中国科学院光电技术研究所固体板条激光器光束净化研究进展

高功率固体板条激光器的光束质量严重受限于增益介质热效应等多种因素。如何同时获得高平均功率和高光束质量是激光发展过程中面临的一个基本物理问题。自适应光学技术能够有效补偿固体板条激光系统输出光束的静态和动态像差,是改善光束质量的有效手段。近年来中国科学院光电技术研究所掌握了低阶像差补偿器、加权优化波前复原方法、通用波前处理机等关键技术,为国内多个固体板条激光系统研制了二十余套自适应光学光束净化系统,显著改善了光束质量,保障了上述激光系统的有效运用。

中国科学院光电技术研究所的变形反射镜研究进展

变形反射镜是自适应光学系统的核心部件,也是开展自适应光学技术研究的首要研究对象。本文首先介绍了中国科学院光电技术研究所从事自适应光学特别是变形反射镜技术研究的历史背景,简述了光电所变形反射镜技术早期的发展脉络。然后介绍了光电所研制的变形反射镜在我国历代惯性约束聚变系统中的应用情况,也介绍了在天文光学观测领域典型的多单元变形镜技术及应用成果,随后还介绍了应用于生物医学等领域的紧凑型变形反射镜的发展情况和研究现状。最后介绍了光电所在变形反射镜技术新方向的研究情况。

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究进展

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室,在突破了波前校正器(包括变形反射镜和高速倾斜反射镜)、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上,研制了一系列自适应光学系统,用于天文望远镜、惯性约束聚变和人眼视觉研究等。

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(墨子巡天望远镜)

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建成并开展调试观测,2023年9月17日望远镜首光仪式暨科学战略研讨会召开,并成功发布仙女座星系图片,标志着望远镜设备基本达到设计标准,已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜口径2.5米,采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术,可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像,配备7.65亿像素大靶面主焦相机,具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山海拔4200米的天文台址,是冷湖天文观测基地首个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜通过获取天体高精度位置和多波段亮度观测数据,监测移动天体和光变天体,高效搜寻和监测天文动态事件,可以在高能时域天文、太阳系天体普查、银河系结构和近场宇宙学等研究领域取得突破性原始创新成果。同时,墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略,开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究,服务航天安全和深空探测战略需求。

光电技术研究所的自适应光学技术

自适应光学是近二十年发展起来的光学新技术，它使光学系统具有能动地适应外界变化自动克服动态干扰的能力。十多年来光电技术研究所的自适应光学研究室建立了自适应光学技术的基础，研制成功多套自适应光学系统。带动了能动光学元件、微驱动技术和光束动态诊断技术等单元技术的发展。本文综合报导了这些技术进展。

光电跟踪系统中精密控制技术研究进展

精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展,它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台,扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面临的技术难点。本文综述了针对上述几大关键问题的精密控制技术,展示了一些先进和前沿控制技术的研究成果,同时指出未来重点研究方向的主要思路。根据扰动影响的不同机理,从精密驱动、惯性稳定、振动控制三个方面介绍了相应扰动抑制技术的研究进展以及热点,并强调基于Stewart平台的振动与指向一体化技术是空间光电跟踪系统的重要技术方向。复合轴控制系统仍然是提高目标跟踪最有效的根本方式,最基本的技术问题是提高精跟踪倾斜镜跟踪系统的性能。观测器控制尤其是仅有误差测量的观测器技术特别适用于复合轴光电跟踪系统,发展三级或者更高级的复合轴系统应该特别注意高性能电机的应用。最后,提出多智能协同光电系统是光电跟踪领域未来重点的发展方向,需要研究多智能体的协同定位、编队控制以及载荷平台一体化等精密控制技术。

光电编码器滤波技术研究

在高精度光电跟踪系统中,光电编码器被用来测量转速。但是由于测量会引入误差,给测量所得的速度信号带来很大噪声。为了消除噪声对速度信号精度的影响,采用FIR滤波器对速度信号进行滤波处理,并使用最小二乘法对延时进行补偿,提高速度信号的质量,以便进行实时控制。其中FIR采用DA算法在FPGA中实现,以减少计算延时。实验结果表明,该方法不仅可以提高速度信号质量,而且不会产生延时,可以应用于实时控制系统中。

带摩擦的光电跟踪转台控制技术研究

转台精度直接影响整个光电跟踪系统的跟踪精度。以光电跟踪系统的方位轴为例,采用电流环、速度环、位置环三环控制算法实现控制。介绍了三环控制算法的分析与设计方法,并针对实际工程中出现的非线性摩擦力矩影响跟踪精度的问题,采用前馈补偿的方法提高精度,并给出了仿真实验结果。

