近地小行星材料特性对激光烧蚀驱动效率的影响试验分析

基于激光驱动效果和小行星材料特性密切相关的问题,针对脉冲激光对近地小行星物质的烧蚀驱动效率开展了试验研究,选用不同材质、孔隙率的类小行星试验样品,开展了冲量耦合规律测量试验。试验结果表明:在脉冲激光烧蚀的作用下,C型小行星比S型小行星具有更高的冲量耦合效率;随着小行星孔隙率的升高,冲量耦合效率降低,激光烧蚀驱动的效率下降。此外,还对激光烧蚀类小行星物质质量变化的规律进行试验,试验结果表明存在使得小行星质量烧蚀效率最佳的激光功率密度。对于需长期预警时间的威胁小行星,在烧蚀驱动偏转其轨道的同时,以最快的速率减少其质量,可进一步提升防御效率,实现防御的目的。

基于卡尔曼算法的激光告警自适应控制系统

针对二维激光告警系统在极端环境下成像质量差的问题,设计了一种基于卡尔曼算法的自适应控制系统。采用两个InGaAs焦平面阵列探测器分别对来袭激光的角度进行精测和粗测,对卡尔曼算法进行推导优化和仿真验证,同时,基于改进后的卡尔曼算法,通过FPGA实现两个探测器的自适应积分控制,达到系统输出自适应控制的目的。结果显示,精测的卡尔曼预测平均误差为0.56%,粗测的卡尔曼预测平均误差为0.78%,在532 nm的模拟光源照射下,自适应控制系统在极端光强下减少了欠曝和过曝的干扰,在不同光强下光斑大小稳定在55个像素左右。实验表明,自适应控制系统提高了激光告警系统在不同光强下的成像稳定性,对激光告警系统在恶劣环境下工作具有重要意义。

基于FPGA的双目高精度宽波段激光告警系统

针对传统二维激光告警系统的光斑中心提取误差大、角度测量精度差和分辨率低的问题,设计了一种基于FPGA和InGaAs焦平面阵列探测器的高精度宽波段激光告警系统,对传统的Otsu(最大类间方差法)阈值分割算法进行了推导和优化,同时,基于改进后的算法,通过FPGA实现了光斑中心坐标提取以及方位角、俯仰角等参数的计算,并将结果传输至上位机实时监测;实验结果显示,相较于传统的阈值分割算法,改进后的Otsu算法使光斑中心提取精度达到了0.06个像素,改进后的激光告警系统角度测量平均误差为0.03°,角度分辨率达到0.05°;实验表明,双目高精度宽波段激光告警系统达到了实际应用的要求,提高了系统测量的角度分辨率和精度,对光电探测和激光告警领域的工作具有一定的意义。

一种高效舰载激光告警设备检测系统及方法

文章首先介绍了舰载激光告警设备应用情况,及其现阶段进行功能检测与维护的相关技术难点,针对现有装备检测手段机动性差、效率低、可达性不足、功能单一的情况,提出一种基于无人机平台的检测系统及方法,阐述了该检测系统的功能组成、工作原理及关键组件的性能设计方案,并对系统的模拟等效性进行分析,指出该系统的工作特点与性能优势,为告警装备检测提供了一种有效技术手段。

基于激光雷达的汽车起重机近电作业预警技术

为了解决汽车起重机在施工现场中靠近带电线路导致危险情况发生的问题,文中提出了一种基于激光雷达的近电距离预警方法,创新性地采用DBSCAN聚类算法和RANSAC随机抽样一致算法,基于空间直线距离计算方法实时监测并计算起重机吊臂吊钩与施工现场中带电线路之间的距离;通过实时显示预警距离和声音报警,为操作人员提供直观、准确地现场信息,有效提高了起重机作业的安全性,并保障了人员和设备的安全。同时,该方法对推动汽车起重机行业的智能化、精细化发展具有重要意义。

