摘要:为了增强防空能力,对抗无人机、炮弹等目标,美国研发了多个型号的陆基激光武器。汇总了诸多开源信息源的信息并进行了深入分析,梳理了近几年美国陆基激光武器各个计划和各型号,尤其是涉及“机动近程防空”系统和“间接火力防护”两大系统的激光武器功率水平、射程、特点等情报和研究进展。发现美国多个陆基激光武器项目进展迅速,初具战术能力。按照激光功率,分别归纳了由波音、洛马、雷神、通用原子等公司研制生产的激光武器项目的技术水平、重要发展成果和新进展,并根据其发展现状,推测了其在今后一段时期内将增强机动性、环境适应性、可靠性、维修性等发展趋势。

摘要:大型主动式激光陀螺仪在大地测量、航天航空领域中有重要应用。He-Ne激光增益是大型激光陀螺仪的重要组成部分,直接影响其灵敏度和稳定性。本文实验研究了射频激励下氖气和氩气管的放电特性,重点分析了射频功率、频率和耦合方式对气体放电的影响。实验选取射频电容耦合激励,测量并记录了在不同功率和频率条件下,氖气和氩气管的发光强度及功率变化。研究了两种不同的电容耦合方式(铜箔平行和垂直于气体管)对放电效率的影响,发现平行耦合方式具有更高的能量传输效率,氖气可在72 MHz射频频率下维持135dBm功率发光放电,优于垂直耦合的29dBm。本研究为射频激励He-Ne激光器研制提供了理论和实验支持,为高稳定长寿命He-Ne环形激光的射频激励系统提供重要参考。

摘要:通过1064nm激光泵浦KTiOPO4晶体(513°,0°)和光参量振荡技术获得了2μm波段的可调谐激光,波长调谐范围为186～248μm,输出能量达到1876mJ。利用该方案产生的2μm波段激光,具有全固化、宽调谐、高能量、高调谐分辨率和高光束质量等优势,并可为产生中远红外激光提供泵浦源,在光电对抗领域具有广泛的应用前景。

摘要:针对现有的特征提取方法在捕获点云的特征方面存在不足,提出了一种融合注意力和几何特征的点云分类与分割网络FAGGCN。通过将动态图卷积改为静态图卷积,并引入低维几何信息,增强局部几何结构的捕获能力。设计两级注意力机制,根据特征差异和几何信息动态调整邻域特征权重,突出关键特征。然后进行融合卷积,形成丰富的特征表达,最后,引入通道注意力增强重要通道的权重。实验结果表明,FAGGCN在ScanObjectNN和ModelNet40数据集上OA分别为851和932,mAcc分别为836和906。

摘要:随着生物表面微纳结构研究的深入,不锈钢表面的仿生性能成为研究热点。飞秒激光因其高效加工特点,在制备微纳结构中展现独特优势。本文探讨了不同波长(1030nm和515nm)飞秒激光在304不锈钢表面制备周期性表面结构(LIPSS)的效果及形成机制对加工质量与均匀性的影响,研究了激光能量密度和光斑重叠率对LIPSS形成和表面粗糙度的影响。使用原子力显微镜测量不同波长下LIPSS均匀性较好的表面深度,并借助ImageJ软件分析均匀性。结果显示,1030nm波长下,能量密度为141J/cm2和重叠率55时,LIPSS周期为630±50nm,深度为187±20nm,DSOA为7°,条纹方向垂直于激光偏振；而在515nm波长下,能量密度为104J/cm2、重叠率55时,LIPSS周期为208±40nm,深度为148±20nm,DSOA为95°,条纹方向与激光偏振平行。本研究为利用飞秒激光在304不锈钢表面制备LIPSS提供了理论基础和实践意义,有助于拓展不锈钢应用领域。

