海面溢油激光探测系统及相关算法的研究

激光诱导荧光(LIF)技术是目前较为有效的海面溢油探测技术之一,但基于该技术的油膜厚度反演算法不适用于评估厚油膜(>800μm)。激光方向性强且能量集中,研究已表明其具备评估海面油膜的能力,然而现有探测系统将激光信号作为干扰信号加以抑制或去除。为了重新找回该信号以实现探测海面厚油膜的目的,研究了一种海面溢油激光探测系统并对其协调控制方法进行了探讨,另外,基于此系统建立了一种利用激光反射信号评估海面厚油膜的模型。通过选用原油和白油的混合油(1:50)作为实验油,验证了海面溢油激光探测系统的可行性和油膜厚度评估算法的有效性。

海面溢油激光探测系统接收装置的研究

提出一款适用于海面溢油激光探测系统的接收装置,通过对该装置中的平行光管、光学天线以及积分球等光学部件进行研究,分析了激光在装置中的能量传输变换等系列问题。然后,以不同油膜厚度对应的激光反射信号强度作为仿真参数,在不同海况下验证了接收装置的有效性。结果表明,同一油膜厚度下,经过接收装置的激光强度远小于未经过接收装置的激光强度,此外,在平静海面或风速为0.3、0.5和0.8 m/s的微浪海面下,使用经过接收装置后的激光强度可以有效反演海面油膜厚度。

雷达协同探测系统新形态与应用研究——复杂电子系统研究

随着智能时代的到来,分布式、网络化、智能化越来越成为雷达探测系统发展的重要技术方向,并促进了雷达组网协同探测技术与应用的不断演进。在专题文章《预警系统协同探测技术研究》的基础上,以未来发展新思维为导向,研究复杂性科学与电子科学的交叉融合,提出了复杂电子系统的新概念内涵;研究网络科学的相关理论应用于电子系统,提出了复杂电子系统网络化协同的新系统形态与技术层级、网络化协同矩阵与状态转移矩阵等;复杂系统是具有涌现和自组织行为的系统,研究提出了复杂电子系统自组织的一种简单规则,仿真了其自组织状态,并分析了系统自组织目标与资源。当复杂电子系统降维为协同探测的功能时,可表征雷达协同探测的应用新形态,呈现出网络化协同与自组织应用等智能行为。

基于湿度影响的大气透过率对红外探测系统测距影响评估

为研究不同湿度条件对红外探测系统探测目标距离的影响,更精准地评估红外探测系统探测距离受大气要素的影响,针对同一地区的不同季节、不同海拔以及不同气候类型3种情况,分析大气湿度变化对大气透过率的影响,从而进一步仿真分析其对红外探测系统探测距离产生的影响。采用MODTRAN软件进行仿真,基于美国标准大气模型(1976),计算不同季节、不同海拔、不同气候类型大气对0.94μm、1.10μm、1.38μm、3.20μm、9.40μm、12.00μm波长的大气透过率。仿真计算结果显示,对于大气透过率,夏季低于冬季,低海拔高度低于高海拔高度,海洋地区低于沙漠地区。这些因素对红外探测系统探测能力的影响也有同样的规律。

北斗探测系统与L波段雷达高空风对比分析

针对北斗探测系统与L波段雷达在测风体制上的差异,通过同球施放与前后施放两种方法进行动态试验,采用插值法,对比了同一高度北斗测风方式与雷达测风方式、无线电经纬仪测风方式所探测高空风数据的误差。通过对比分析探测资料发现:北斗探测系统与L波段雷达所测空中风的变化趋势与幅度大体一致;两者的经向风差值较小,而纬向风差值较大;与L波段雷达相比,北斗探测系统的经向风和纬向风均偏小;北斗探测系统对空中短时风切变过程的探测更有效。

