基于77 GHz毫米波角雷达的天线罩优化设计方法

77 GHz毫米波雷达因其体积小和分辨率高等特点在无人驾驶车辆领域具有广阔的应用前景。天线罩作为毫米波雷达系统的重要组成部分,能有效防御恶劣环境对雷达系统工作性能的影响,但天线罩在保护雷达系统的同时会在雷达电磁波传播路径上引入介质,从而造成天线辐射性能的衰减。为了改善天线罩对雷达天线辐射性能的影响,本文提出了一种基于77 GHz毫米波角雷达天线罩的优化设计方法。该优化方法以遗传算法(GA)作为优化算法,运用MATLAB将GA与高频仿真软件HFSS结合,通过优化拱形天线罩横截面圆弧的圆心角和天线罩与天线的垂直间距,使雷达天线在其工作频段内具有高增益和低旁瓣的同时,增大天线3 dB方位面波束宽度,提高毫米波角雷达视场角的宽度。仿真结果表明,优化天线罩后阵列天线的3 dB方位面波束宽度增大了37°,工作带宽增大了1.04 GHz,俯仰面最大旁瓣降低了1.02 dB。分析结果表明,基于优化方法设计的天线罩能够有效增大毫米波角雷达阵列天线的视场角,拓宽该雷达天线阵列的工作频带,并降低其俯仰面最大旁瓣。77 GHz毫米波角雷达天线罩数值算例验证了该优化方法的有效性。

基于Q型非球面的全景环带红外光学系统设计

全景环带光学系统凭借周视范围实时成像的特点已在超大视场光学领域中得到了广泛应用。传统的全景环带光学系统将折射、反射面集成在一片块状透镜中,光线在其内部进行多次折、反射导致头部单元体积较大,同时红外透镜材料密度大、折射率温度稳定性差等特点也与光学遥感器轻量化、可靠性高的应用需求相矛盾。文章基于像差理论,讨论了全景环带两反射镜红外光学系统头部单元初始结构设计方法,将Q型(Q-Type多项式)非球面引入全景头部单元增加优化变量,用偏离因子因子k_(RMS)数值表征非球面加工难度,设计了以两反射镜为头部单元的全景环带红外光学系统。该系统在奈奎斯特频率(20线对/mm)处调制传递函数优于0.5;全视场像元(25μm×25μm区域内)能量集中度优于65%,像质评价结果表明其成像品质良好。该设计在缩小系统体积、提高光学设计优化效率方面有很大的改进,满足超大视场实时成像的应用需求。

玛克辛·格林“全面觉醒”教师观及其当代价值

“全面觉醒”是玛克辛·格林教师哲学思想中的核心命题。“全面觉醒”的提出是基于对技术理性危害的反思、对过度追求教育工具价值的纠偏以及对教师对于教育生活与个人生活的麻木和忽视自我存在的警惕。这一概念自社会学领域借鉴而来,旨在描述保持高度意识张力和充分关注教育生活的教师理想意识状态,兼顾教师自我意识层面和身份意识层面觉醒双重诉求。对当代教师而言,实现“全面觉醒”有着助推个人成长与角色成长的双重价值:既帮助教师有意识地去改变现状,追求更好的生活,也促使教师突破自身认识和思维局限,创新教学内容和方法,助力学生发展个性、发挥潜能。

一种低剖面超宽带强耦合相控阵天线

为适应多功能、一体化、集成化的应用需求,相控阵天线正朝着超宽带、小型化、轻量化方向发展。本文基于强耦合技术,设计了一种低剖面超宽带强耦合相控阵天线。天线单元由超表面宽角匹配层、辐射振子、Marchand馈电巴伦以及反射地板组成。通过偶极子双臂的上下层交叠实现强耦合效应。通过仿真设计,该强耦合天线在1.4 GHz~6 GHz频带内0°~50°扫描角度下天线的有源驻波均小于3.2,具有良好的阻抗匹配带宽。最后,对18×36规模的阵列天线进行测试,验证了实测与仿真结果一致。

