工程光学课程金课建设初步研究

当前全国各高校都非常重视金课建设研究,提出要消灭“水课”,建设金课。结合陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系工程光学课程两期的教学实际,分析当前课程教学中凸显的问题,针对这些问题,从教学内容、教学手段、教学方法三方面以金课标准对其进行初步建设,力争使这一课程更加符合人才培养方案要求,更加贴近部队需求。

雷达工程专业课程体系优化设计研究

现有雷达工程专业课程体系与新时期雷达专业人才培养目标存在一定差距。本文对目前雷达工程专业课程体系现状及存在问题进行了详细分析和梳理,为提高人才培养质量,从专业全局角度出发,对雷达工程专业课程体系从课程模块划分、课程内容衔接、课程实践教学等方面进行了优化设计,确保整个课程体系内容全面完整高效。瞄准学员任职能力和部队岗位需求,有效提升教学效果,使学员学有所成。

基于多态系统的总线胚胎电子阵列可靠性分析

通过分析总线胚胎电子阵列(BBEEA)的结构特点和工作原理,将多态系统理论引入到阵列的可靠性分析中,采用通用生成函数(UGF)方法建立了阵列的可靠性分析模型。与基于n/k系统的阵列可靠性分析模型进行对比,验证了基于多态系统阵列可靠性分析模型的正确性和有效性。利用建立的阵列可靠性分析模型对总线胚胎电子阵列的可靠性进行分析,根据阵列的可靠性要求指导阵列的结构设计。同时,对比不同规模总线胚胎电子阵列与典型胚胎电子阵列(EEA)的可靠性,分析总线胚胎电子阵列的性能。分析结果表明:建立的阵列可靠性分析模型能够准确有效地分析阵列的可靠性,将阵列的可靠性分析与工作状态相结合,对阵列的结构设计和预防性维修决策具有重要的指导意义。

典型胚胎电子系统结构与性能的数学描述方法

为从数学角度分析和研究胚胎电子系统,提出了一种典型胚胎电子系统的数学描述方法。分析胚胎电子系统的结构特点和工作原理,建立电子系统的功能函数和工作状态函数。基于自修复能力和硬件消耗两个指标,建立电子系统的性能函数。利用建立的功能函数、工作状态函数和性能函数实现电子系统的数学描述,进而研究胚胎电子系统的功能判断、可靠性分析、性能评估、结构设计优化、自修复方式选择和预防性维修决策等。结果表明,胚胎电子系统的数学描述方法能够准确地对系统功能、性能和工作状态进行描述,从数学角度对胚胎电子系统开展理论研究。

基于整数非线性规划的总线胚胎电子系统细胞数目优选

在规模一定的总线胚胎电子系统中,电子细胞数目将直接影响电子系统的硬件消耗与可靠性。针对电子细胞数目选择缺乏定量分析方法的现状,提出了一种基于整数非线性规划的电子系统内电子细胞数目优选方法。基于n/k系统可靠性理论,建立了电子系统的可靠性分析模型。以系统消耗的MOS场效应管数目为衡量指标,建立了电子系统的硬件消耗分析模型。通过分析系统可靠性和硬件消耗,将电子系统内电子细胞数目优选问题转化为求解整数非线性规划问题,并基于遗传算法实现了胚胎电子系统细胞数目的优选。仿真实验及分析结果表明,该方法能够较好地解决系统中电子细胞数目优选问题。

针对联合变换相关器加密系统的光学唯密文攻击系统

针对混合输入输出(HIO)等数值攻击算法攻击联合变换相关器(JTC)加密系统运行时间长、攻击效率低的问题,设计了一种基于光路迭代的光学唯密文攻击系统。该系统充分利用了光学系统高速并行处理的特点,通过光束在光学系统中的光学傅里叶变换取代在计算机上的数字傅里叶变换,显著缩短了攻击算法的运行时间,有效提高了对JTC加密系统的攻击效率。仿真结果表明,相较于HIO攻击算法,在迭代次数相同的条件下,基于光路迭代的光学唯密文攻击系统有效减少了算法的运行时间,显著提高了对JTC加密系统的攻击效率。

基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法

针对基于深度学习的遥感舰船检测算法存在精细化程度不足、检测效率低的问题,提出一种基于anchor-free的光学遥感舰船关重部位检测算法。所提算法以全卷积的单阶段目标检测(FCOS)算法为基准,在主干网络中引入全局上下文模块,提高网络的特征表达能力;为更好地描述目标的方向性,在预测阶段构建了具有方向表征能力的回归分支;对中心度函数进行优化,使其具备方向感知和自适应能力。实验结果表明:在自建舰船关重部位数据集和HRSC2016上,所提算法的平均精度(AP)比FCOS算法有显著提升;与其他算法相比,所提算法在检测速度和检测精度上均表现优越,具有较高的检测效率。