基于照明分析和偏移成像实验的主动震源探测系统设计——以朱溪矿区为例

为了探讨利用绿色环保的非炸药主动震源技术勘查我国西部、南部复杂山地深部矿产资源的可行性,并提出可行的探测方案,以景德镇朱溪矿区为例开展了基于照明分析和叠前深度域偏移成像实验的主动源地震探测系统设计研究。在现场踏勘和充分收集地质、钻探成果的基础上,根据矿区42号线钻孔联合剖面和相应的岩石物性测量成果建立了地球物理模型。由于后续地震数据采集工作主要利用单分量纵波检波器开展,在地震波的数值模拟方面选用了粘声波方程;工区崎岖地表所带来的不规则自由表面问题则通过Acoustic-Elastic boundary Approach(AEA)方案解决。进行了震源-检波器组双向照明分析,以及高信噪比(20db)和低信噪比(6db)两种情况下的地震波叠前深度域逆时偏移成像实验。研究结果表明,通过合理布设较为密集的主动震源激发-接收系统,采用环境友好的非炸药主动震源技术可以查明目标区地下主要地层,和断层、逆掩推覆体等主要控矿构造的空间展布。后续实际的地震数据采集工作在本次研究的基础上开展,取得的朱溪矿区第一手非炸药震源绿色勘查成像剖面证明了本次研究所提出的探测方案是可行的和有效的。通过不断完善技术体系,非炸药主动震源技术有望为我国深部矿产资源勘探、隐伏断裂勘查、城市地下空间探测等研究领域提供一种环保、高效的技术手段。本次研究所采用的基于照明分析和偏移成像实验的复杂山地主动震源探测系统设计、论证方法值得进一步研究和推广。

长距离泵浦-探测系统的阿秒精度锁定

随着超快科学和阿秒脉冲技术的发展,基于孤立阿秒脉冲的泵浦-探测系统由于能实现对电子动力学的时间分辨测量,已成为人们开展阿秒超快过程研究不可或缺的关键技术.但要获得稳定可靠的泵浦-探测信号,需要保证泵浦与探测光之间阿秒级的高精度同步,较大的抖动将会导致信号产生弥散、甚至被淹埋在噪声中,从而无法获得真实的物理图像.由于阿秒脉冲从产生到应用终端之间的距离通常较长,要实现阿秒时间分辨,就必须对阿秒光脉冲与泵浦光进行阿秒量级的延时锁定.针对这一问题,本文发展了一种新型的双层光路系统,通过对获得的干涉条纹进行快速傅里叶变换,将获得的时间抖动量反馈给压电平移台实时补偿光程漂移,实现了泵浦光与探测光之间阿秒量级的同步锁定.应用该方案到光路长度从1—10 m的阿秒泵浦探测系统,得到了锁定精度分别从7.64—31.76 as的结果,分析表明系统延时误差与距离呈严格的线性关系,决定数R^(2)=0.96.本研究工作表明,使用小型干涉仪可实现对大科学装置中长距离阿秒泵浦探测系统的锁定精度进行快速检测,这对如非共线阿秒条纹相机、时间分辨光电子能谱仪、相干合成等应用具有一定的参考意义.

流星不均匀体多波段探测系统与初步观测结果

流星体注入地球空间给地球带来外部物质并影响地球空间环境.为了探知流星体对空间环境的影响,需获取不同类型流星体及其在地球大气中产生系列现象的特征.本文介绍近期研制建设的流星不均匀体多波段探测系统.该系统设计采用光学大范围成像和无线电相控阵雷达与双基地全天空雷达主动探测,实现对不同尺寸流星体坠入地球高空大气/电离层后的烧蚀、蒸发和电离到流星不均匀体产生与演化等系列过程探测.通过开发多种探测模式和相应的数据分析反演算法,获取流星体速度、质量、成分和星际来源、流星等离子体头和等离子体尾迹不均匀体的空间精细结构与演化以及低电离层“瞬时”风场等多参量信息.利用该系统观测数据,对流星体及其产生的流星等离子体头、等离子体尾迹场向和非场向不均匀体、流星闪耀和尘埃不均匀体以及电离层不均匀体等开展了初步研究.

