摘要:近年来,探测与制导技术的精准化发展,迫使武器装备和军事目标受到了巨大的威胁。因此,隐身技术逐渐占据了国防安全的一席之地。然而,随着多波段检测技术的广泛应用,传统的隐身材料已经不能满足复杂的军事环境,红外与雷达兼容隐身材料成为了人们关注的重点。但是,红外与雷达之间相反的隐身机制是突破红外与雷达兼容隐身材料发展壁垒的关键。本文系统综述了红外与雷达隐身材料的原理、分类及研究进展,并对兼容隐身材料未来的发展趋势进行了展望。

摘要:针对特种部队在战场环境中面临的态势感知不足、人机交互低效的局限性,提出基于光波导技术的AR通用显示平台解决方案。平台集成了光波导成像系统与微显示技术,系统阐述了不同类型光波导技术在原理、性能等方面的表现,确定了衍射光波导与Micro LED光学显示技术路线的特种任务适配性,并对国内最先进的AR案例进行分析,侧面验证了此技术路线的可行性。从应用角度阐明AR在特种作战方面将产生重大效应,该平台可替代传统单兵显示设备,为下一代特种部队单兵作战系统提供核心支撑。最后讨论了未来特种AR通用显示平台的技术发展趋势。

摘要:为了获得高功率、窄线宽808nm半导体激光器,提高其波长稳定性,采用纳米压印的方法,在激光器芯片内部制备了周期120nm,刻蚀深度65nm,占空比05的分布反馈布拉格光栅,并成功研制了腔长1000 μｍ、脊波导宽 5μm的半导体激光器。结果表明,当注入电流为126mA时,室温连续条件下该器件的输出功率可达595mW,光谱线宽32 pm,远场水平发散角约为36°,可以为国内外相关研究提供参考。

摘要:量子级联激光器的核心区由纳米级厚度的InxGa1-xAs/InyAl1-yAs复杂啁啾超晶格结构组成,对薄膜厚度和材料组分具有极高的精确性要求。本论文定量分析了发射波长～46μm的四阱双声子结构量子级联激光器核心区材料组分及厚度对发射波长和增益性能的影响。模拟结果显示,当Ga通量偏差为±2时,器件发射波长和性能几乎无变化；而In/Al通量仅偏移1,波长偏移超过2,品质因子衰减28 ps·2。此外,研究发现整体厚度减小5时,核心区品质因子提升8；势阱层厚度减小5时,品质因子提升52。有源区厚度增加10时波长增加340nm,品质因子下降33；注入区厚度增加10则导致核心区品质因子下降75。注入势垒和出口势垒的调整会导致核心区品质因子恶化,且出口势垒厚度增加对品质因子的影响更为严重。根据模拟结果总结了发射波长的控制手段及提高核心区性能的方法,对激光器波长控制及理论性能提升具有重要的指导意义。

摘要:点云数据是实景三维中国建设的重要数据来源,其准确的语义分割是点云应用的重要前提。随着数据获取效率的不断提升,点云数据量也在不断丰富,其中包含的颜色(RGB)和法向量(N)信息能够为语义分割提供良好的数据支撑。目前多数深度学习网络为适配更广泛的数据集,仅引入坐标信息进行网络训练,造成了不必要的数据冗余和精度损失。本文结合室外场景数据特点,在使用三维坐标基础上,针对分割目标的几何和物理特征提出RGBN信息融合方案,利用更完备的信息优化了点云语义分割效果,并对分割效果进行检验。实验结果表明:本文提出的信息融合方案使语义分割结果的平均交并比提高了1285。在预定义的8个语义类别中,7个类别的分割效果得到提升,其中路面标记、汽车和围栏的交并比分别提升了671、988和2648。

摘要:针对AZ31B镁合金薄板对接接头的激光焊接性能差的问题,从材料特性、工艺参数、焊后微观结构及力学特性等方面进行了综合分析,探讨了影响焊接性能的主要因素。采用“高斯面热源+圆柱体热源”的热源模型进行仿真,通过分析仿真温度场特征参数,获得恰当的工艺参数区间,设计并实施激光焊接实验,综合分析了反光率、蒸发烧损等多个因素对AZ31B镁合金激光焊接的影响。结果表明,当激光功率为16 kW,焊接速度为35mm/s,焊缝质量最佳,抗拉强度达到了母材的81。

