军用光电系统总体技术研究

介绍了军用光电技术在军事领域中的应用瓦其特征,提出了研究光电总体技术和集成制造技术的必要性;分析了光电总体技术和集成技术在国内外的发展现状,提出了光电总体技术的主要研究内容和关键技术.简要介绍了我们在光电总体若干关键技术研究方面的初步打算,包括光电系统模型的最优化设计、光电系统之间的整合及总体平衡技术、光电系统总体性能与环境设计、光电系统总体性能评价等四个方面内容.最后,展望了军用光电技术的发展趋势,并对发展我国军用光电系统总体技术提出了若干设想.

精密光电小角度测量技术研究

提出一种能够实现目标微小角度精密测量和空间精密角度定位的新型光电测量系统。首先建立了基于动态光学理论的光电小角度测量模型和空间基准传递模型,阐述了系统测量原理;然后基于测量模型和误差来源进行总体的方案设计,提出以降低误差为目的的系统方案设计,并且使用最小二乘法进行角度误差补偿;最后进行了系统小角度测量精度和空间定位角度精度测试。最终实验结果表明,小角度测试误差±0.6″,空间角度基准传递（横竖轴）误差≤1″,可以满足通常条件下的使用要求。

基于PSD的激光跟踪仪光电瞄准技术应用与研究

光电瞄准与定位技术是空间运动目标动态跟踪测量的关键技术,起到目标捕获与运动位置偏差精确指向作用。基于光电位置传感器(PSD)对激光跟踪仪的光电瞄准和跟踪定位控制技术进行了分析研究与设计,提出了光电瞄准控制方案,设计了探测光路,分析了PSD误差修正与信号处理。经过实际样机测试,静态定位测量精度达到6μm,随机动态跟踪测量速度大于1 m/s。

软件GPS接收机信号搜索捕获的仿真实验研究

信号搜索捕获是基于软件无线电(SDR)技术的软件GPS接收机(SGR)的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的硬件实验装置获取了真实GPS数字中频信号,利用Matlab分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,同时对GPS信号中C/A码产生也进行了仿真。根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时/频域两类处理方法进行了分析和比较,认为基于FFT的频域搜索捕获方法是软件GPS接收机工程实现的合理选择。

聚合物的放气分率与放气模型研究

在某些工程应用中,除了关注真空材料的总放气率之外,还需知道放出的单一气体的放气分率。本文采用定容升压法对三类聚合物样品进行放气率测试和放气组分分析;将四极质谱计和真空规对比校准修正所测的放气分压,得到水和碳氢化合物的放气分率随时间变化情况;依据扩散放气模型,对所测数据进行曲线拟合,获得具有实际应用意义的放气率表达式和时间指数。

高动态环境下GPS信号跟踪环路优化算法研究

跟踪环路优化主要针对于降低GPS接收机测量中的热噪声误差和动态应力误差。调节环路噪声带宽在大多数情况下是优化策略的首选,另外环路阶数对系统的动态应力误差也有着重要影响。首先分析了码环路在动态下的跟踪性能,在此基础上,选择环路阶数作为另一个重要的优化参数,提出一种同时调节环路阶数和带宽的环路优化策略。优化策略中研究了视距动态实时检测算法,并根据检测到的视距动态来调节环路阶数,以减少来自动态应力误差的影响;优化策略中还研究了在动态环境下根据测量误差最小原则实时调整环路噪声带宽算法的具体实现。最后应用该算法分别对高动态GPS模拟和仿真数据进行了实例验算,结果显示高动态环境下算法跟踪稳定,测量误差得到了明显改善。

介质阻挡放电净化恶臭气体的实验研究

The degradation of sulfureted hydrogen by dielectric barrier discharge was investigated.The discharge time,power,initial concentration of the gas,gas flow and humidity,which affect the decontamination efficiency,were studied.The methods of improving the decontaminstion efficiency were also put forwarded in the paper.