旋翼无人机载差分光学吸收二维探测系统的研究及应用

针对机载探测系统的小型化、多角度、多高度、快速同时获取大气多污染物的技术需求,研制了一套融合多传感实现不同高度和不同方位角的轻量化、低成本的小型差分光学吸收二维机载观测系统,并将其搭建于旋翼无人机平台上应用于大气环境污染物的观测.本文详细介绍了研制的旋翼无人机平台和机载差分光学吸收系统构成,开展了系统稳定性研究,机载设备偏航角、翻滚角以及俯仰角的角度偏差均值分别为0.07°,-0.13°,-0.12°,满足监测稳定性要求.将机载系统与商用地基差分光学吸收系统进行比对观测实验,比对结果显示二者监测数据相关系数均大于0.92.最后利用该机载系统开展外场飞行实验,机载差分系统分别飞行距离水平面至30,60,90 m高度进行观测,观测时仰角设置为0°,方位角从0°到360°每隔30°进行一次测量,获得了不同方位角以及不同高度下的NO_(2),SO_(2),HCHO浓度分布信息.研究结果表明该研发系统满足大气多污染物同时快速多角度多高度的探测技术需求.

船舶火灾探测系统设计要点

通过解析船舶火灾探测系统的设计,归纳总结了船舶火灾探测系统功能特点和设计过程中需要注意的事项和规范要求。结合《国际消防安全系统规则》,从系统组成、规范要求对火灾探测系统进行设计,重点研究火警探头的选型、回路的布置、与其他系统的接口输出,为后续其他项目火灾探测系统的设计提供参考。

凝视型红外探测系统的三维噪声研究

应用三维噪声模型分析了凝视型中波红外探测系统的噪声特性,并研究了信息处理方法对各类噪声分量的抑制效果。在不同积分时间下对不同温度的面源黑体连续采集图像数据并进行分析,发现增加积分时间和黑体入射能量时,各噪声分量都先以非线性形式迅速减小再逐渐趋于恒定,且各噪声分量会呈现出各自特有的图像模式。研究发现在未经任何信息处理的原始图像中,空间噪声是系统噪声的主要成分;综合运用空间和时间噪声抑制方法后,空间噪声几乎被完全抑制,时间噪声降低约一半,瞬态像素噪声成为噪声的主要成分。

多波束探测系统中海域测线问题

对实际海域进行全覆盖深度测量,需要解决测量船测线分布问题。通过研究多波束测深系统工作原理,建立海域布线模型。将测量船测线、多波束区域、海底坡面抽象为空间直线方程与平面方程,在海底坡面和测线方向不同条件下,得到测量船的位置、测线方向、测线间距、覆盖宽度等相关参数的计算方法,对实际海域数据进行区域分割,用最小二乘法拟合区域海底坡面。该布线模型能给出满足测量便利性和数据完整性的测量方案,对海域测线问题研究具有实际应用价值。

多波束探测系统在护岸施工中测量检测的应用

本文分析多波束探测系统的工作原理,结合工程实例介绍了多波束探测系统在海底深水铺检测、抛石工程和护岸施工中的应用和数据采集、数据处理和水深测量成果图方面的优势,提高工作效率,可为类似工程提供参考。

穿梭油轮气体探测系统的设计与安装

为保证穿梭油轮在海上航行和船员作业时的安全,相关海事规范和公约通常要求船上配备气体探测系统,对挥发到空气中的可燃气体、有毒气体或氧气的浓度实现本地和远程监测。文章通过实船应用,根据气体探测系统的原理、传感器的形式以及规范要求,介绍了穿梭油轮气体探测系统的设计要求和安装要领,为穿梭油轮气体探测系统的设计、选型和安装提供了技术支持,以实现穿梭油轮海上安全作业的目的。