摘要:本文针对激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)技术的在线监测手段存在实时数据量大、设备改动量大、成本较高等问题,创新性地提出了一种面向LPBF技术的在线监测新方法。采用CMOS相机以长时间曝光的方式不间断采集激光运动轨迹图像,并将图像进行叠加获取灰度图像,该图像表示零件成型过程中每一层的热辐射分布。针对相机传感器各像素点响应不均匀的问题,提出了运用平场校正的方法处理图像提升图像的采集精度；针对相机安装位置导致的径向畸变问题,提出了基于亚像素提取法和黑白棋盘格的透视变换方法校正图像畸变。实验表明,本文设计的激光粉末床熔融光学断层扫描监测系统对工艺参数的变化敏感,能够实时获取零件成型过程中热辐射的分布与变化,可用于支持LPBF技术的工艺研发与缺陷监测。

摘要:激光定向能可对红外成像系统产生致盲、致眩甚至毁伤干扰,为有效对抗激光定向能干扰,需根据激光定向能干扰在红外成像系统上的成像特性,解决激光定向能干扰的识别技术难题,进而为红外成像系统激光干扰抑制提供预警。常见的透射式光学系统,在受到激光定向能干扰时,会在像面上产生光圈状衍射条纹,为解决传统方法对激光干扰识别速度慢、对芯片性能和算力要求高的问题,本文提出了一种基于傅里叶频域的光圈干扰识别方法。通过计算全图灰度值最大区域的几何中心,并将其作为光斑中心位置,过光斑中心做一维傅立叶变换,获取傅立叶频域分布信息,根据频域分布图低频与高频部分的比值分析,判定激光定向能干扰的识别情况。文章最后通过搭建试验平台,并进行实际测试,得出本方法在试验场景下能够对光圈式激光干扰实现100的有效识别。

摘要:表面裂纹是常见的材料表面损伤类型之一,对材料的性能和使用寿命有着显著的影响。针对表面裂纹的非接触式检测需求,提出了使用脉冲激光激励超声波,并利用单向电磁超声换能器接收反射信号的检测方法。建立了烧蚀机制下超声波激励以及单向表面波接收换能器的有限元模型,模拟分析了工件中表面波遇到表面裂纹后发生反射的现象。提取了线圈电压的时间历程曲线,根据缺陷反射信号的渡越时间评估缺陷位置。另外,进行了测量实验进一步验证该检测方法的可行性,分别针对等声程不同长度,以及等长度不同声程的表面裂纹测得了反射信号。实验结果表明,使用激光激励-单向电磁超声换能器接收的方法可实现表面裂纹的非接触式测量,表面裂纹的相对定位误差在5之内,为表面裂纹的定量评估提供了基础。

摘要:针对植被茂密的山前正断层活动区,传统地貌测量技术应用受限。该文提出了利用便携性较高的手持移动智能设备激光雷达技术去尝试解答该难题。该文利用不同大小尺寸已知的物体检验了技术的可靠性,其测量精度能达毫米级,并获取了冲沟裂点的三维形态、微地貌特征。此外,获得了东侧冲沟三处裂点陡坎高度分别为36m、19m和63m,西侧冲沟两处裂点的陡坎高度分别为112m和84m,这些测量值与皮尺或激光测距仪获取的数据高度吻合。研究证实了手持激光雷达技术在克服植被覆盖限制、获取山前正断层活动区(如冲沟裂点)三维微地貌信息方面的高可靠性,为植被覆盖区中小型地质地貌的精细测绘提供了一种有效的新技术方案。

摘要:为了研究带筋壁板自身结构参数对板料激光喷丸成形性的影响,以及激光喷丸对板料性能的优化,开展了铝合金带筋壁板激光喷丸成形实验,测量了试样的成形情况,测试和分析了成形板料激光喷丸区域表面残余应力和显微硬度。结果显示带筋壁板板筋的高度和间距越小,板料成形量越大；而板筋宽度的变化,对板料的成形影响很小；激光喷丸成形后,成形板料表面的残余应力和硬度都有了较大的提高。这表明带筋壁板自身结构参数影响板料的激光喷丸成形性；激光喷丸作用在驱动带筋壁板成形的同时,还优化了成形板料的力学性能。