摘要:本研究采用激光定向能量沉积(Directed Energy Deposition,DED)增材制造技术制备了304NG不锈钢样品。通过单道熔覆正交实验,研究了不同工艺参数对熔覆层尺寸的影响。建立了熔覆层尺寸的预测模型并进行了工艺参数优化,并基于优化参数对预测结果进行了实验验证。使用优化后的工艺参数打印了样块并进行固溶热处理,以观察材料的金相组织和测试拉伸性能。研究结果表明,激光功率对熔覆层的熔宽、熔深和熔高影响最大,而送粉速率则对稀释率的影响最为显著。通过建立预测模型并求解,确定了优化后的工艺参数:激光功率为3000W、扫描速度为961mm/s、送粉速率为898 g/min。此外,使用优化后参数制备的304NG在20℃室温和350℃高温环境下抗拉强度分别为61625 MPa和41513 MPa,屈服强度分别为25895 MPa和17932 MPa,整体拉伸性能达到了锻件水平。

摘要:机载LiDAR是获取高精度数字高程模型(DEM)的关键数据来源,而地形特征、点云密度和插值算法是影响复杂地形DEM构建的重要因素。本文以小江流域大白泥河的泥石流沟谷区域为例,选取五个不同地形的样方。对原始地面点云采用体素抽稀方法,抽取率分别为90、70、50、30、10、5、25和1。随后,利用IDW、Kriging、Spline、NN和Trend五种规则格网插值算法进行插值,生成相应的DEM并进行精度评价,以研究地形、点云密度和插值方法对DEM精度的影响。结果表明,IDW算法的最佳参数是权重指数为2和12个搜索点；Kriging算法使用高斯核函数和12个搜索点；Spline算法则采用规则样条函数和16个搜索点。另外,Trend方法对于复杂地形不适用。在低点云密度(1～20点/m2)下,Spline插值可能出现“失真”,而其他插值算法能够较为准确地描述地形特征。点云抽取率与DEM精度呈正相关关系,当抽取率低于30时,随着抽取率的减小,误差增大,DEM精度降低；当抽取率超过30时,精度达到最高后趋于稳定。DEM精度与地形复杂度密切相关,误差较大的区域主要分布在地形起伏变化显著的地方。该研究为复杂地形中LiDAR点云构建高精度DEM提供了参考依据。

摘要:在高精度机械齿轮运转过程中,轴向位移量极其微小。接触式测量方法通过探针直接接触齿轮表面来获取数据。这种接触方式会给齿轮施加一定的力,导致其在测量过程中产生额外的变形,并且位移状况持续变化。传统误差补偿方法由于信号分辨率和数据点密度不足,难以精确地捕捉到轴向位移误差来源,最终影响误差补偿的准确性和效率。为此,提出一种高精度机械齿轮轴向位移激光干涉动态误差补偿方法。通过激光干涉技术测量齿轮轴向位移量,获取包含机械齿轮动态位移信息的干涉信号。采用时钟细分技术和信号插值方法对原始干涉信号进行细化处理,以提高信号的时间分辨率和数据点的密度。这种细化处理能够深入挖掘误差来源,有效降低位移误差。将细化处理后的齿轮位移数据输入到已建立的径向基函数神经网络(RBFNN)中,通过实时接收数据并构建误差模型,随训练输出相应的误差补偿量,进而实现动态误差补偿,提升机械齿轮轴向位移的测量精度。实验结果表明,所提出的方法在位移测量精度方面表现出色,能够有效提高位移误差补偿的准确性和效率,为解决高精度机械齿轮轴向位移测量中的难题提供了新的有效途径。

摘要:随着640×512红外探测器作为核心电子元器件产品在军用与民用领域的广泛应用,红外探测器的启动时间成为研究的重点。本文以中国电子科技集团公司第十一研究所研制的640×512红外探测器为研究对象,在不改变现有组件光、机、电接口的前提下,对该型号的红外探测器杜瓦结构进行优化设计,具体优化涉及冷指、结构件、框架和冷屏四个维度。优化后的结构,冷头热负载得到大幅下降。对优化后的红外探测器进行可靠性试验和启动时间的测试,发现在保证红外探测器可靠性的基础上,640×512红外探测器的启动时间由原来的65min变为启动时间≤4min,启动时间缩短了385以上。该研究对红外探测器的快启动研究具有一定的参考意义。