基于先进传感技术的煤矿方向随掘超前探测系统设计与优化

本研究聚焦于基于先进传感技术的煤矿方向随掘超前探测系统,主要关注系统架构设计、算法调优和硬件优化。系统架构方面,激光测距传感器、声波传感器和热成像传感器被整合,通过合理布局确保全面覆盖地下隧道。算法调优阶段采用并行计算、硬件加速器和滤波算法,提高系统实时性和数据准确性。硬件优化方面,传感器性能得到提升,引入TOF激光测距技术、宽频带声波发射技术和高分辨率红外摄像头。能耗优化通过低功耗芯片和通信协议实现,确保系统在地下环境中长时间稳定运行。本研究旨在为煤矿探测系统的技术创新提供具体指导,以满足对实时性、准确性和可靠性的严格需求,为煤矿工业提供更安全、高效的技术支持。

倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试方法研究

从倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试技术出发,梳理了后视摄像及探测系统关键评价指标,并分析了倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试方法。针对倒辅助系统中关键的后视摄像系统及雷达探测系统,提出包括后视摄像系统可视视角、响应时间以及雷达探测系统响应时间等评价指标为一体的测试方案。经验证,该方案可以很好地满足企业测试需求,可为企业提供研发验证及法规认证支持,缩短试验周期。

基于故障树分析的民用飞机结冰探测系统架构设计

飞机结冰会造成全机气动性能下降、飞行品质降级等一系列问题,对飞行安全造成极大的威胁。现代民用飞机普遍装备结冰探测系统以应对飞行中的结冰问题。结冰探测系统通过向飞行机组发送结冰告警,来帮助飞行机组判断开启防冰系统的时机。首先对民用飞机结冰探测系统的故障树分析特点进行介绍,然后根据结冰探测系统的功能需求,针对结冰探测系统进行初步的架构设计,之后采用故障树分析的方式分析结冰探测系统主要失效模式的失效概率,过程中发现初步架构的失效模式的失效概率远不能满足系统安全性需求,最后通过对系统架构进行冗余设计,确保系统架构设计满足系统安全性需求。

临边/深空背景探测系统地球杂散辐射建模分析

为评估地球杂散辐射对地球临边、深空背景探测类空间光学遥感器成像的影响,指导遥感器杂光抑制设计,对地球杂散辐射进行了建模分析。基于辐射学理论,建立了地表球冠杂散辐射模型,给出了卫星任意位置时对其光学载荷杂光有贡献的地表球冠区域,并采用区域网格化,小面元积分的方法求解地球总的杂散辐射。小面元的辐射能量包括透过大气的地物能量、大气自发辐射能量、大气对太阳辐射的后向散射能量,为准确表征,根据卫星参数建立了小面元的经纬度模型、太阳矢量模型来计算其太阳照射几何,结合卫星观测几何、地表参数、大气参数等,通过大气辐射传输模型仿真求得。以某空间遥感器可见光及长波红外谱段为例,从星下点位置、时间、载荷视轴指向等各维度进行了地球杂散辐射仿真分析。

低空光电探测系统的研究现状及发展趋势

以无人机为代表的低慢小目标对当前军事产生了重大变革,特别是在复杂作战环境下对现代战争产生的威胁。本文通过对多种探测手段的分析,阐明了光电探测在低空复杂背景探测下的绝对性优势,分析了光电探测系统的研究现状,介绍了当前光电系统面临的四个主要的挑战难题:大视场远距离探测、大视场与高分辨兼容、复杂背景低虚警探测与高精度识别、多目标跟踪定位,并给出了对应的解决思路,同时也是未来光电探测系统的发展趋势,通过光电探测能力的提升,实现真正与雷达能力的匹配。

星球车松软星壤的轮腿式探测系统:Ⅱ-感知车轮

为增强星球车松软星壤的穿越通过能力,提出了轮壤交互接触信息的感知车轮设计。该车轮是一种星球车的前置轮腿式探测系统(WOLS)的关键部分,可实现动态轮壤交互的关键量测量(轮壤作用力/力矩、轮壤接触角和车轮沉陷量)。研究分析了轮壤力学的关键测量参量及其分组,完成了感知车轮的硬件设计和集成,提出了待测参数的在线测量模型和方法,通过标定校准和实车测试验证了该感知车轮的性能。