液晶电扫描主动成像视场扩展技术研究

针对场景监视、视觉导航等领域亟需解决的大视场高分辨率成像问题,提出了一种液晶电扫描主动成像视场扩展技术,基于液晶电扫描原理设计了基于液晶偏振光栅和铁电液晶的液晶电扫描模块,并搭建了一套主动成像视场扩展系统。通过激光主动照明方式,采用在光源发射端和图像接收端引入液晶电扫描模块的方法,结合液晶偏振时序控制和拼接融合得到了大视场高分辨率的目标图像。实验结果表明,基于液晶电扫描的主动照明成像,实现了分辨率为3840×480、视场角为52°的大视场高分辨率成像,成像视场扩大了6倍。工作实现了非机械式的主动扫描成像,为大视场成像扩展技术提供了一种很好的方法。

超大视场红外凝视成像系统内外参数的标定与评价

针对现有成像系统标定方法无法有效校正超大视场红外凝视成像系统的问题,提出了一种新的间接角点检测算法和针对Scaramuzza校正模型中迭代计算会出现局部最优问题的改进方案。利用形态学操作对棋盘标定板边缘进行像素级检测,再使用插值技术细化边缘,使边缘具有亚像素级精度,获取真实角点附近的4个棋盘单元角点,对4个角点进行坐标平均化间接获取真实角点坐标,使角点检测正确率达到100%,远高于一般算法,并且更加贴合真实角点位置。在逐次迭代过程中,通过对整个区域使用特定圆形区域采样网格点采集SSRE,再将所有采集数据进行最小化取值,既避免了陷入局部最优的情况,提高了定位精度,又大大减少了迭代次数和迭代运算量,弥补了现有一般标定算法无法满足超大视场红外凝视成像系统的不足。

一种用于监控侦察的大视场宽光谱光学系统设计

为了满足监控侦察对光学系统日夜两用及监控范围广的需求,运用像差分析方法和光学设计软件设计了一种大视场宽光谱光学系统。设计的光学系统由7片透镜组成,所有透镜的光学面均采用球面设计,工作波段为400~1100 nm,最大全视场角达到140°,焦距为2.33 mm,f数为5,后工作距离为7.42 mm;在奈奎斯特频率42 lp/mm处,视场角范围的调制传递函数值均大于0.28,相对照度均大于96%,最大视场角的F-theta畸变值为27.85%;最后,对设计的光学系统中各类型公差进行了分析。结果表明,设计的光学系统像差校正较好,具有较好的成像质量且易于加工。

高分六号宽幅遥感影像在复杂山区地物分类中的应用

为评估其在多类地物分类中的有效性,本研究利用GF-6宽幅遥感影像(WFV),对四川西南部复杂山区开展大尺度地物分类研究。通过波段组合和植被指数计算,提升对植被健康状况的监测能力。特别是红边波段(B5)和黄波段(B8)的引入,为植被和土地利用分类带来了技术优势。在监督分类方法方面,采用了马氏距离、极大似然法、卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)4种方法。结果表明,SVM在处理高维光谱数据和复杂地形条件下表现出色,分类精度最高。马氏距离和极大似然法的分类精度较低,主要受数据假设和样本量限制的影响,而神经网络方法的表现不佳,主要是由于训练样本数量和多样性的不足,导致模型的泛化能力不强。综合以上结果,GF-6WFV影像在地物分类中展现出优异性能,尤其在精准农业和林业管理方面。未来研究应关注多源遥感数据的整合,优化算法以提升分类精度,并减少计算资源消耗。

基于蓝光LED的水下远距离通信系统设计

为满足水下远距离、高速率、低误码、高性能的通信要求,该文设计了一套低功耗、小型化的水下无线光通信系统。以蓝光LED阵列作为光源既提高了输出功率又增大了发射视角,以光电倍增管(PMT)作为探测器、极大提高了接收增益,整个收发系统以FPGA为基础,实现了数据的RS编解码,同时加入8B/10B编码以解决OOK调制的均衡问题,内部电路的优化处理提高了系统整体性能,外部结构设计控制收发视角以提高系统的能量传输效率。经水池实验测试,该系统可实现水下距离50 m,通信速率100 kb/s、误码率(BER)低于10^(-6)的稳定通信,为后续水下远距离无线光通信的发展奠定了基础。