基于随机Radon变换的DRPE加密系统

对于使用随机相位模板(RPM)作为密钥的双随机相位编码(DRPE)加密系统,唯密文攻击算法(COA)是一种有效的攻击算法。为了提高DRPE加密系统抵抗COA算法攻击的能力,提出了一种基于随机Radon变换的JTC加密系统。该系统对待加密图像进行随机Radon变换,再使用JTC加密系统对其加、解密。除了DRPE加密系统中的RPM密钥之外,Radon变换参数亦被用作恢复原始图像的密钥。仿真结果表明,相比于仅使用RPM密钥的DRPE加密系统,基于随机Radon变换的DRPE加密系统可以有效抵抗COA算法攻击,提高加密系统的安全性。

APD探测系统的噪声特性及其影响因素研究

为了研究噪声对雪崩二极管(APD)探测能力的影响,采用高光谱图像计算辐射功率的方法,对APD探测系统的各类噪声的成因及特点进行了分析,在此基础上归纳了影响系统探测能力的因素,并对白天状态下背景光功率与信噪比关系、倍增因子与温度关系进行了仿真,利用高光谱图像的光谱曲线计算背景辐射经大气湍流、大气分子和气溶胶影响后的功率,进而得到经大气传输后的背景辐射与APD噪声关系。结果表明,偏置电压为340V、背景光由0. 07mW增强到0. 35mW时,噪声有效值由108mW增强到150mW,表明同一偏压下,APD噪声有效值会随着自然背景光功率的增强而增强;背景光为0. 35mW、偏置电压由320V增强到340V时,噪声有效值由23mW增强到150mW,表明同一背景光下,噪声有效值会随偏置电压升高而升高,且增长速率逐渐加快。此研究表明通过高光谱图像可得到特定区域的背景辐射功率,并明确了背景辐射对APD噪声特性造成的影响。

二维振镜扫描系统调向误差分析

对比分析现有光束扫描系统的优劣,提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置,光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析,建立二维振镜扫描系统调向模型,并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明:二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″,调向角误差小于9″,调向误差小于10″,能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。

基于深度学习的光学遥感图像目标检测综述

目标检测是光学遥感图像解译的核心环节,广泛应用于情报侦察、土地利用、城市规划等领域。近年来,深度学习的发展成熟使光学遥感目标检测的精确度和效率得到大幅提升。本文首先综述了基于深度学习的通用目标检测算法;然后介绍了当前常用的光学遥感图像目标检测数据集并依据数据特点分析了数据集的发展趋势;接着根据遥感图像检测难点,从任意方向、多尺度、小目标、密集分布、复杂背景5个方面详细梳理了算法的优化方案;最后展望了光学遥感图像目标检测研究的发展方向。

对偶序列跳频通信系统的等待匹配式自同步捕获方法

针对现有同步方法无法适配对偶序列跳频通信系统且抗干扰能力不够强的问题,提出了对偶序列跳频通信系统的等待匹配式自同步捕获方法。该方法以短序列中的频率排序表征时间信息,并调整搜索策略,提出边搜索边接收的等待式搜索匹配方法,此外,对偶序列跳频通信系统有两条并行的接收通道,相比单通道时间性能更好。仿真实验结果表明:该同步方法可以使对偶序列跳频通信系统成功同步;信噪比大于-2 dB时,同步捕获概率大于95%,虚警概率小于10-1;该同步捕获时间是单通道系统的1/2;若不考虑捕获时间性能,漏捕获概率可以降到3×10-6;可通过改变参考频率的选取,避免频带干扰和多音干扰。

光电跟踪系统高精度模板匹配跟踪算法

为实现在光电跟踪系统条件下的高精度测量并且满足复杂环境下高精度目标匹配,本文选用去均值归一化互相关匹配算法。为提高匹配速度以及跟踪实时性,利用和表法计算公式中图像求和、平方和图像匹配互相关来简化计算复杂度;采用小波分层金字塔法作为搜索策略,并将模板质心作为参考点进行十字形搜索,引入终止阈值减少误匹配点进一步提高搜索速度。为验证该算法的有效性,实验中将光电跟踪系统放置在二维转台上,调整转台利用该算法跟踪目标靶板。实验结果表明,目标脱靶量控制在3个像素以内,该算法在光电跟踪系统上可实现高精度稳定跟踪。