综采工作面刮板输送机窜动机理及主动控制方法

为研究综采工作面刮板输送机窜动机理,综合分析进刀工艺、工作面倾角、支架推力对刮板输送机窜动的影响,理清了刮板输送机的窜动机理,界定了刮板输送机窜动的临界位置与允许窜动量,设置了窜动预警区,明晰了刮板输送机的窜动状态,并提出监测和主动控制窜动的有效方法。研究表明:两端头推进度差、工作面倾角变化、液压支架推力与刮板输送机窜动趋向关系是产生窜动的主要原因;以采煤机恰能完成端部斜切进刀与采煤工作面安全出口最小宽度(0.8 m)为临界,确定了刮板输送机窜动的临界位置;当采煤机在机头恰能完成斜切进刀时,刮板输送机机头位置为机头窜后的临界位置;当桥式转载机挡煤板距煤柱帮的距离为0.8 m时,刮板输送机机头位置为机头窜前的临界位置;当采煤机在机尾恰能完成斜切进刀时,刮板输送机机尾位置为机尾窜前的临界位置;当刮板输送机机尾距煤柱帮的距离为0.8 m时,刮板输送机机尾位置为机尾窜后的临界位置;机头(尾)在窜前临界位置与窜后临界位置之间运动的区间长度即为刮板输送机的允许窜动量;为及时预警、主动控制窜动,将允许窜动量等量划分为窜前严重区、窜前警戒区、正常区、窜后警戒区、窜后严重区5个区域;采用激光定位方法,记录激光定位点与基准标记点的水平错距,精准判定两端头所在窜动区域;根据刮板输送机机头、机尾所在的窜动区域可将窜动状态分为正常状态、单窜状态、双窜状态;针对特定的窜动状态,因地制宜提出调整进刀工艺、工作面伪斜角、支架推力等主动控制窜动的有效措施;相关成果在华阳新材料股份有限公司二矿展开应用,确定了80807工作面机头与机尾的允许窜动量分别为0.8 m与1.0 m,划分了窜动预警区域,利用激光监测精准判定了刮板输送机的窜动状态,并及时采取对应的控窜措施,取得了良好的控制效果。

基于物联网激光测距预警装置在井下机车上的应用

以某煤矿井下机车为研究对象,基于物联网技术从硬件和软件两方面建立激光测距预警装置,并将该系统应用在某煤矿井下机车调度系统中后进行测验,对实际应用效果进行分析。实践表明,该预警装置各项指标都可以满足煤矿安全生产的要求。

宽光谱多参数激光告警探测研究

随着激光技术的发展,激光武器得到了快速发展,针对来袭激光的威胁,激光告警也成为目前各国发展的重点,不同的激光告警系统探测不同的参数,根据告警参数采取相应的躲避和反击措施;目前激光告警主要探测参数有来袭激光方位角、俯仰角、激光波长、激光脉冲宽度等,但现有激光告警系统无法实现多参数的同时探测,且光谱范围窄、视场小、探测俯仰角和方位角为相对角度、无法获得绝对来袭方向。为此本文提出宽光谱波段、大视场、多参数激光告警新方法,可实现450~1700 nm宽光谱来袭激光波长、绝对方位角、绝对俯仰角、脉冲宽度多参数的高精度综合测量,该方法主要由激光脉冲宽度测量、绝对角度及激光波长测量、控制及数据处理三大部分组成。其中脉冲宽度测量模块由光学镜头、多带通窄带滤光片、高速光电探测器组成,实现来袭脉冲激光的高速光电转换;绝对角度及激光波长测量模块由光栅、大视场宽波段消色差镜头、多带通窄带滤光片、宽波段面阵探测器、三维电子罗盘组成,通过一级和零级衍射光斑位置获得来袭激光波长、相对方位角和相对俯仰角信息,结合三维电子罗盘测得的方位角、俯仰角以及横滚角,进而获得来袭激光的三维绝对方位角和绝对俯仰角。多带通窄带滤光片主要是根据常用几个军用激光波长进行选通滤光,有效滤除背景光的影响,降低系统虚警、漏警。理论分析推导具体测量方法和参数,设计宽光谱多参数激光告警探测系统样机,并进行实验可行性验证。实验结果表明,该系统的方位角视场120°、俯仰角视场96°、角度测量精度优于1°、中心波长测量精度优于10 nm、脉宽测量精度优于3 ns。该技术将为海、陆、空、天领域对来袭激光的高精度多参数综合探测奠定基础,有望提高复杂战场的生存能力。