摘要:当前高性能人体红外探测器普遍依赖昂贵的III-V族材料及复杂制备工艺,限制了器件的大规模应用。本文利用水热法构建了基于MXene与钙钛矿的复合光电材料体系(V2C MXene@CsPbBr3),结合旋涂工艺在SiO2/Si基底上制备出新型自供电人体红外探器件。实验结果表明,在零偏置电压条件下,器件在8～14μm中红外波段展现出显著的光电响应特性,开关比(on/off)可达到10×105,响应度(R)为440 μA/W,探测率(D)为153×106Jones。同时,该器件具有较好的自供电探测稳定性,能够实现人体手部的精准测距识别功能。该研究为自供电高性能人体红外传感器的开发提供了新思路,有望推动红外技术在安防监控、生物医学成像、环境监测等领域的应用和发展。

摘要:本文研究了HgCdTe材料的高深宽比干法刻蚀技术,对分子束外延生长的异质结HgCdTe材料使用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)进行像元隔离。对不同干法工艺条件下刻蚀的样品进行SEM表征,确定了刻蚀表面相对光滑的工艺条件。在此基础上,对不同刻蚀形貌的样品进行器件加工并结合IV测试表征,得到了刻蚀形貌、刻蚀损伤与电学特性的关系:刻蚀表面粗糙会导致钝化层覆盖不均匀,使得HgCdTe与钝化层界面存在陷阱能级,导致器件暗电流增加,降低器件品质因数；刻蚀损伤过大会使Hg-Te化合键断裂,Hg填隙原子增加,使得n型HgCdTe参杂浓度上升,空间电荷区宽度变小,内建电场强度变高,反向击穿电压下降。最后,优化侧壁刻蚀形貌、降低刻蚀损伤后,制备了电学特性优异的红外光电探测器器件。

摘要:二维材料范德瓦尔斯异质结构凭借其无需晶格匹配约束的特性,在微型化多波段光电探测领域展现出独特优势。本研究创新设计并构筑了一种由WS2/MoTe2/MoS2 vdWs异质结构组成的新型红外探测器结构,该结构是由N型WS2、P型MoTe2、N型MoS2组成的NPN型异质结。光电特性表征显示,该异质结具有卓越的光电探测能力,在532nm激光波长下具有94 A/W的高响应度,2.5×1011Jones的高比探测率,2.2×104的高外量子效率,2.3ms/5.1ms的快速上升和下降响应时间,并可在可见光至近红外光谱区间(截止波长延伸至1310nm)实现宽谱光响应。这一研究成果为开发室温环境下工作的宽谱红外探测器提供了新思路与新方法。

摘要:交叉焊缝结构复杂,连接方式不同于对接焊缝,易出现裂纹缺陷。焊缝外形轮廓漏磁信号与缺陷信号叠加,使基于电磁信号的检测方法难以提取裂纹特征,增加检测难度。为此提出基于DenseNet网络的红外成像检测方法,采用红外成像装置扫描交叉焊缝生成红外图像,可避免信号叠加问题。将图像输入由密集块、平均池化层等构成的DenseNet模型,能有效提取裂纹缺陷特征。针对100个不同材质的交叉焊缝试件展开测试与评估,实验结果显示,该方法能够更清晰地呈现大部分裂纹缺陷,且仅有一次误将61号试件交叉焊缝表面上的气孔检测成了裂纹,且最大计算量不超过25FLOPs,具有较高的准确性与轻量级。

摘要:针对电力设备红外图像受复杂背景、噪声干扰及目标形状多样性影响,导致目标分割效果不理想的问题,提出一种改进距离正则化水平集演变(DRLSE)的红外目标分割方法。利用DRLSE模型构建水平集函数,通过引入距离正则化项保持函数的规律性,避免重新初始化需求,以提高数值稳定性和计算效率；结合梯度流优化技术,根据图像梯度信息指导水平集函数演变,使轮廓逐渐逼近目标真实边界,从而实现对电力设备红外目标的有效分割。实验结果表明,该模型较其他常用的五种方法表现更为出色,平均分割准确率为9348,平均重叠率(IoU)为0922,平均Dice相似系数为0924,该方法对提升智能电网设备故障诊断的准确性与可靠性具有重要应用价值。