基于改进候选区域网络的红外飞机检测

为较好地解决防空武器成像系统对空中红外飞机的检测问题。首先简要地概括了卷积神经网络的兴起和应用,其次在引入基于深度学习的目标检测模型Faster R-CNN的基础上,详细地介绍了经典K-means聚类算法的工作原理、实现流程、存在的弊端以及该算法的主要改进手段,并利用K-means聚类算法对Faster R-CNN锚点框的生成方式进行了改进。最后在CAFFE框架平台下进行了多次仿真实验,测试集来源于自建的专用于空中红外飞机检测任务的数据集,实验结果表明本文采用的改进手段可以在保证较高平均准确率AP的同时提高检测速度,并且给出了最适用于本文自建数据集利用聚类算法的k值。

胚胎电子细胞剩余码/berger码联合编码自检方法

为了更好地实现胚胎电路的自检需求,针对地址产生模块和输入输出模块,基于基本逻辑和算术运算中操作数和结果数之间的剩余码和berger码关系,对胚胎电子细胞输入输出等价运算的构建进行了讨论分析。通过剩余码检测单个故障,berger码检测多位单向故障,设计了一种剩余码/berger码联合编码的胚胎电子细胞自检方法。给出了所提方法的流程和实现方法,分析了基于所提方法设计的胚胎电子细胞的故障检测率、自检模块自检率和硬件资源消耗。以时序逻辑电路为目标电路进行了仿真实验,验证了所提方法对胚胎电子细胞各模块的检测能力和对检测模块的自检能力。

一种簇结构的胚胎电子细胞阵列

针对胚胎电子细胞阵列中存在的故障自修复能力有限、资源利用率低、硬件资源消耗大等问题,设计了一种由簇内开关盒、簇内电子细胞和控制单元构成的电子细胞簇结构。基于这种结构提出了一种簇内基因移位的故障自修复方法。仿真实验以累计加法器为例,对电子细胞簇的功能进行了验证,并对电子细胞簇的硬件资源消耗和基于簇结构的电子细胞阵列可靠性进行了分析。仿真和分析结果表明,基于基因移位的故障自修复方法在修复故障的同时可有效保存时序电路的中间状态,而且随着阵列规模的增大,基于簇的电子细胞阵列平均失效前时间更长,硬件资源消耗更低。

“望远系统”课程信息化教学设计

随着信息技术的不断发展,信息化教学对于提升高校教学水平和人才培养质量起着越来越重要的作用。本文针对"工程光学"课程中"望远系统"教学内容,详细阐述了实装教学、网络教学、虚拟教学、多媒体影像和动画等多种信息化手段在教学中的运用。本文工作有助于快速提升青年教员对信息化教学的认识,也对相关专业开展信息化教学授课有一定的借鉴意义。

基于光学视觉辅助无人机自主降落研究综述

相对于无线电导航、惯性导航和GPS导航,光学视觉辅助系统依靠其特有的无源性、实时性和动态感知优势,有效解决了无人机降落过程中易干扰、延时长、积累误差大的问题。利用无人机光学视觉设备搜集实时图像信息,辅助控制系统进行无人机自主降落的研究,是现阶段无人机研究的热点方向。从无人机的发展历史引出无人机自主降落的前世今生,再到视觉辅助无人机自主降落的研究动态和展望,指出以光学视觉信息为基础,利用人工智能融合计算机控制和信息传感器等组合系统辅助无人机进行降落是当前无人机自主降落发展的必然趋势。

考虑盲区的多移动传感器地面目标检测跟踪调度方法

针对地面目标检测跟踪任务以多移动传感器系统为调度对象,提出一种考虑盲区的传感器调度方法。首先,建立了目标检测模型,基于贝叶斯风险理论给出了目标检测损失的计算方法以评估检测性能。然后,考虑多普勒盲区和视野盲区的影响,建立了目标跟踪模型,并给出了基于盲区信息辅助的目标跟踪算法以应对盲区出现时目标状态估计问题。最后,建立了传感器优化调度模型,结合检测损失、跟踪精度、传感器能耗等因素建立了目标优化函数。仿真结果表明,所提调度方法能够有效解决多移动传感器协同调度问题,所得的最优调度方案可在兼顾检测性能、跟踪性能和控制能耗的同时,使整体作战收益达到最佳。

基于稀疏校验的DVB-S2标准LDPC码快速识别

针对DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite 2)标准低密度奇偶校验(LDPC)码的识别问题,提出了基于稀疏校验的快速识别方法。基于LDPC码编码矩阵的稀疏性,只有少量校验位和信息位有校验关系,因此只需要对少量的信息位进行校验即可。遍历不同的生成矩阵,并对多个码字的校验结果进行累积,通过对其校验累积量的分布特点实现不同码率LDPC码的识别。由于只采用了很少的信息位进行校验,因此算法计算量小,同时可以有效减少误码带来的影响。仿真结果表明所提算法有效且可以适应15%以上的误码,完全可以满足实际系统对LDPC码的检测需求。