宽波段双探测器高精度激光告警采集控制系统

针对二维激光告警中对探测数据高精度、宽波段及大视场角的需要,设计一种基于双探测器结构的高精度数据采集控制系统。提出运用两片GH-VSW640-F15c改进型InGaAs焦平面阵列探测器作为核心器件,重点设计探测器偏置电压电路,模拟信号调理转换传输电路及FPGA控制逻辑。设计电路并进行测试,测试结果显示:在方位角±55°俯仰角±50°的视场范围内,对宽波段0.4μm~1.7μm内不同波长实现双探测器精确高速图像采集,采集时间可达17.3 ms,采集数据角度分辨率为0.05°。实验表明该系统的数据采集精度与实际探测视场范围都达到了实际应用要求,可为二维高精度激光探测与定位系统提供准确的测量数据。

一种多波长多编码合束输出的新型激光源研究

为了模拟复杂条件下的激光威胁源,设计了一种基于多波长多编码合束输出的新型激光产生装置,用于检测相应的激光告警设备。采用3路波长分别为650 nm、808 nm和905 nm的激光,以STC8H单片机为核心构成编码模块,输出调制后的编码激光,通过二向分色镜将3路激光光束合成一束出射,进行了理论分析和实验验证。结果表明,合束的脉冲激光能量最高达到2.45 mJ,光束直径为6 mm,频率调制精度达到0.5 Hz,占空比调制精度达到0.1%;该装置能够实现携带不同编码信息的、不同波长的激光合束出射。该研究为激光告警设备提供了一种新的检测装置,对检测手段的改进有一定的参考意义。

高空间分辨率的非成像型激光告警装置设计

为了在非成像型激光告警装置中获得来袭激光方位,使用半球体结构排布光电传感器。通过对光电传感器定位编号以及光强采集,基于激光来袭时的受光传感器空间坐标和激光强度,进行数学化建模,从而获得激光来袭方向。针对告警装置中噪声电流对该方法求解方位信息的影响,论证了该方法可得到的最小角度分辨率表达式,并为此方法设计了实际的可行方案。

相干测风雷达的风切变识别及预警研究

文章简述了激光测风雷达探测原理、扫描模式等;总结了激光测风雷达相关的风切变识别算法及中国香港国际机场预警系统的发展现状;分析了目前算法应用的不足,并对未来激光测风雷达的研究做出展望。以期为今后激光雷达在机场进一步的应用奠定基础。

基于Gige相机的激光告警图像传输系统研究

针对光栅衍射型激光告警系统对敌军来袭激光进行参数高精度实时计算的要求,论文采用Gige工业相机设计了一种激光告警图像数据高速传输系统。该数据高速传输系统Gnet网络接口将Gige相机采集到的图像数据经FPGA的USB接口电路传输至上位机;其次设计USB接口电路,将采集到的数据传输至上位机进行图像还原及数据存储;最后,通过C编写的上位机可视化界面对传输来的图像进行实时显示监控。经过验证,Gige相机的数据吞吐量为每秒75MB,且在上位机可以显示完整的光斑图像数据,以此说明该图像传输系统的可靠性及稳定性,并通过保存来的衍射光斑数据为后续的图像处理算法研究提供了理论基础。

基于激光扫描的输电线路防外破预警监督系统开发研究

防治外部电力线路被破坏是电网发展面临的难题之一,环境、人为等因素均会给电网运行造成影响。本文将激光扫描技术应用于输电线路安防领域,提出了一种全天候激光扫描及视频识别防外破监控预警系统,通过高度阈值识别完成系统预警动作反馈。测试证明,该系统能够对进入预警区域内超高物体进行有效预警反馈,准确率为100%,可以满足电网防外破预警系统建设要求。