光电跟踪设备的线缆测试技术研究

针对光电跟踪设备已有在线故障监测存在的盲点,对线缆信号传输故障检测方法进行了研究。利用线缆在故障位置阻抗不匹配原理,设计一种抗干扰性强和具有良好相关性的测试信号,通过信号发生器注入测试信号,利用数据采集卡采集反射信号,并消除因信号叠加产生的交叉项后,最后通过测试信号和采集的信号的相关性分析来确定线缆故障位置和故障类型,得到设备的故障单元。通过实验并与扩展频谱时域反射法进行性能对比,验证该方法的检测性能、稳定性及工程实用性。

空间引力波探测望远镜指向偏差地面高精度测量技术研究

星载望远镜是实现空间引力波探测的核心组成部分。由于各星座之间传输距离达到109 m量级,对望远镜指向精度提出了nrad量级的严苛要求,而指向偏差高精度测量和定标就成为实现空间引力波探测星载望远镜高精度指向的前提。为实现星载望远镜指向偏差地面测试及传感器定标需求,本文提出基于哈特曼原理的新型指向偏差高精度测量方法,采用多子孔径空间复用思想降低各类随机误差对测量精度的影响,显著提升了指向偏差测量精度。本文根据传感器参数与指向偏差测量精度之间的定量关系,对哈特曼传感器参数进行了分析优化,并分析了星载望远镜指向偏差测量精度。研究结果表明:采用基于哈特曼原理的多子孔径空间复用方法,可以实现对星载望远镜指向偏差0.62nrad的高精度测量,为空间引力波探测望远镜地面测试及在轨传感器定标提供了可行途径和参考。

空间引力波星载望远镜测试与评估技术研究进展

在空间引力波探测任务中,星载望远镜承担太空超长干涉光路双向光束准直的重要作用。空间引力波探测对星载望远镜提出了pm级光程稳定性和低于10^(-10)级后向杂散光水平的极高要求。超高水平指标要求超过了当前测试技术的精度极限,因此,针对星载望远镜发展测试与评估技术并开展系统超高精度测试是空间引力波探测计划成功的重要前提。本文在概述国内外在研的空间引力波探测星载望远镜研制情况的基础上,重点围绕星载望远镜的核心技术指标——光程稳定性和后向杂散光,介绍了在研望远镜的测试技术发展现状和已经取得的部分测试成果,以及各研究单位进一步的测试计划,为我国的空间引力波探测的星载望远镜测试与评估技术发展提供参考。

光电成像跟踪系统的实时数据融合技术研究

光电成像跟踪系统需要保证不同目标的自适应识别,同时严格按照时间序列执行的图像处理又是一个强实时性过程。实时融合跟踪技术提出并行执行多个算法组以适应不同类型目标的识别,并通过像素级、特征级和决策级的同时融合处理保证了系统跟踪的稳定性,最后在嵌入式并行处理硬件平台上有效解决了对运动目标的自适应跟踪。文中详细阐述了实时融合跟踪技术的技术思想和技术路线,在剖析其并行结构的基础上完成了光电成像跟踪系统的嵌入式硬件并行平台的设计和实现,取得了显著的工程应用成果。

光电跟踪系统非均匀受力摩擦补偿研究

为了解决光电跟踪系统中摩擦扰动问题、进一步提高视轴稳定精度,采用了LuGre模型和终端滑模观测器(TSMO)融合的补偿方法(LuGre-TSMO),即在LuGre模型的基础上设计一种基于新型趋近率的终端滑模观测器,实现对系统摩擦的2次补偿。结果表明,相比于未补偿情况,LuGre-TSMO方法的速度跟踪均方根误差平均下降了65.38%,有效提高了实验平台视轴稳定精度;相比于LuGre模型方法和终端滑模观测器方法,LuGre-TSMO方法摩擦补偿效果最好。该方法在光电跟踪系统中是可行且有效的。