高分六号卫星甚宽视场相机的热控设计及验证

甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷,具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求,采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行了热控设计,实现了光机结构的精密控温和高热耗/热流密度电子学设备的高效散热,并利用有限元分析软件UG12.0/Space thermal仿真分析了相机高、低温工况下的温度;通过对比热分析、热试验及卫星在轨遥测温度数据,验证了该热控方案的实际效果。在轨遥测数据显示:光机结构在轨温度水平为19.7~20.3℃,温度梯度最大不超过0.4℃,CMOS焦面组件每轨摄像12 min的情况下,温度波动在19~24℃,均满足热控指标要求,遥测数据与热分析及热试验结果偏差小于±0.5℃。表明该相机热设计正确可行,热分析及热试验过程合理可靠。

二维大视场离轴反射式光学系统设计

宽视场光学成像系统可以增大光学遥感器观测范围、提高探测效率。近年来,基于自由曲面的光学系统设计和制造取得了重大进展,为设计大视场、大相对孔径、高分辨率、高成像质量、无遮挡离轴反射系统提供了可能性。首先,分析了大视场离轴反射系统的像差特性,指出当不断增加系统视场角,尤其是子午方向视场角时,与视场相关的非对称高级像差量将剧烈增加;像场连续性要求更加凸显。接着,提出了一种二维大视场长焦距离轴光学系统设计方法:在常规光学系统初始结构基础上,采用多重结构形式,使子午方向视场角离散化,光学系统特定曲面分解为两个子曲面;并构建系统约束条件,通过约束系统外形尺寸、优化系统结构形式进而完成系统优化设计。最后,基于提出的方法,设计了一款焦距为1000 mm,像方F数为10,视场角为40°×16°的自由曲面离轴四反光学系统。设计结果表明:该系统全视场范围内成像质量较好,50 lp/mm的特征频率下,400~750 nm可见光波段内光学调制传递函数优于0.26,证明该方法切实有效。

全天候全景监控摄像用光学系统设计

设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式,该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分,摄像头部单元完成全视场目标搜索,中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像会聚到探测器上。设计时采用多重结构优化方式,实现可见光及近红外双波段成像。该光学系统视场为360°×(40°~100°),焦距为-2.75 mm,F数为3.28。设计结果表明:系统的MTF(modulation transfer function)值在全视场处接近衍射极限,各个视场的弥散斑半径均小于所选CCD像元尺寸,畸变小于2%,且日夜离焦量小于0.002 mm,该设计结果可满足全天候全景监控需求。

高分六号中分宽视场影像高精度DSM提取

高分六号(GF-6)卫星中分宽视场相机65.64°的超大视场角,使得其具有异轨立体观测能力。利用高分六号中分宽视场影像进行DSM提取,面临影像复杂的内畸变特征、宽视场相机立体平差等难题。文章提出了基于RPC模型的中分宽视场相机DSM提取方法,包括非线性内畸变补偿、宽视场外定向模型立体平差及核线影像生成与DSM提取。实验采用空间分辨率为16 m、重叠度为50%~70%的3组立体影像分别制作了50 m格网的DSM。通过全球公开精度最高的哥白尼DSM进行评估。结果表明,该方法提取的DSM高程中误差为8~10 m,达到子像素级水平。该研究为高分六号宽视场影像高精度处理及全球DSM提取提供了参考。

一种基于无人机航拍长轴图的制图方法研究

针对正射影像无法直观展示城市建设情况,而三维实景模型数据的浏览也受到了极大的限制,本文提出了一种利用无人机搭载高清拍摄设备进行长距离画轴的拍摄方法及拼接技术。区别于传统的正射影像图和倾斜实景三维的拍摄方式,本文提出的方法结合了影视摄影方法和摄影测量技术,重点突出城市的空间感和方位感,能更高效地获取高分辨率、超宽视角的影像,并进行无缝拼接,既能体现城市的发展规划,又能俯瞰城市的发展美。