摘要:针对短波红外焦平面阵列读出电路的高灵敏度需求,本文设计了一种两步式量化的红外数字像素。提出的数字像素基于12 bit脉冲频率调制结构,输入级采用电容跨阻型放大器,通过运算放大器、电容以及比较器的复用,在像素内部构建一个8bit循环模数转换器,在脉冲频率计数结束后,对残差电压进一步细量化,实现20 bit的分辨率。该结构在不影响像素电荷处理能力的情况下,降低最小电荷分辨率,从而提高对光信号的灵敏度。仿真结果表明,数字像素的最小电荷分辨率达到4883 e-,对应的电荷处理能力为512 Me-,光信号探测线性度为99997,动态范围为120dB。

摘要:本文对碲镉汞钝化层、碲镉汞/钝化层界面进行深入研究。采用 SEM、EDX对CdTe/ZnS钝化层的表面形貌、元素组分进行表征分析。通过制作MIS器件、光电二极管器件研究钝化层与 HgCdTe 界面的电学特性,利用低温探针台C V 测试系统、I V 测试系统以及焦平面测试系统,验证优化后的钝化工艺对HgCdTe 探测器电学性能的影响。结果表明,通过调整表面钝化工艺,固定电荷密度从279×1011/cm2降低至519×1010/cm2,界面态密度从159×1011/cm2降低至765×1010/cm2,器件的暗电流从78×10-9A降低至243×10-10A,光电二极管器件的表面漏电现象获得了有效抑制,探测器稳定性能得到明显提升。

摘要:针对一款大功率双向DC/DC变换器完成了结构设计、热设计及有限元仿真。分析了主要热源,估算了电源表面热流密度并选用热管加散热鳍片的强迫风冷散热方式。使用SolidWorks搭建了电源完整3维模型；完成模型简化并利用Icepak进行散热仿真得到系统温度场模型。仿真结果表明在+75℃的环境温度中满载运行,该电源热设计方案可将各重要元件温度控制在长期稳定工作所允许的最高温度下并留有一定安全裕量。

摘要:针对复杂环境中无人机小目标以及因目标密集和相互遮挡而导致精度低、漏检率高的问题,提出一种基于YOLOv10的双模态图像融合目标检测算法,对可见光图像和红外图像的特征进行优势互补,提升目标检测效果。首先,设计了一个基于特征级融合的YOLOv10双主干特征融合检测模型,有效整合多模态信息；其次,结合Transformer的全局建模特性,嵌入特征融合模块CFT,实现多尺度特征的高效交互；最后,提出EMA PSA模型,通过增强对未遮挡区域特征的捕捉,补偿遮挡区域特征的损失,显著提升了检测性能。在DroneVehicle数据集上,与基于YOLOv10的可见光图像和红外图像单模态检测方法相比,改进算法的平均精度均值(mAP)分别提升了11和67；与提出的YOLOv10双模态检测模型相比,mAP提升了17。此外,在FLIR数据集上同样表现出色,进一步验证了其有效性。

摘要:为实现甲烷、乙烷双组分气体的单光束高精度同步检测,在实验室条件下搭建一套可调谐激光吸收光谱测量系统,选取中红外2985～2991cm-1波段内甲烷、乙烷吸收峰进行痕量检测。针对实际测量中水汽干扰引起的检测误差问题,提出了一种二次方程校正模型。通过系统分析005%～1%水汽含量范围内水汽与目标气体吸收峰值的定量关系,建立了包含线性谱线叠加和非线性展宽校正的数学处理模型。实验数据表明,经校正后,CH4和C2H6的测量平均相对误差分别由校正前的0371和0157降低至0001和-0005。

摘要:现有空间相机主要通过次镜进行像质校正,而次镜往往只能校正低阶像差,无法对高阶像差进行有效校正,因此考虑将主镜子镜与次镜位姿相结合来对系统波前进行校正。先从单拼接主镜像质校正能力入手进行研究,验证相同口径但不同子镜密度下单拼接主镜系统对泽尼克4～45项像差的校正能力:7块子镜拼接主镜校正能力远不如18块、36块子镜；36块子镜校正能力整体来说好于18块子镜；但对于泽尼克4～12项,18块子镜与36块子镜拼接主镜校正能力几乎相同,甚至对于7、8彗差项前者校正效果更好。其次设计了口径为65m的主镜拼接式的同轴三反偏视场光学系统。通过仿真试验表明,经过主、次联合校正的望远镜系统像质要明显优于单独采用次镜调优的大口径望远镜系统像质。

