建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数（MTF）分析模型,利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律;然后从热辐射传输机理出发,建立了融入光学系统自身辐...
渐晕效应是红外成像过程中普遍存在的现象。由于红外成像系统输出的场景亮度或对比度通常较低,所以渐晕效应对成像性能的影响非常严重,因此对渐晕效应的校正也显得尤为重要。对渐晕效应的产生原因做了分析,首先提出了一种渐晕快速校正方法。通过场景之间做差,提取背景信息。用二维高斯函数逼近背景灰度分布,得到较准确的校正因子,从而实现渐晕校...
利用加拿大BOMEN公司出产的MR-254型红外光谱仪,对固体推进剂羽流的红外辐射特性进行了研究。在分辨率为4 cm^-1、测试距离为5 m的条件下,实时测得了含铝改性固体推进剂和NEPE固体推进剂的红外发射光谱图,得到了推进剂在3~5μm波段内的辐射能数据。采用燃烧产物分子的发射光谱精细结构谱线计算了羽流的温度,探讨了固体推进剂辐射能和温度的影响因...
为实现双波段红外图像的精确配准,针对云层背景红外光谱辐射特性不一致、采用不同传感器等原因导致大量外点存在的情况,提出了一种引入外点剔除机制的异源图像配准方法。先利用稠密SIFT流对外点进行鲁棒性估计,然后以归一化相关系数作为代价函数,采用基于梯度的方法实现了双波段红外图像的精确配准。实验结果显示,通过剔除外点的方法,能使配准参...
针对海天背景下红外舰船目标的分割提出了一种基于多特征融合的分割算法。该算法对红外图像进行水平边缘信息和竖直边缘信息的提取。首先,将不同尺度下的结果进行求平均值算,将结果图作为第一个特征。其次,针对不同大小舰船目标的问题,运用改进的对红外图像进行多级滤波,从而达到背景抑制、突出目标的效果,其结果可作为第二个特征。最后,求红外...
对国产工艺的电荷耦合器件进行了质子、中子、^60Co-γ射线辐照试验,研究了不同粒子辐照对器件饱和输出电压的影响。试验结果显示在质子、γ射线辐照下,电荷耦合器件的饱和输出电压显著退化,而在1 Me V中子辐照下,饱和输出电压基本保持不变,表现出较好的抗中子能力。分析认为饱和输出电压的退化主要受电离总剂量效应影响,一方面辐射感生界面态导致...
当激光在大气传输时,会引起光束的抖动、光束扩展和漂移等大气湍流效应,这严重影响了激光传输的效能。根据波动光学理论,建立了不同波束激光在大气湍流传输的数学模型,采用龙哥库塔法编写了四维程序。数值结果表明：大气湍流效应会造成激光光束的相位起伏变大,光束的聚焦能力减弱,光斑会发生分裂;相比高斯光束,矩形光束可大大减弱湍流效应。
为了在激光大气传输四维数值模拟中考虑激光光束抖动带来的影响,推导了光束抖动倾斜角与Zernike多项式低阶项系数之间的关系,提出了一种激光传输光束抖动效应的数值模拟方法。为验证该数值模拟方法的正确性,针对均匀聚焦光束,计算了大气湍流与抖动效应综合作用下长期光束扩展角半径,数值模拟计算结果与理论公式计算结果基本一致,验证了激光传输...
为了预测多点激光微冲击成形情况,采用ABAQUS软件建立多点激光微冲击成形的有限元模型,并对模拟结果进行实验验证;在此基础上,研究工艺参数对激光微冲击成形的影响规律。结果表明：多点激光微冲击成形数值模拟有效地展示了激光冲击区域的三维变形特征,并且特征路径上表面形貌分布与实验结果吻合。板材最大变形量随激光能量、搭接率和光斑直径的...
给出了结合小波阈值方法的激光超声成像系统,其中激光束作为扫查器扫描铝块试样,而干涉仪作为接收装置。保存的超声信号需要经过小波阈值降噪处理,处理的数据按照扫描的顺序构成三维矩阵,这样可以沿着时间轴切片产生一帧帧图片,这些图片可以利用MATLAB程序叠加成三维空间。最后,这些人工缺陷可以被模型化和可视化。通过结合算法运用超声信号成功...
采用经典公式、平均场理论和脉冲展宽模型研究时间展宽分幅管的物理和技术时间分辨率。分析电子初能、阴极偏置、阴极脉冲斜率和漂移距离等参数对时间分辨率的影响。讨论时间分辨处于皮秒级和亚皮秒级时物理和技术时间分辨所起的作用,并探讨实现亚皮秒级时间分辨的可能性。研究结果表明：物理和技术时间分辨相互制约,当像管时间分辨处于5 ps量级...
为了验证远程激光雷达系统的关键技术,提出了一种基于Nd：YAG固体激光器的激光雷达试验系统。试验系统由光学收发子系统、控制子系统、信号处理子系统组成,利用电荷耦合器件进行引导,采用双探测器型粗、精双轴跟踪结构实现对目标的精密跟踪,采用数字域的信号处理方法提升系统的探测精度。最后分析了系统对不同反射截面积目标的探测距离,分析结果...
为了对准直过程中能量弱、分布不均匀的小孔光斑信息进行增强并抑制噪声,消除光斑不稳定对计算结果的影响,文中提出了一种新方法。首先,将多幅分时采集的图像构建一个多维的图像立方体,利用MNF变换将数据信息主要集中在第一维,去除各维图像之间的相关性;其次,使用Kmeans方法将第一维图像分为光斑和背景,对分类图像进行数学形态学处理,寻找范围最...