2022年世界防空反导综述及对我国发展启示

2022年世界军事格局发生深刻变化,俄乌冲突、朝鲜半岛局势风云变幻,不仅影响了热点地区与国家的装备布局,同时促使各国对未来防空反导能力建设进行深刻思考与动态调整。调研了2022年度美俄等世界主要军事强国在防空反导领域的发展情况,分析梳理了防空反导系统建设和技术的发展动向,并对我国的防空反导发展现状提出启示与建议,以期为未来复杂空天防御作战能力建设提供建议和参考。

山达克铜矿扩帮开采数值模拟分析与边坡监测

对于露天高陡边坡提高边坡角可以减少矿山的剥离量,是矿山减少开采成本增加矿山经济效益的重要手段之一。但是随着边坡加陡,会使露天边坡安全性能降低,安全风险增加。中冶铜锌公司巴基斯坦山达克南矿体于2017年12月开采结束,为了增加企业的服务年限以及为寻找新矿体矿产资源赢得时间,对南矿体进行了扩帮研究和设计,提高矿山效益的同时开采风险也进一步增加。本文采用FLAC3D软件数值模拟分析,通过对扩帮前后的边坡进行应力、应变分析。模拟边坡扩帮前后的危险区域,为三维激光扫描仪重点监测位置提供监测依据。通过分析监测数据,对潜在滑坡提供预测预报,保证矿上的安全开采。

基于激光技术的车辆基地列车动车预警系统设计

在既有以人控为主的管理机制下,由于地铁车辆基地内检修库、运用库为半开放式区域,人员进出和列车出入库较为频繁,故存在人车冲突的安全隐患。通过对车辆基地检修库、运用库的股道列位设置以及列车运用场景进行分析,提出一种基于激光的车辆基地列车动车预警系统设计方案。该系统以激光测距技术为基础,测量出列车运动过程中的不同距离信息,通过计算机技术的逻辑处理后,分析出列车的不同运动情形,实现列车动车的自动预警。目前已在上海地铁12号线金桥车辆基地试点应用,试点结果表明,该设计方案合理可行,一定程度上降低了作业人员人车冲突的安全风险。

临近带电线路基于激光雷达告警装置研究与应用

输电线路到地间距安全性分析方法是保证输电安全技术与周围环境稳定的关键,为增强输电线路到地间距的安全性分析技术,公司设计了采用镭射雷达的报警系统。通过镭射雷达技术提取输电线路的点云信息,并开展线路到地间距研究,同时利用强大数据挖掘技术对输电线路的镭射雷达点云信息进行高灰度的特征挖掘,对获取到的输电线路到地安全距离的关键点信息进行了排序,并对两侧相同波长的镭射雷达点云信息进行特征匹配处理,通过线性规划计算得到了输电线路到地的最佳安全距离计算值。仿真结果显示,利用该技术实现输电线路对地安全距离测算的精度很高,大大增强了输电线路的稳定性。

露天金属矿滑坡模式分析及预警体系研究

露天矿山在开采过程中会形成巨大的矿坑,在矿坑周边有明显的边坡,受外界环境或者综采扰动的情况下极易出现滑坡,给矿山开采造成了严重的安全隐患。为了实现对边坡变形的自动监测和实时预警,提出了一种新的基于激光边坡雷达的自动监测系统,实现了对边坡变形情况的动态监控。根据实际应用分析,新的监测系统的准确率达到了98.5%。

基于ZigBee无线传感的滑坡地质灾害监测预警系统

为了降低山体滑坡地质灾害对铁路运行的安全危险,设计了利用ZigBee无线传感网的山体滑坡地质灾害监测与预警系统,该系统主要包括了激光传感器无线数据采集终端层、无线数据汇聚层、4G传输网络层和地面监控中心。系统硬件电路设计主要包括了主控CC2530电路连接设计、激光测距传感器电路连接设计和RS484通信总线电路连接设计;系统软件主要包括了协调器软件流程、终端节点软件流程和ModbusRTU数据包格式设计。系统测试表明,当网络节点部署在70m之内,系统丢包率可以控制在5%以内进行平稳运行。