摘要:研究了影响多光谱相机目标作用距离的目标几何特性和目标辐射特性；在目标与场景和大气传输衰减分析的基础上,建立了基于最小可分辨对比度的可见光/近红外波段作用距离模型,并加入目标任务性能准则进行了模型优化；分析认为不同波段采用的作用距离计算模型各有优势和特点,提出了多光谱相机不同波段及双波段/多波段融合后的作用距离计算综合运用方法；实例分析结果证明了多光谱相机作用距离计算方法的可行性。

摘要:目前自适应光学系统中最常用的控制方法是比例-积分-微分控制器(PID),但该方法调参复杂,且在面对大气湍流等复杂动态干扰时,其固定的权重参数不足以满足高效的校正需求。本文提出基于单神经元PID控制器的波前校正算法。该算法结合了单神经网络的自适应学习能力和PID控制的优势,通过在调节权重参数,更适合动态环境下对畸变波前进行校正。以61单元的单压电变形镜为波前校正器,以不同强度的湍流像差作为校正对象,并搭建自适应光学闭环控制系统模型。仿真结果显示,当湍流像差的幅值和频率发生改变后,单神经元PID控制器收敛效果明显强于PID控制器。实验结果表明,在不同湍流强度下,单神经元PID控制器的校正性能明显优于PID控制器且离散程度也更小,说明该算法在校正畸变波前时更具有实用性。

摘要:本文提出了一种生成2×2双环构型轨道角动量(OAM)光束阵列的新方法。通过在四个不同的位置对具有不同拓扑参数的拉盖尔-高斯(LG)模式轨道角动量光束共轴叠加,可生成一种具有多样化光束分布和精细化拓扑信息的2×2双环OAM光束阵列。基于目标导向的共轭对称延拓Fourier计算全息法,快速编码产生2×2双环OAM光束阵列的计算全息图(CGH),并通过数值仿真计算及基于反射式空间光调制器(SLM)的光电实验对上述方法进行了有效验证,光电实验结果与数值重建结果保持高度一致。本研究成功地提出了一种产生双环结构2×2 OAM光束阵列的方法,该方法采用较低复杂度的实验方案,不仅实现简单,而且具备良好的扩展性。在该阵列中,每个位置的双环OAM光束内外环均可携带整数或分数阶拓扑参数,内外环保持相互独立,可实现对拓扑参数的精细化控制。与传统的单模态或复合态OAM光束相比,本文产生的2×2双环OAM光束阵列极大地丰富了复合OAM光束的光分布式模式,能够承载更加精细化的拓扑信息,因此在微观粒子捕获、光信息编码与传输等多领域具备较为显著的应用前景。

摘要:针对可见光与非制冷红外成像器件共焦面融合的发展趋势,设计了一款透射式可见光/长波红外双波段共焦面光学系统。通过在红外波段光路的中心位置嵌入可见光波段光路,并在后组共用一片ZNS透镜的设计方式,以实现双波段共焦面成像。光学系统的设计参数选择可见光与长波红外的焦距均为60mm,长波红外F#1,可见光波段的F#6,全视场角为217°×123°。设计结果表明:可见光波段光路在42 lp/mm时各视场MTF值均大于04,畸变小于1；长波红外波段在21 lp/mm时各视场MTF值均大于03,畸变小于2,满足设计要求。透射式结构对比反射式结构与折反式结构,在保证小体积与高像质的同时,大幅提高了系统的视场角,降低了产品的加工成本,更有利于工程化和量产。

摘要:针对海上红外船舶目标检测存在特征不明显、背景干扰复杂、信噪比低等难点,本文提出一种基于改进YOLOv8s的海上红外船舶检测算法。通过在主干网络中引入 BoT模块替换了部分 C2f 结构以更好地捕捉图像中的全局和局部更丰富的信息,提高模型的特征提取能力,同时降低计算开销。并将改进的通道注意力机制模块加入到模型中,用于解决浅层特征图中的语义信息混乱和感受野过小的问题,以提高小目标检测能力。为了减少前向推理的时延引入剪枝技术实现模型剪枝,在保证召回率不降低的同时减少模型的参数。实验表明改进的YOLOv8s海上目标检测算法在相同红外船舶测试数据集上比原始YOLOv8s的AP提高了135,达到了9141。本文所提算法平衡了模型精度与耗时的矛盾关系,在提升性能的同时,保证了模型检测的速度。