大视场大孔径制冷型红外光学系统设计

介绍了适用于4096×4096,F/#1的大靶面制冷型中波探测器的大视场大孔径红外成像系统的设计方案,采用二次成像的方式,减小大物镜的口径,提高孔径利用率;计算得到满足要求的初始结构,并分析了像差特性;通过优化初始结构、采用折/衍混合器件及非球面等方式校正大口径大视场带来的高阶像差。系统工作波段为37~48μm,焦距为60mm,视场角2ω=52°。全视场在50 lp/mm处的MTF高于045,满足设计要求。经过设计优化,实现了100冷光阑效率。

基于空心光锥技术的非视线红外激光大气散射通信技术

为减少激光探测接收背景噪声的影响,针对非视距(non-line-of-sight,NLOS)激光远程通信问题,提出一种扇形和空心光锥压缩接收激光的前向散射信号的新方法。根据非视线散射通信原理,介绍其计算方法,并通过非视线激光大气散射通信数据测试和外场试验,实现便携式、低功率的1.1 km激光大气散射通信距离。验证结果表明:在非视线激光大气散射通信接收机中使用空心光锥能有效地提高通信能力,为战场上部队在受敌方电磁干扰或电磁静默时提供通信保障。

习近平青年观及其对高校“三全育人”的引领路径研究

习近平青年观是马克思主义青年观中国化的最新成果,也是当代青年工作的理论指导和基本遵循,对新形势下高校落实“立德树人”根本任务、构建“三全育人”工作体系具有重要的引领作用。高校应牢牢把握“为什么要培养青年、培养什么样的青年及如何培养青年”根本性问题,从“凝聚全员育人合力,探索全程育人路径,实现全方位育人目标”三方面创新育人体系,开创高校“三全育人”新格局。

长时·宽域·广角:大历史观视域下中国式现代化的三维审视

以大历史观厘析中国式现代化,可以全面把握中国式现代化的整体意涵。本研究基于“长时·宽域·广角”的研究视域,依循“时间维度—空间维度—整体维度”的逻辑理路,三维审视中国式现代化何以可能、何以必然、何以创构。本研究从时间维度论证了中国式现代化“何以可能”,从空间维度确证了中国式现代化“何以必然”,从整体维度阐明了中国式现代化“何以创构”。

大靶面光电探测靶光源研究与设计

为了满足光电探测靶在室内大靶面测量的需要,提出了采用特定波长发光二极管设计符合要求的线光源。根据光电探测靶光电探测特点,分析了影响探测灵敏度的因素与光电探测接收器的光谱特性,提出了采用波长为680 nm的红外发光二极管设计的大靶面线光源;分析了探测幕厚与弹丸弹长、探测器输出信号的关系;根据发光管的辐射光能、输出亮度及参数设计了线光源,并分析了光源设计原理。通过实验证明,所设计的线光源满足要求,提高了光电探测靶探测灵敏度,探测距离高达2 000倍弹径,作用视场约800,且光源功耗小,工作稳定。

星载多角度偏振成像仪非偏通道全视场偏振效应测量及误差分析

星载多角度偏振成像仪自身的光学系统有一定的偏振效应,会影响非偏通道的辐射测量精度.斜入射到光学元件上的光透射率是偏振敏感的,导致了光学系统的线偏振效应.为精确反演解析出观测目标光的辐射强度,需对成型仪器本身的偏振效应进行准确的测量、定标、校正.通过分析仪器原理和光路结构,详细推导出仪器非偏通道含线偏振效应的辐射测量模型,并根据实际镜头特点合理简化了模型.提出了基于不同偏振角的完全线偏光在仪器全视场内稀疏入射并最小二乘拟合响应值的方法,对非偏通道全视场线偏振效应进行测量和定标,同时对此方法的定标过程进行了仿真.另外,分析了仪器主要物理参数有偏差时对不同偏振态入射光的反演误差,如仪器单像元方位角、显式起偏效应、低频透过率.对仪器开展了实验室定标实验,得到了仪器主要物理参数范围及其拟合偏差量,进一步算出显式起偏效应参数偏差引起的辐射定标强度相对误差最大为0.4%,满足仪器辐射精度5%的要求并留足余量.该研究为仪器非偏通道全视场的高精度辐射测量、定标及后期数据处理提供了理论依据及实验指导.