机载激光成像技术新进展

详细介绍了机载微脉冲激光成像技术的最新研究进展,并以机载远程目标探测与识别为应用背景,对机载微脉冲激光成像原理进行了理论研究,对比分析了在高分辨率成像系统中采用多通道计数器的单光子探测阵列的优点,着重分析了单光子探测和/或接收器死时间及其对信号探测、测距精度、距离分辨率的影响等关键技术。研究结果表明:与传统的高信噪比激光成像技术相比,微脉冲激光成像技术可以将目标回波采样率提高3个数量级,显著提高了垂直分辨率,降低了系统复杂性,在远距离目标识别、精确制导等领域有着广泛的应用前景。

基于感知概率的无线传感器网络节点部署算法

研究无线传感器网络节点部署优化问题,传感器节点的部署在一定程度上决定了无线传感器网络的性能和使用寿命;针对随机部署的无线传感器节点,提出一种基于感知概率模型的节点部署方案;使用证据理论通过计算对节点周围区域的综合感知概率,将虚拟力算法进行改造,使传感器节点向感知概率低的区域移动,实现对监测区域的最大覆盖;仿真结果表明,该部署算法实现节点合理分布,提高网络的覆盖率,减少节点的移动距离,达到延长网络使用寿命的目的。

基于证据理论的无线传感器网络节点部署算法

研究无线传感器网络节点部署优化问题,传感器节点的部署在一定程度上决定了无线传感器网络的性能和使用寿命;针对随机部署的无线传感器节点,提出一种基于感知概率模型的节点部署方案;使用D-S证据理论通过计算对节点周围区域的综合感知概率,将虚拟力算法进行改造,使传感器节点向感知概率低的区域移动,实现对监测区域的最大覆盖;仿真结果表明,该部署算法实现节点合理分布,提高网络的覆盖率,减少节点的移动距离,达到延长网络使用寿命的目的。

机载多脉冲激光雷达作用距离增强算法

目前机载光电观瞄系统存在激光作用距离远不及红外的问题。首先,通过建立脉冲激光雷达最大作用距离模型分析了主要影响因素,指出基于Hough变换进行TBD检测以降低最小可检测信噪比是可行的。其次,介绍了三脉冲累加及二值化预处理措施,并结合高采样率激光目标的宽度特征提出了下采样方法,剔除了大量单点噪声,解决了低速目标捕获的问题。最后,给出了根据空中目标速度选取样本进行参数空间在线收敛映射的激光目标TBD检测算法。实验结果表明:算法在0.8≤SNR≤2时仍有较好的检测性能,在10 Hz脉冲频率下能够满足实时测距的要求。

基于平衡距离的无线传感器网络节点部署算法

针对随机部署的无线传感器节点,提出一种节点移动方案。将节点移动划分成若干个过程进行,在每个移动过程中根据平衡距离和位置关系进行节点移动,使聚集在一起的节点分散开,实现对监测区域的最大覆盖。由于节点间平衡距离逐渐增大,因此在每个移动过程中节点的移动距离均较小,减少了节点移动距离总和。仿真结果表明,该算法在保证覆盖效果的基础上,降低节点的总移动距离。