摘要:随着航空产业的发展,国内航班量总体呈现递增趋势,对机场服务保障能力的要求也随之增高。同时,无人机、鸟类等低慢小目标的数量随着经济持续发展和生态环境修复显著提高,使得低空空域的飞行环境更加复杂,对机场低空空域净空管理能力的要求也随之增高。但传统净空手段存在成本高、智能化程度低、可靠性低等问题,无法满足现代化机场低空安全保障的需求。故此,北京遥感设备研究所(以下简称“北遥所”)设计出一套低慢小目标探测系统,以保障飞机在进场和离场时的飞行安全。

摘要:空间激光通信载荷的指向镜在空间外热流环境下会由于热变形影响光学系统性能。为了设计空间环境下稳定工作的指向机构,以指向镜面形参数峰谷值(Peak Value,PV)和均方根值(Root Mean Square,RMS)作为判断依据,采用光机热集成分析的方法,研究了外热流影响下不同指向镜和柔性垫片的材料对面形误差的影响,并提出了优化设计的指导方向。研究结果表明,指向镜面形误差受热环境与材料性能的综合影响。从热力学参数、加工性与成本角度考虑,硅和殷钢分别适合作为指向镜与柔性垫片的候选材料。

摘要:高光谱遥感技术的快速发展为高原湖泊的精细识别提供了关键研究手段。本文以抚仙湖和星云湖为例,基于珠海一号(ZH-1)高光谱影像数据,经过预处理后,采用包络线去除、一阶导数(First Derivative,FD)和二阶导数光谱变换,与原始光谱对比分析两湖光谱特征。同时,运用马氏距离法、均值置信区间带法(Mean Confidence Interval Band,MCIB)和标准差阈值法处理原始及变换后的光谱数据,筛选特征波段。结果表明:(1)光谱变换显著增强了水体光谱特征,加大了波段间差异；(2)FD处理后,两湖的水体光谱特征差异最为显著；(3)基于MCIB的光谱特征波段选择方法筛选出能有效识别两湖的特征波段,且整体识别准确性最优。本研究方法可以有效识别抚仙湖与星云湖的水体光谱特征,为湖泊环境监测与管理提供科学依据和技术支持。

摘要:对空红外多目标跟踪技术已然成为端侧设备应用热点,在民用和军事领域应用广泛。针对空中红外小目标因检测率低和轨迹关联精度不佳导致的多目标跟踪轨迹不完整问题,本文结合YOLOv10S目标检测算法和ByteTrack多目标跟踪算法,首先通过改进YOLOv10S网络结构及损失函数提升红外小目标检测性能,其次提出ByteTrack DS算法,使用基于距离及形状特征的关联方法,再加入改进的轨迹匹配策略,改善轨迹关联精度,综合提升多目标跟踪轨迹的完整性。在对空红外多目标数跟踪据集上的实验结果表明,本文改进的YOLOv10S结合ByteTrack DS算法与原始算法相比,在MOTA、IDF1指标上分别提升了47和68。同时,本文提出的算法可在Atlas200I DK平台上高效运行,可为对空红外多目标跟踪在端侧设备上的部署提供技术支持。

摘要:点云数据获取过程中无法避免噪声的出现,经过数据预处理能过滤掉一部分噪声,但无法过滤贴近模型表面的噪声,不仅降低了点云质量,而且影响点云后期应用,本文提出一种结合移动扫描设备本身相对精度及邻域曲率信息作为初始参数的引导滤波算法,通过国产及国外的四种品牌移动式扫描设备验证,实验表明,该方法对移动式三维激光扫描设备获取的较厚点云“薄化”效果明显,并在特征保持方面也能有较好的效果。

摘要:针对现有星载激光雷达点云数据去噪算法对特殊地形数据去噪效果不佳、对人为选定参数依赖性较强等问题,综合考虑光子点云的多个局部特征,提出了一种基于坡度法向距离(SND)和相对邻域密度(RND)的改进局部距离统计去噪算法。该算法在RND的基础上计算局部加权SND均值替代传统的统计参数,然后根据加权SND均值的统计特性,采用一种自适应阈值选取的方式将信号光子与噪声光子分离。文章针对ICESat 2(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite 2)/ATLAS(the Advanced Topographic Laser Altimeter System)数据开展实验进行验证。实验结果表明,与现有算法相比,该算法在处理特殊地形数据时能更好地保留信号光子,尤其是那些与噪声光子邻近的信号光子,其召回率(R)平均提升978,调和平均值(F)平均提升62,具有较强的鲁棒性和适应性,并且其性能不依赖人为选定的参数。