Optical Design and Stray Light Analysis of the Space Infrared Optical System

This article describes a novel configuration design for a re-imaging off-axis catadioptric space infrared optical system,and in order to satisfy the signal noise ratio requirements of the system,the stray light of the system is necessary to analyze and restrain. The optical system with a focal length of 1 200 mm,an entrance pupil diameter of 600 mm,an F-number of 2,a field of view of 3°× 0. 15°,a working wave band of 8 μm-10 μm,and the image quality of the optical system almost approach to diffraction limits in all field of view.Then the mathematical models of stray light are built,and the suppressive structure is established to eliminate the effect of stray light. Finally,TraceP ro is used to analyze and simulate stray light with and without the suppressive structure,and also get the results of the PST curves. The results indicate that appropriate optical system and suppressive structure can highly reduce the stray light of the space infrared optical system.

结合主动光源和改进YOLOv5s模型的夜间柑橘检测方法

【目的】解决夜间环境下遮挡和较小柑橘难以准确识别的问题,实现采摘机器人全天候智能化作业。【方法】提出一种结合主动光源的夜间柑橘识别方法。首先,通过分析主动光源下颜色特征不同的夜间柑橘图像,选择最佳的光源色并进行图像采集。然后,提出一种夜间柑橘检测模型BI-YOLOv5s,该模型采用双向特征金字塔网络(Bi-FPN)进行多尺度交叉连接和加权特征融合,提高对遮挡和较小果实的识别能力;引入Coordinate attention(CA)注意力机制模块,进一步加强对目标位置信息的提取;采用融入Transformer结构的C3TR模块,在减少计算量的同时更好地提取全局信息。【结果】本文提出的BI-YOLOv5s模型在测试集上的精准率、召回率、平均准确率分别为93.4%、92.2%和97.1%,相比YOLOv5s模型分别提升了3.2、1.5和2.3个百分点。在所采用的光源色环境下,模型对夜间柑橘识别的正确率为95.3%,相比白光环境下提高了10.4个百分点。【结论】本文提出的方法对夜间环境下遮挡和小目标柑橘的识别具有较高的准确性,可为夜间果蔬智能化采摘的视觉精准识别提供技术支持。

基于空间自适应剖分的Lightcuts多光源聚类算法

针对Lightcuts算法在面对大规模复杂光源时计算效率较低的问题,提出了一种基于空间自适应剖分的Lightcuts多光源聚类算法。该算法采用二叉树森林代替传统Lightcuts算法中的二叉树,并提出自适应的视景体划分方法对三维场景进行剖分,通过构建包含"簇-光源"对的列表,快速剔除与当前渲染点无关的光源,同时利用空间聚类的相似性减少"光源割"搜索过程中的重复计算。实验结果表明,与传统方法相比,文章提出的算法在"光源割"计算阶段能够将搜索步数平均减少30.71%~42.09%,绘制时间平均缩短28.35%~34.84%,有效地加快了Lightcuts算法的计算速度,提高了多光源三维场景的绘制效率。

一种地基模拟空间碎片飞行参数测试方法研究

目前地基模拟空间飞行破片试验是空间碎片测试非常重要的一个手段,地基模拟空间碎片飞行参数测试方法是地基模拟空间碎片参数测试的一个重要技术支撑。针对毫米级地基模拟空间碎片测试难题,提出了一种测速精度高、可靠性好、可视化测试结果且成本较低的测试方法。通过地基模拟空间碎片飞行试验,实现了对速度4000 m/s、径向尺寸2 mm碎片影像冻结,相机距离破片飞行弹道垂直距离为400 mm,拍摄视场为600 mm×400 mm。在一幅图像上获得了碎片2个瞬时运动影像,直观反映了碎片的形貌特征,并对模拟空间碎片飞行参数进行了计算,并通过对比试验与该测试方法测试结果进行对比,证明该测试方法可以作为地基模拟空间碎片飞行试验的测试手段。

室内空间光环境设计研究

室内空间是人生活、居住的重要场所,室内空间布局、光环境设计直接影响居住体验。随着生活水平的提升,人们对生活品质有更高的追求。因此,以室内空间光环境设计为主题,在简要分析室内空间光环境设计价值基础上,探究室内设计常见光源及室内空间光源类型,并在此基础上提出室内空间光环境的设计策略。总结当下,展望未来,提出室内设计领域的发展方向,且从经济、环境、功能等不同方面展开分析。