国外差分吸收激光雷达探测大气水汽廓线的研究进展

水汽含量是大气最基本的物理参量之一,大气水汽垂直分布结构对于大气过程的研究十分有意义。差分吸收激光雷达可以昼夜获取高精度、高距离分辨率的大气水汽垂直分布廓线,是最有潜力的探测手段。国际上已经发展出几种类型的差分吸收激光雷达,对它们的发展路径做一梳理,理清发展脉络,具有有益的参考价值。其中,稍早时期水汽差分吸收激光雷达工作在4ν振动吸收带720～730nm频域,以Alexandrite为主流的激光器或者Nd∶YAG/ruby固体激光器泵浦的染料激光器作为发射光源,光电倍增管仍然可以在这个波段担任探测器,代表性的仪器是法国的机载LEANDREⅡ。此后发展的820nm波段的水汽差分吸收激光雷达,以钛宝石激光器或钛宝石光放大器为发射机,以硅的雪崩二极管作为探测器,紧跟前置放大和数据的AD采集器,如德国Hohenheim大学的车载扫描激光雷达,可以获得对流层300～4 000m之间水汽两维或三维分布结构;德国Institutfür Meteorologie und Klimaforschung所建立的差分吸收激光雷达可以探测3～12km高度之间大气的水汽垂直分布。720和820nm波段水汽吸收截面较小,更适合于地基或车载的对流层水汽廓线探测。而水汽3ν振动谱935nm区域吸收截面较大,是为了空间探测大气对流层上、平流层下相对干燥区域的水汽分布而准备的,且可以安排多个探测波长,和一个参考波长,它们对水汽的吸收截面大小呈梯度分布,以应对空间对地观测时不同高度大气水汽浓度的差别。基于种子注入的光参量振荡器或Nd∶YGG全固态激光器的935nm差分吸收激光雷达,以德国Deutsches Zentrumfür Luft-und Raumfahrt的研究最为成功,推动了欧洲空间局立项发展空间水汽差分吸收激光雷达WALES(Water Vapour Lidar Experiment in Space),测量从地球表面到平流层下、高垂直分辨率和高精度水汽浓度分布。机载多波长水汽差分吸收激光雷达1999年建立起来,担当空间WALES任务的模拟器,2006年完成了机载飞行试验。以823～830nm分布布拉格反射半导体激光器和半导体光放大器为核心、采用雪崩二极管盖格光子计数技术的微脉冲差分吸收激光雷达,是差分吸收激光雷达面向商业化、可普及的方向迈出的重要一步,目前已经发展到第四代产品。发射机激光工作波长的长期稳定十分重要而棘手,以窄带连续波种子激光注入脉冲激光器的谐振腔锁定其的腔长,种子激光的波长以水汽的多通道光吸收池为参照标准,或以高精度波长计为误差获取手段,通过负反馈进行主动稳频;其次,需要仔细考虑大气对激光的后向散射光谱线型,显然Rayleigh后向散射光的多普勒展宽与水汽吸收光谱线宽度可以比拟,所以其吸收截面σon和σoff必需加以修正;水汽的空间垂直分布梯度大,因此差分吸收激光雷达应该实行分通道探测。

基于潜艇深度的水下传感器网络部署

针对三维水下无线传感器网络在反潜方面的应用,利用潜艇出现深度信息的先验概率模型,提出一种基于潜艇深度的部署算法。节点采用均匀部署,依据潜艇可能出现的深度信息,对潜艇出现概率较大的区域,休眠较少的节点,增大活跃节点的密度,提高覆盖率;对其它区域,增加休眠节点的数目,以减小活跃节点的密度,降低覆盖率。仿真结果表明,本算法可以在保证较高覆盖质量的前提下,降低网络的整体能耗,延长网络生存时间。

定向凝固LaB6-(Ti,Zr)B2共晶的组织与性能

采用激光区熔技术制备了LaB6-(Ti,Zr)B2共晶复合材料,对共晶复合材料的微观组织形貌、力学性能和热电子发射性能进行了系统的研究。结果表明,通过区熔技术获得的复合材料增强相为全固溶体;随着凝固速率从V=8mm/h增加到V=200mm/h,(Ti,Zr)B2纤维非常规整、均匀的排列在LaB6基体中,且纤维的直径和共晶间距逐渐减少、面密度逐渐增大。当V=200mm/h,LaB6-(Ti,Zr)B2共晶复合材料的维氏硬度为18.4 GPa;断裂韧性呈现出各向异性,在垂直和平行纤维的方向上,断裂韧性值分别为4.5 MPa.m^1/2和2.5 MPa.m^1/2,垂直于纤维方向上复合材料优异的断裂韧性归因于裂纹的桥连机制;采用二极管原理对复合材料的热电子发射特性测试发现:当阳极温度从1400℃增大到1600℃时,最大电流密度分别为4.86 A/cm^2、10.13 A/cm^2、19.21A/cm^2,对应的功函数分别为2.92 eV、2.76 eV、2.65 eV。