速率光纤陀螺寻北仪倾斜补偿算法研究

针对速率光纤陀螺寻北仪,提出了一种倾斜补偿算法.通过采用积分滑动和最小二乘拟合滤波技术,对光纤陀螺和加速度计原始测量信号进行数据处理.试验数据表明,采用本算法解决了由倾斜角存在影响其寻北准确度的关键技术问题.同时给出了提高光纤陀螺寻北仪的准确度的可能因素.

基于遗传小波神经网络的光电稳定平台系统辨识

针对光电稳定平台系统不能对航空平台姿态高频变化进行实时精确补偿,系统补偿特性不能精确获知的问题,提出了一种自适应差分遗传小波神经网络的系统辨识方法。该方法首先采用小波函数作为神经网络的激励函数,提高了神经网络的泛化能力和逼近能力;其次,对小波神经网络参数和结构进行染色体编码,用遗传算法解决了小波神经网络结构不易确定的问题;最后,采用自适应法计算交叉率和变异率,并利用差分变异方法重组染色体,提高了系统辨识的收敛速度。为了检验该方法的辨识效果,采用无人机外场试验数据对光电稳定平台系统进行辨识,辨识结果表明,该方法可有效地辨识出光电稳定平台系统。

光学有效载荷高精度绝对辐射定标技术研究

随着多波段、多平台、高光谱分辨率遥感仪器的迅速发展,要求光谱辐射定标技术具有前所未有的高精度和长期测量稳定性。目前,传统辐射定标方法的精度已逐渐难以满足定量遥感应用的需求。本文提出了一种新型基于辐亮度标准探测器的高精度光谱辐射定标先进方法和技术,由于该方法可直接溯源至低温绝对辐射计,其绝对精度和长期稳定性优于传统的基于标准光源法,是提高中国目前光学遥感器实验室、星上和场地替代定标精度的有效途径。该方法已两次成功应用于中国“FY-2”气象卫星04和05星发射前外场定标,实际应用效果表明,它能够有效提高中国卫星遥感器的外场定标精度,对改善中国当前卫星遥感器各阶段定标精度,具有潜在的应用价值。

高精度真空材料放气测试研究

材料放气率是评价真空材料性能的重要参数。高精度真空材料放气测试系统集成了定容升压法、小孔流导法和双通道转换法三种材料放气率测试方法。其独特的系统设计与加工并配备先进的泵阀计组件,使系统获得无污染清洁的超高真空,极限真空度最低达6.8×10^(-9)Pa。低的本底真空进一步降低了系统的放气率测量下限,三种方法的测量下限依次可达:6.20×10^(-12),2.90×10^(-12)和2.78×10^(-12)Pa·m^3/(s·cm^2)。针对三种方法,对应选取聚四氟乙烯(PTFE)、304和316 L不锈钢作为样品,测试了不同时间的放气率。测试结果表明:三类样品10 h内的总放气率分别在10^(-8),10^(-11)和10-12Pa·m^3/(s·cm^2)数量级,对应的最大测量不确定度分别为9.4%,12.5%和13.8%。结合四极质谱计,进一步获得样品的放气组分和PTFE各组分的放气分率,总放气率和放气分率均随抽气时间的增加而下降。

基于REST Web Services的分布式遥感数据检索技术研究

为了更好地解决分布式遥感数据检索的问题,提出了基于REST Web Services的分布式检索实现方法。根据分布式数据检索的需求和遥感数据检索系统的特点,研究了分布式数据检索的实现技术、REST的基本概念、目标与设计原则、主要思想以及实现方式,在此基本上设计了基于REST Web Services分布式遥感数据检索原型系统,并实现了基于REST Web Services分布式遥感数据检索原型系统。