光电跟踪系统的模糊Ⅱ型控制技术研究

为了解决高型控制方法在光电伺服跟踪系统应用中存在的稳态精度与超调量之间的矛盾,设计了一种由多种群遗传算法(MPGA)优化的模糊Ⅱ型控制方法。该方法在经典Ⅰ型双闭环反馈控制器的速度环之前并联一个积分环节,将系统型别增加到Ⅱ型,以此加快反应速度、减小稳态误差;并引入模糊控制器(FLC),根据系统状态动态调节积分环节的增益,实现动态高型控制,既抑制系统震荡,又保证稳态精度;然后用MPGA优化FLC的输入输出比例因子,得到最优控制参量。对该控制系统进行了理论分析,并将各阶段优化系统进行了对比实验。结果表明,在相同实验条件下,采用MPGA优化的模糊Ⅱ型控制系统实现了对系统的动态高型控制,既能保证原系统的超调量不变,又能将稳态误差减小88.55%,明显提高了控制系统的稳态精度。该研究对优化光电伺服跟踪系统是有帮助的。

合成孔径激光雷达成像技术研究进展

合成孔径激光雷达成像技术是一种能够突破光学系统衍射极限的主动光学成像技术,其概念来自工作在微波波段的合成孔径雷达,相比于合成孔径雷达,合成孔径激光雷达具有成像速度快、成像分辨率高以及能获取符合人眼感知的图像的优势,在远距离目标感知与识别中具有很高的潜在价值。本文从合成孔径激光雷达的工作原理出发,回顾和梳理了合成孔径激光雷达的主要关键技术的主要进展,包括合成孔径激光雷达的系统模型和基础理论、系统设计与架构、激光相位噪声抑制、运动补偿技术以及成像算法;同时对国内外重要的外场实验进展进行了总结。最后探讨了后续实现工程化所需面对的困难和挑战。

光电跟踪设备EMC滤波技术研究

电磁兼容是电子、电气设备或系统的重要技术要求,其要求直接影响了产品的性能。介绍了光电跟踪设备电磁兼容问题产生的原因以及对其进行电磁兼容处理的必要性。并针对性阐述了电源和通信信号滤波技术的原理,以及对该问题提出了解决方法,通过电源滤波技术和信号滤波技术、结合某光电跟踪设备,系统分析了设备所存在的电磁兼容问题并进行技术验证,达到GJB151A的电磁兼容要求,给出的滤波方法可以给光电跟踪设备的电磁兼容工程实践提供参考。

基于预测滤波的光电跟踪技术研究进展

随着传动系统的进步以及传感器技术的发展,光电跟踪系统的应用领域不断拓展,系统针对的跟踪目标也从高空、远距离、速度快、运动规律强的传统目标进一步拓展到了低空、距离近、速度慢、运动规律弱的新型目标。面对新型的跟踪目标,光电跟踪系统需考虑进一步提升光电跟踪技术以提高系统的跟踪能力。前馈控制是一种提高系统跟踪能力非常有效的手段,前馈控制的关键在于获取实时准确的目标运动状态,但探测目标的图像传感器一般都存在不可忽略的时间延迟。因此就形成了基于预测滤波的光电跟踪技术研究方向。回顾目前主流的4种基于预测滤波的光电跟踪技术,通过仿真实验分别从频域和时域对比这4种方法性能,然后总结了这4种方法的优缺点并指出此项技术未来的发展方向。

基于云计算技术的人力资源信息管理系统建构策略研究

当前,我国正处于信息化建设的重要阶段,云计算技术得到了更加广泛的应用。将云计算技术应用于人力资源管理,能够提高企业效率,从而为企业提供更好的人力资源管理服务。因此,为了在激烈市场竞争中取得发展优势,企业必须把云计算技术运用在人力资源信息管理中,推动人力资源信息管理系统的有效构建。基于此,文章对人力资源信息管理系统建构现状深入分析,并提出基于云计算技术的人力资源信息管理系统建构策略,以供参考。

瞄准重大任务需求 锐意进取 自主创新 不断拓展应用领域——成都光电所自适应光学技术研究创新成果丰硕

近30年来，国际上现代光学技术的应用已从静态观测发展成为动态条件下进行快速信息获取和能量传递的重要手段。在各种光电系统中，对光束进行动态控制（包括光束的方向控制、波前相位控制、光强调制、滤波等）的要求越来越高。这些动态控制是现代光电技术和工程的重要特征。在这一背景下，从20世纪70年代起，国际上发展了新兴的自适应光学（AO）技术。

高精度跟踪控制系统中电流环控制技术研究

在跟踪控制系统中,速度回路控制对象的特性对控制系统的跟踪精度有很大的影响。根据电流负反馈的基本原理,在位置、速度双闭环的基础上加入了电流反馈传感器,设计了电流环校正网络。仿真和实验表明,电流环有效地改善了速度回路控制对象的特性,提高了速度回路的低频增益,控制系统位置回路的跟踪精度约有 10 倍的提高。