摘要:像素级可见光/红外图像在成像过程中,低频子带系数和高频子带系数的能量分布在不同图像区域存在差异,对于可见光和红外图像融合而言,两者子带能量分布的差异更为复杂,这种能量分布的不均匀性使得当前的简单加权融合方法在匹配过程出现一对多干扰,难以达到理想的融合效果,提出一种针对像素级可见光/红外图像的融合方法。将FAST特征点检测算法与ORB算法结合展开红外图像和可见光图像特征点检测,利用FLANN算法对提取出的特征点进行匹配,初步建立红外图像和可见光图像之间的对应关系,再通过RANSAC算法剔除误匹配的特征点对,解决单向匹配中存在的一对多匹配问题。基于图像配准结果,通过像素特征能量加权融合规则融合配准后图像的低频子带系数,基于邻域方差特征信息融合配准后图像的高频子带系数,组合低频子带系数和高频子带系数,生成最终的可见光红外融合图像。实验结果表明,所提方法确保了特征点匹配的双向一致性,解决了单向匹配中存在的一对多匹配问题,并且保留了图像细节,提升了信息丰富度,图像融合效果表现优异。

摘要:针对红外与可见光图像融合算法中出现缺失纹理细节、对比度信息问题,本文提出了一种基于双马尔可夫鉴别器(DMD)的红外与可见光图像融合方法。首先,在生成器的主通道中提取红外与可见光图像的公共信息,同时在辅通道中提取两者的互补信息,利用梯度残差密集块(GRDB)提取特征的深层次细粒度信息；然后,通过混合注意力机制,获取到更加丰富的细节信息；最后,采用DMD与生成器构建对抗博弈机制,估计红外图像与可见光图像的分布概率,专注于区分输入图像的每一个局部块,从而促使融合图像保留更多的纹理细节信息。实验结果表明,本文方法的融合图像在纹理细节和对比度信息上表现丰富,同时在平均梯度、信息熵、标准差、空间频率等客观评价指标上也优于其他图像融合方法。

摘要:卫星长期在空间环境中开展工作,易受到外力或温度变化的影响,使得图像中出现模糊和拖尾等现象,导致图像质量的退化。如何能够从退化图像提取出目标的有效信息是当前面临的十分棘手的问题。在轨运行阶段卫星不具备对光学系统进行自我修复的能力,只能采取图像复原的方式恢复图像原有的应用水平。为了解决相机受到典型光学像差影响导致图像质量退化难题,本文提出了一种基于地面点目标估计点扩散函数的维纳滤波图像复原方法,首先利用地面点目标完成点扩散函数估计,其次对退化图像进行振铃抑制处理,最后完成图像退化处理。方法可以显著改善图像的清晰度,减少图像中“振铃”的出现。以全色和多光谱的退化图像作为仿真分析对象,利用主观目视和客观测试等两种评价方式对不同工况下图像复原质量进行评价,确定退化图像的最佳复原方案。通过对相机的MTF、SNR等核心指标进行复测,并将测试结果与复原前的测试结果进行比较,复原后图像的MTF测试结果提升15倍以上,SNR测试结果下降小于5dB,有效保障了相机的成像能力和应用水平。

摘要:随着我国经济的迅猛增长,建筑幕墙的市场需求急剧攀升。然而,高空坠落事故屡见不鲜,对公共安全构成了严重威胁。因此,研发高效、大范围、长距离、分布的玻璃幕墙健康状态监测技术刻不容缓,以便及时发现并更换受损的玻璃幕墙,从而有效预防安全事故的发生。分布式光纤传感系统凭借其长距离监测、分布式振动测量等诸多优势,已经引起了建筑业界的广泛关注。本文基于分布式光纤振动传感系统和隐框玻璃幕墙,搭建了振动监测验证系统。实验结果显示,分布式光纤振动传感系统在玻璃幕墙损伤监测中具有较高的可行性,可以为未来玻璃幕墙的损伤预警提供参考和借鉴。