外星图中存在着条纹非均匀性噪声和缺陷像素等噪点,这些噪声的存在会降低星图的质量。为了抑制上述噪声的影响,本文针对短波红外星图提出了一种噪声抑制算法。首先,通过两点法对每列像素做初步的非均匀性校正,降低同列像素间的非均匀度。然后,通过改进的列向Top hat算法去除条纹非均匀性噪声的影响。最后,通过中心点扩散连通域算法提取星点。实验结果表明,在两等星内,本文算法能够很好地去除噪声影响,星点的提取误差能够保持在03像素即2"内,并且算法针对单帧图像,便于实现,能够满足实时处理的要求。

摘要:通过软件仿真计算光电转台的雷达散射截面积(radar crosssection,RCS)。基于散射的高频局部性原理完成目标的RCS预估,在S、C、X波段,0～3°入射余角条件下对光电转台的RCS进行仿真。将复杂的光电转台分解,研究各部分RCS特性并对光电转台开展隐身设计。对完成隐身设计后的转台进行仿真分析,隐身设计后均值大于05m2的RCS占比约为1818,光电转台隐身特性提升明显。

摘要:为了研究长波激光对红外探测器成像性能的影响,利用106μm激光开展了对红外探测器的干扰实验。根据图像采集结果,随着激光功率增加,可将干扰类型分为光斑不变区、扩展区和损伤区,各区对应的功率阈值分别为935×10-6、299×10-4和935×10-4mW/cm2。各激光功率下的光斑特性差异主要归因于激光作用机理的不同,损伤区之前干扰效果主要由电子效应产生,而损伤区则以热积累作用为主。本研究结果丰富了长波激光对长波红外成像系统干扰效应的理解,为长波激光干扰的应用提供了依据。

摘要:宽谱透射式太赫兹时域光谱技术在材料载流子动力学、指纹谱识别等研究领域中有着重要作用。由于低维材料需要衬底的支撑,在太赫兹波与低维材料相互作用的研究中衬底的透射特性十分重要。为了研究不同衬底材料在太赫兹波段的光学特性,首先测试了三种常见的衬底材料的太赫兹透射信号,然后在有效频谱范围内计算各自的折射率和吸收系数。结果表明,CVD金刚石在1 THz～18 THz频率范围内保持较小色散特性的折射率和吸收系数(小于10cm-1),因此非常适合用于宽谱太赫兹时域系统,而熔融石英和氧化镁晶体在宽谱太赫兹波段色散较为严重,透射时域信号出现较大展宽,仅适用于低频范围内(小于3 THz)的太赫兹时域光谱系统研究。该结果为基于宽谱太赫兹时域光谱技术的研究提供重要的参考。

摘要:针对遥感图像复杂背景下的目标(如船舶、飞机等)具有朝向任意、尺度变化较大、数量多、目标排列密集等特点,提出一种基于改进YOLOv8L的旋转目标检测算法,用带有角度的旋转框能够更加精确定位目标。首先,在网络Head部分增加解耦角度预测头,预测目标的角度信息；其次,融合坐标注意力机制模块提高模型抑制噪声的能力；最后,在Neck部分引入自适应空间特征融合模块,抑制不同尺度特征图之间融合特征信息时的不一致性,保留有效的信息并进行融合。实验结果表明,所提算法在 DOTA 数据集上的检测精度达到了7385,较原有YOLOv8L模型提升了353。

摘要:随着机器学习技术的不断发展,对目标检测技术的研究也越来越火热。针对目标检测中精度低、实时性差的问题。本文采用了一种单阶段的目标检测算法CenterNet完成对目标的快速识别,在算法的主干网络ResNet50增加CBAM注意力机制,提升了网络对目标的识别精度；在网络的输出模块,采用一种新的GSConv卷积模块,在不损失精度的情况下提高了检测速度。改进后的算法在红外数据集上验证其检测的准确性,其检测准确率达到8291。研究结果表明:改进的CenterNet算法,可准确高效的完成对红外小目标的识别。

摘要:为解决红外热像仪在战场环境多变、背景复杂、目标运动速度过快等情况下难以对目标进行识别与跟踪的问题,本文提出了一种基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法。该算法主要分为移动目标的检测和跟踪两部分。首先采用高斯背景建模方法来提取运动目标,其次应用Kalman滤波来进行运动目标的定位与跟踪,最后通过匈牙利算法来判定目标点的归属。实验结果表明,在MOT基准挑战中的评价指标上,本文算法相比于Sort跟踪器将MOTA提升了14,MT提升了119,ML降低了65,IDs降低了333,FN降低了136,提高了跟踪准确性,成功实现了对多个移动目标的跟踪。本文算法在军事领域具有广泛的应用前景。

摘要:为了解决机械臂工作过程中外部应力干扰导致装配位置偏差的问题,设计了一种基于多光纤光栅传感器组合传感的监测系统。根据机械臂运动角度范围,仿真分析了在两个特征位置上不同方向外加应力后外机械臂与内机械臂的应力场分布特征。依据应力场分布特性,设计了多FBG的传感阵列,并计算了不同FBG响应与外部干扰应力的对应关系。实验采用16个FBG对FS MP1C型小型机械的抓取过程进行在线监测,随机外部干扰应力设置为2～20 N。16个FBG的响应线性度均在099以上,正向和负向波长响应最大值分别为1354 pm和-984 pm。在100次分层干扰测试中,X与Y轴向干扰应力检出率优于800,Z轴向干扰应力检出率优于975。系统平均误检率低于40。可见,本设计可以在线完成外部干扰应力的实时监测,具有一定的实用价值。

摘要:针对边孔光纤光栅传感器在井下高温高压环镜波长扫描分辨率低的问题,对传统拍频解调的传感光路进行改进,设计了一种适用于井下环镜的基于激光拍频的边孔光纤光栅压力传感系统,可以在井下进行长距离传感,有效的提高了其分辨率。并且结合自注入锁定技术,与传统拍频解调光路把激光器作为传感器不同,将传感器和光纤激光器分离,便于应用于井下环境。系统使用线性啁啾光纤布拉格光栅作为色散补偿单元和激光器一侧的反射镜,将光纤光栅由于压力引起的波长变化转变为谐振腔的腔长变化,提升了系统的检测灵敏度。解释了所用方法的结构和测量原理,分析和计算了测量的结果和精度。实验结果表明,该系统具有较高的灵敏度和测量精度,压力灵敏度为012553 MHz/MPa。所提方法具有解调系统简单,稳定性好,传感距离可调等优点。