基于高斯马尔科夫模型的高光谱异常目标检测算法研究

随着光谱成像技术的发展,高光谱异常检测在遥感图像处理中的应用越来越广泛。传统RX异常检测算法忽略影像空间相关性,而且由于没有经过有效数据降维,运算耗费大,对于高光谱数据有效性不高。高光谱影像在空间和光谱上符合高斯-马尔科夫模型。通过建立马尔科夫参数能够直接计算协方差矩阵的逆矩阵,避免了高光谱海量数据的庞大计算。提出一种基于三维高斯-马尔科夫随机场模型的改进RX异常检测算法。该方法用高斯-马尔科夫随机场模型模拟高光谱影像数据,用最大似然近似法估计高斯-马尔科夫随机场参数,由高斯-马尔科夫随机场参数直接构造检测算子,并以待检测像元为中心设置局部优化窗口,称为马尔科夫检测窗。取窗口内数据计算均值向量和协方差逆矩阵,得到中心像元的异常度,通过移动窗口进行逐像元检测。应用AVIRIS高光谱数据对传统RX算法、高斯-马尔科夫模型背景假设异常检测算法和该算法进行了仿真实验对比。结果表明,该算法能够有效提高高光谱异常检测效率,降低虚警率。运行时间较传统RX算法提高了45.2%,体现出更好的计算效率。

基于遗传算法的柱面光栅测角技术研究

高精度角度测量装置是保证旋转设备精度和性能的关键,广泛应用于测量跟踪仪器中,特别是对于大尺寸坐标测量仪器,测角相比于测距是制约坐标测量精度的瓶颈。在精密一维轴系平台上,采用高精度柱面光栅及四个读数头构建测角装置,对传感器本身、安装及轴系跳动等误差因素对测角精度的影响进行了详细分析。基于角度测量标准器具校准角度测量误差,对误差数据进行谐波分析。基于遗传算法提出了一种参数优化方法,建立误差补偿模型,对测角误差进行了补偿。实验结果显示,补偿后柱面光栅测角误差减少为±0.7″,证明了误差补偿算法的有效性,显著地提高了角度测量精度。

激光跟踪仪的光电瞄准与定位系统

考虑激光跟踪仪的光电瞄准与定位直接影响仪器的整体测量精度和使用性能,讨论了激光跟踪仪的光电瞄准和跟踪定位控制技术并提出了光电探测瞄准、信号调理采集、数字处理及智能跟踪伺服的系统整体技术方案。对系统关键部件进行选型,利用角锥棱镜和位敏探测器(PSD)作为光电探测核心,设计了探测光路和信号处理电路。研制了系统样机,搭建了目标位移量标准测试平台,对样机光电瞄准系统探测信号进行了测试。测试结果显示:采用该设计方案设计的激光跟踪仪样机的静态定位测量精度达到6μm,随机动态跟踪测量速度大于1m/s。结果表明:提出的方法可解决激光跟踪仪定位精度低、动态跟踪效果差等常见问题,可为研制高精度、大范围、大尺寸测量仪器提供技术参考。