不同码型对基于WDM的Li-Fi系统性能影响分析

为了探寻信源编码对可见光无线通信(Li-Fi)技术的影响,研究了4种不同信源编码方式:不归零(NRZ)码、归零(RZ)码、载波抑制归零(CSRZ)码和双二进制码,并采用OptiSystem软件搭建了基于波分复用(WDM)的Li-Fi系统,讨论了4种码型对基于WDM的Li-Fi系统性能的影响。仿真结果表明:在10 Gb/s传输速率下,NRZ码型在传输距离方面表现较好;在40 Gb/s传输速率下,CSRZ码显露了强大的抗非线性性能及传输距离方面的优势。

空间探测相机光学系统的杂散光分析和优化设计

由于空间光环境的复杂性,抑制杂散光对保证空间相机成像性能尤其重要,该文针对宽光谱波段成像的空间探测相机光学系统进行杂散光分析和抑制优化设计。通过SOLIDWORKS和TracePro的无损式数据交互建立光机模型,并从光机材料的表面特性、机械结构、镜片透过率等多角度优化杂散光模型,再利用朗伯体光源分别对正反向进行光线追迹,然后结合光机模型的半剖图对系统关键表面进行重点取样分析。分析结果表明:优化后的光机系统在离轴角10.3°~15.4°内,点源透过率值与优化前的系统相比下降了66%~99.4%,在离轴角大于14.2°时点源透过率值接近10^(−4)量级,在离轴角18.4°处杂散光的点源透过率约为10^(−4)量级。最后通过鬼像实验,进一步证明了优化后的光机系统设计方法具有良好的杂散光抑制效果。

数字时代演艺空间创造——激光光源、智能吊挂系统、数字空间创造

基于“数字时代演艺空间创造研讨会”,结合光学与智能吊挂系统在演艺空间的研发与实践,阐述数字时代演艺空间创造的理论及前沿技术,分析数字技术对演艺空间创造、中国舞台美术未来发展的影响,以及如何培养舞台美术的综合人才。

受控生态生保系统中植物生长光源的选择

目的为未来的空间站受控生态生保系统中高等植物栽培筛选合适的照明光源。方法在空间高等植物栽培地面实验装置中进行 ;利用红蓝两种发光二极管的四种不同组合制成的灯箱作为照明光源 ;利用多孔管和多孔陶瓷颗粒无土栽培技术培养。结果红色发光二极管下生长的植株初期呈匍匐状 ,后期直立、细长 ;红色和蓝色发光二极管组合下的植株生长基本正常 ,但 90 %红色发光二极管 + 1 0 %蓝色发光二极管组合下植株的综合指标最佳。结论植株正常生长可采用红色和蓝色发光二极管的一定组合 ,以 90 %红色 + 1 0 %蓝色发光二极管更为适宜。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪杂散光抑制

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240～315nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径,计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线,结果显示杂散光抑制措施效果明显,PST小于3×10-5,中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4,最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平,结果表明:中心视场杂散光比值为8.167×10-4,和仿真结果接近,验证了仿真过程的准确性,说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。

鲐鱼灯光围网渔船合适作业间距的理论研究

使用点光源海面照度计算方法,对一组鲐鱼(Scomber japonicus)灯光围网渔船(主灯船、副灯船、网船的集鱼灯总功率分别为180 kW、120 kW和40 kW)的有效光诱距离和合适作业间距进行计算。结果表明,适宜照度为0.01 lx时围网渔船的有效光诱距离为872.0 m,主灯船与副灯船之间的最小作业距离为1 650.4 m,副灯船与网船之间的最小作业距离为1 585.7 m,主灯船与网船之间的最小作业距离为1 669.7 m,2个灯光围网渔船船组间的合适作业距离为1 744.0 m;适宜照度为14.00 lx时围网渔船的有效光诱距离为138.3 m,主灯船与副灯船之间的最小作业距离为262.9 m,副灯船与网船之间的最小作业距离为249.4 m,主灯船与网船之间的最小作业距离为263.1 m,2个灯光围网渔船船组间的合适作业距离为276.6 m。

超短型内嵌式遮光罩设计

为了在不影响杂散光抑制效果的同时减少空间遥感器的结构尺寸,方便其姿态控制,提出了一种超短型内嵌式遮光罩。介绍了超短型内嵌式遮光罩的基本结构形式及其优化设计方法。重新设计了遮光罩的形状,采用超短型多层遮光筒结构代替了传统设计中过长的外遮光罩。改变了遮光罩与主体结构的安装方式,将遮光罩嵌入式安装于空间遥感器的主体结构,最大限度地压缩了结构尺寸。以某航空相机光学载荷为例,分析了该种遮光罩的可行性和消杂散光效果。采用Light-tools软件优化设计了双层同心圆柱筒结构的遮光罩,并对该遮光罩的杂散光抑制效果进行了评估。模拟计算结果表明,外遮光罩采用超短型内嵌式结构后,遮光罩总长度和重量均减小为传统设计结果的1/3。系统的点源透过率(PST)曲线显示其整体呈下降趋势,且在离轴角大于25°后,光学系统的PST降低到10^(-7)以下。另外,设计的遮光罩能够有效抑制视场外杂散光,其杂散光抑制能力与其他离轴、同轴系统大体相当,满足使用需求。

