高分七号激光测高仪激光光斑特性初探

高分七号激光测高仪采用双波束工作模式,搭载的监视相机对发射的两波束激光光斑成像。对激光测高仪研制阶段和初始在轨运行阶段监视相机图像进行处理,初步探索激光光斑特性。通过迭代选取法计算阈值确定激光光斑范围,利用灰度质心法、椭圆拟合法提取激光光斑质心,结果表明对同一数据同一光斑两种方式提取的质心位置均值差异很小,初始在轨运行时质心稳定性在0.4个像素内;统计激光光斑范围内的像素数,结果表明激光光斑的分布范围稳定。初步分析结果说明激光测高仪初始在轨运行状态良好。

空间光通信中激光光斑检测与特性分析

在空间光通信中,通信光要通过大气随机信道进行传输,但光的传输受到大气湍流的严重影响。故光传输方式的优劣直接影响着空间光通信质量的好坏,所以,为减少大气湍流对通信光的影响,将通信光调制为圆偏振光进行传输。为了证明圆偏振光在空间光通信传输中具有降低通信噪声的优越性,开展了一组验证实验(以下简称偏振降噪实验)。给出了在激光偏振降噪实验中,识别光斑并对光斑参数进行分析的一套方案:首先利用减背景法对图像进行预处理,消除静态背景的影响,然后结合局部动态阈值分割,轮廓提取及筛选的方法,检测并识别信标光斑,最后对采用圆偏振光传输前后光斑的平均亮度、背景的平均亮度以及光斑图像对比度进行计算与比较。从而从图像处理技术的角度验证了,圆偏振光在空间光通信过程中可以有效地提高信噪比和通信质量。本方案满足了偏振降噪实验实时性的要求,且有效实用。

四象限探测器光斑中心定位算法研究

针对激光光斑特性及定位算法对四象限探测器定位系统精度影响较大的问题,分析了激光光斑特性、四象限探测器定位理论及常用算法,研究了5种不同情况下激光光斑中心定位算法,在此基础上进行数值积分,提出基于椭圆形、能量服从高斯分布的激光光斑的中心定位算法,并利用曲线拟合的方法将理论光斑与实际光斑进行比较.通过设计的定位系统进行实验验证,证明了理论分析的正确性.

聚光器聚焦光斑能流密度分布的测量与分析

采用基于CCD相机和朗伯靶的间接测量方法,对旋转抛物面聚光器焦平面和多个离焦面的能流密度分布进行了测量。研究了系统的标定方法,并对每个面内的光斑特性进行分析。结果表明:通过对各个接收面光斑特性的比较,可以判断聚光器真实焦点的位置;随着接收面离焦量的增大,光斑直径变大,能流密度峰值减小,形状越来越不规则。这项研究为聚光系统的热利用和接收器的设计提供了依据。

激光光束在海水中的空间传输特性分析

由于激光的初始发散角以及海水对光的散射作用,激光在水下传输时光斑大小发生改变,从而影响接收机的接收范围。采用波长为514 nm的蓝绿激光,基于水下无线光通信信道模型,模拟光子在海水中的传输过程,通过统计不同传输距离时的光子数和光子位置,建立了海水信道中的光斑扩展模型,分析了海水水质对高斯光束的光斑空间特性的影响。结果表明:高斯光束在海水信道中传输时,根据光强比值定义光斑大小的位置,1/e光斑半径与传输距离呈线性关系,线性增加系数为光源的发散半角;当接收机灵敏度为确定值时,传输较短距离后光斑逐渐减小;光斑大小由接收机灵敏度决定,随着接收机灵敏度的增加,在相同距离下,接收到的光斑大小基本呈线性增加。

激光目标模拟器逼真度量化评估方案

激光目标模拟器逼真度主要用来评估目标模拟器出射激光对实际场景中激光照射器出射激光在传输及被目标发射时的近似程度。逼真度评估的有效程度取决于评估方案的适用性及实际可操作性。因此,提出了一种激光目标模拟器模拟逼真度的有效评估方案,并给出了具体指标的量化逼真度定义。首先给出了实战中的激光能量传输模型和半实物仿真系统中的光斑控制模型,接着以此为依据重点研究了激光目标模拟器激光脉冲和激光光斑特性的逼真度评估内容,最后通过计算各分项指标权重,得出了激光目标模拟器的整体逼真度。逼真度量化评估方案可应用于激光目标模拟器的设计及性能评估,从而达到在室内完成半实物仿真测试以减少总体测试费用和时间的目的,对于现代化武器系统设计具有十分重要的意义。