轻小型无人机高光谱影像拼接研究

轻小型、低成本无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)机载光谱成像仪的快速发展为水质监测、精准农业提供了新的手段。ZK-VNIR-FPG480机载高光谱成像仪是国产仪器,拥有自主产权,影像共有270个波段,光谱范围为400~1 000 nm,光谱分辨率为3 nm,空间分辨率为0.9 m@1 km,成像方式为运动推扫成像,该成像仪的特点是影像之间不存在航向重叠,只存在旁向重叠。它在提供高光谱、高空间分辨率影像的同时也存在着一系列问题:①无人机的狭窄视场限制了每条航带的地面覆盖范围,需要进行航带拼接;②其自带的POS系统定位精度低;③为提高作业效率,航带间的重叠率较低,一般设置在30%左右,为影像拼接增加了困难;④因飞行时受风力、光照以及仪器自身等影响使得每条航带间存在亮度差异,拼接时会出现拼接缝现象。针对上述问题提出一种基于曲面样条函数和相位相关的无人机高光谱影像拼接方法,旨在将无人机拍摄的单条高光谱航带拼接成一幅完整的带有地理坐标的全景图,并实现影像几何和光谱上的匹配。该方法包括以下几个步骤:首先,以正射影像为基准采用曲面样条函数法对高光谱航带进行地理配准,赋予每条航带真实的地理坐标;然后采用局部方差法计算各波段信噪比,取分值最高的波段作为最优波段;再利用该最优波段采用基于2幂子图像的相位相关算法来纠正航带间已经存在的地理空间映射关系,消除航带间存在的错位;最后选用加权平均融合法对相邻航带进行融合,消除航带拼接时因光照、仪器自身等影响所产生的拼接线问题,最终得到带有绝对地理坐标的高光谱全景图。实验使用ZK-VNIR-FPG480机载高光谱成像仪获取大理某地区的高光谱数据进行拼接,结果表明,该拼接方法得到的全景图拼接处没有错位现象,几何位置准确。选取4种典型地物拼接前后的光谱曲线,其曲线走向基本一致,计算拼接影像与拼接前左右影像的光谱角余弦均值为0.9652,光谱相关系数均值为0.8632,光谱信息散度均值为0.4240,欧式距离均值为0.4941,四种光谱曲线相似性测度指标客观上显示了曲线的高度相似性,表明拼接前后同名点的光谱匹配度高,适用于无人机高光谱数据的拼接。该方法不仅提高了拼接影像的地理坐标精度,还在消除拼接缝的基础上最大限度的保证了光谱的保真性,并通过引入2幂子图像解决了影像在重叠度低的情况下配准算法失效的问题。但拼接前相邻航带同名点间存在光谱差异,且高光谱数据量大,拼接耗时多,如何利用重叠区域的像素修正系统误差,统一拼接图像的度量空间以提升光谱精度和稳定性并提高拼接速度仍是今后需要解决的问题。

基于改进四叉树的LiDAR点云数据组织研究

分析了点云数据处理中常用数据组织方法,并指出方法的性能判定指标。对常用的构建四叉树方法进行了改进以提高建立四叉树索引的速度,分析及改进索引算法改进以增进数据筛选的速度,最后通过实验证明了该方法的有效性和可靠性。

介质阻挡放电等离子体洗消芥子气染毒空气的研究

采用板-板式介质阻挡放电反应器对芥子气的模拟剂2-氯乙基乙基硫醚（2-Chloroethyl ethyl sulfide，2-CEES）进行洗消实验研究，并探讨了放电功率和气体流量对洗消率的影响．研究发现，在放电功率70W、气体流量75L·h^-1的条件下对初始浓度0～280mg·m^-3的染毒空气洗消效果较好．因此，在该条件下，对芥子气染毒空气进行深入洗消研究．结果表明，当初始浓度低于150．2mg·m^-3时洗消后尾气的残余浓度低于安全允许浓度（0．0083mg·m^-3）．同时，采用GC-MS和离子色谱对洗消产物进行分析，发现介质阻挡放电等离子体将芥子气分解成H2O、CO2、SO3、HCl、芥子砜（C1CH2CH2SO2CH2CH2Cl）和芥子亚砜（C1CH2CH2SOCH2CH2Cl）等．

LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器热管理结构的研究

基于一种LD端面泵浦Nd:YVO4激光器,设计了一种热沉结合外部风扇散热的风冷式热管理结构,并利用有限元分析方法对Nd:YVO4晶体的温度场进行了数值模拟,分析了环境温度及界面热阻变化对晶体热致效应的影响。模拟结果表明,晶体泵浦区的温度梯度约为17℃,当环境温度升高时,所设计的冷却方案仍能满足系统的散热需求。在此基础上,介绍了一种高效率、小型化风冷调Q激光器的实验装置和实验结果,在泵浦功率为30W时,获得了连续输出功率为14.2W的1064nm基模激光输出,同时,在10kHz重复频率声光调Q下,得到6.53W的准连续基模激光输出。总体光-光转换效率达47.3%,输出激光功率稳定性高,尤其适合工业加工集成应用。

定量遥感在地下水研究中的应用

定量遥感是从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究,区别于仅依靠经验判读的定性识别地物的方法,是一种定量研究地下水的新技术手段。重点阐述了其在地下水找水、地下水水源探测与评价、地下水水量与水位预测、地下水水质研究等领域中的应用,结果表明该技术是定量研究地下水资源预测、评价及探测等的重要手段之一,具有广阔的应用前景。