深空探测器多结太阳电池电性能量化评测方法

针对深空探测器太阳电池阵电性能缺乏量化评测方法的问题,文章利用标准电池和参考电池建立脉冲光源标准光源,对太阳电池阵选定工作点电流的关键指标开展基于分结标定标准子电池组、测试光源稳定度与均匀度调试、脉冲光源校准和光谱失配误差修正的专项评测,有效实现了太阳模拟器合成光谱分布与AM0标准光照条件的一致性问题,解决了脉冲光源均匀性与稳定性的兼容性问题和电池失配修正问题。利用嫦娥五号上升器太阳电池阵地面测试数据与修正后的在轨飞行数据进行比对,得出待测产品地面评测结果准确度优于±1%的结论,验证了评测方法的准确性和有效性。

主题馆大空间照明及控制系统设计

介绍了上海世博会主题馆几个高大空间的照明设计方案和实施方案,包括光源和灯具的选择以及实施现场实测后的部分照度结果。并着重介绍了大空间智能照明控制系统,以飨同类大空间建筑照明设计提供参考。

频率间隔可调的平坦多载波光源结构设计

为了克服密集波分复用系统中多个光源难以同步且成本高等缺点,提出了一种平坦度好、子载波数多、频谱宽度大且频率间隔可调的多载波光源生成结构.系统结构由马赫增德尔调制器、电吸收调制器和相位调制器级联组成,在单一正弦信号驱动下,输出多个低平坦度、频率间隔可调的子载波.在驱动信号频率为9和12.5GHz,系统生成的子载波数量为31个的条件下,平坦度可达到0.09dB.当驱动信号频率在3GHz^16GHz范围变化时,输出的子载波数量基本不变,且在子载波数量为31个的条件下,平坦度均小于0.15dB.当驱动信号频率为16GHz,平坦度小于0.15dB时,系统输出的多载波光源频谱宽度可达480GHz.此外,分析了MZM的上、下臂偏置电压差、EAM的啁啾因子、调制指数对生成多载波光源的平坦度、子载波数以及频谱宽度的影响.

浅析内部空间氛围营造中的光影效果设计

人类所处的内部空间,绝大部分都是需要照明的围合空间,围合的空间形态局限了光影的应用尺度,也给光影设计提供了绝佳的展示舞台。作为以光影设计为目的的照明光源,已经突破了照明功能本身的需求意义,而作为空间元素的组成部分,比材质和色彩等更加廉价与实际,且在效果及表现力上要更强。

太空生态电光源

本文以航天技术为背景 ,提出了永久性空间站中通过电光源的作用构建良好的生态环境 ,确保人们在太空生活中的安全性、舒适性、多产性和经济性。

双棱镜干涉实验的深入研究

实验用双棱镜获得双光束干涉的方法测量了光波的波长,解释了用双棱镜干涉测光波波长的实验原理。实验应用了钠光、汞灯、激光等光源对双棱镜干涉测光波波长,叙述了如何快速的调节出清晰的干涉条纹以及测量两虚相干光源间的距离,总结了用透镜两次成像法测两虚光源的间距的不足,测得相关实验数据,计算出相关光波的波长,并讨论了实验的相关量对实验的影响。

超小功率激光器在全息光栅实验中用作光源的研究

通过对超小功率激光器用作全息光栅实验光源,并能完成实验的功率范围进行了较为深入的探讨;同时对其理论根源进行了模拟分析,并设计了几个用超小功率激光器用作光源的模拟全息光栅实验.结果表明,超小功率激光器作全息光栅实验光源具有较大的发展空间.

LED灯在空间环境模拟器中的应用

空间环境模拟器(以下简称环模设备)需要照明系统来为操作人员提供光源,由于环模设备的固有特性,光源在选择时需要注意真空和低温特点,同时照明要兼顾人员的舒适性。文章对目前现有的四类光源进行了比较分析,综合考虑选择了LED灯。此外,对照明系统在设计时需要注意的问题进行了讨论,实际使用结果表明设计的LED照明系统满足使用要求。