基于猫眼效应的激光主动探测技术在防空反导作战中具有广阔的应用前景,而飞机、导弹等目标的气动绕流场对入射和反射光的畸变效应研究是回波特性分析的重要内容。针对探测激光＂猫眼＂镜头传输和双重气动流场传输这一复杂物理过程,提出了一种基于Zemax的气动光学畸变快速仿真计算方法。首先利用有限元思想,根据折射率梯度对气动绕流场进行分层,...
主被动复合激光距离选通探测系统的最大作用距离包括可见光/红外系统的最远探测距离和激光系统最远成像距离,分别对其进行建模分析,建立函数表达式,分析了探测器灵敏度和发射功率、激光发射角及大气能见度对最大作用距离的影响,并搭建了532 nm YAG激光器和860 ns固体激光器两套距离选通实验系统,仿真分析系统最远作用距离分别为11.2 km和5.5 km,...
从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对多模光纤受激布里渊散射阈值的影响。结果表明,多模光纤多个模式布里渊散射谱叠加造成其总的布里渊散射谱展宽,...
介绍了一种应用于靶场的低成本分布式测量系统：在靶场端布设低成本的高速成像设备,通过高速光纤把成像设备所记录的实时数据传送到远端安全区,安全区内接收高速的实时数据,并加以存储、处理。详细介绍了多摄像机低成本近距离布设的方法,所设计的前端高速摄像机、中部光纤传输和后端采集系统的组成和性能指标。最后通过两个实验测试了整个系统的...
研制了无增益微通道板（Microchannel plate,MCP）选通X射线分幅相机,由无增益MCP变像管、成像针孔阵列、皮秒选通脉冲发生器及CCD构成。对相机时间分辨率进行了测量,当无增益MCP加载-1.5 k V、145 ps的选通脉冲和-300 V的直流偏置时,测得相机的时间分辨率为59 ps。改变MCP直流偏置电压,获得了时间分辨率、输出信号强度与MCP偏置电压的关系。实...
相对位姿确定是航天器交会对接、在轨服务等航天任务的关键技术之一,采用单目视觉相机进行相对位姿确定是其有效解决途径。针对基于特征点的空间目标相对位姿单目视觉确定问题,提出了一种基于拟投影线思想和正交Procrustes分析的相对位姿求解迭代方法。该方法在基于逆投影线构建的优化模型基础上,将绝对定向问题转化成正交Procrustes分析模型,利...
多径干扰是影响GNSS定位精度的主要误差源之一,从多径信号特征入手,分析了多径干扰对载波环和码环的影响,并研究了矢量跟踪环路（VTL）对多径的抑制性能。通过对比分析VTL和标量跟踪环路（STL）的环路结构,建立了线性化的系统模型,推导了码相位测量误差对VTL的影响。在VTL中,未受多径影响的通道辅助受干扰的通道,削弱多径带来的定位误差。通过仿...
为探索X射线脉冲星能谱特征对X射线脉冲星导航的作用,提出了一种模拟X射线脉冲星能谱的方法。该方法利用X射线管模拟X射线信号,并通过阳极高压控制X射线管出射能谱,根据不同阳极高压下X射线管出射谱特征,采用最小二乘法拟合得到阳极高压随时间的变化曲线,从而实现X射线脉冲星能谱的地面模拟。进行了相应的数学建模仿真,仿真结果证明了该方法的可...
完好性是卫星导航系统的核心性能指标之一,卫星自主完好性监测是地面运控工作模式下导航系统完好性监测的重要补充。围绕卫星导航信号观测量的完好性监测问题,给出伪距及载波观测值、伪码载波一致性以及多路伪码相位一致性指标的完好性监测方法,以及检测量的设计,并通过仿真计算得到满足民航信号空间完备性设计要求的检测门限和最小可检测异常值...
减小北斗卫星导航系统接收机的测量误差是提高其性能的主要措施之一。采用时间序列分析法对北斗卫星导航系统接收机模块UM220的测量误差进行建模,并依据模型对测量误差进行卡尔曼滤波。实验结果表明,北斗卫星导航系统接收机的测量误差可采用ARMA（2,2）或ARMA（1,1）模型;卡尔曼滤波后,静态测量误差标准差至少减小了28.86%,动态测量误差标准差至...
火星探测器经过近火点制动进入大椭圆环绕轨道后,要求能够自主确定探测器的位置、速度等导航信息。提出了一种基于陆标和X射线脉冲星测量的自主导航方法。该方法针对火星大气辅助减速的大椭圆轨道,提出在近火点使用陆标导航,在离开火星大气后的高轨道段使用脉冲星导航。利用星上光学敏感器获得火星陆标信息和X射线敏感器测量脉冲星信号,通过扩展...
系统分析了DSP导弹预警系统的工作流程,研究了DSP导弹预警熊对战略导弹的弹道确定和落点预报原理。在此基础上,构建了DSP系统在双星凝视跟踪模式下的观测模型,并根据战略导弹主动段动力学模型特性和自由端导弹动力学方程,构建了导弹实时弹道确定中的简化状态模型和落点预报模型。在观测模型和状态模型基础上,提出了双星观测模式下的弹道导弹主动...
基于在轨服务航天器的测角和测距信息,采用了一种基于容积法则进行数值逼近的容积卡尔曼滤波算法对空间碎片进行相对导航,解决了初始测量误差较大时容易丢失目标的问题。为了提高算法的适用范围,采用一种普适状态转移矩阵进行状态外推,避免了近圆轨道的限制,适用于任意类型的轨道。仿真结果表明,容积卡尔曼滤波比传统采用的扩展卡尔曼滤波在初始...
天文导航技术已经进入一个新的发展阶段,随着电子技术和计算机技术的发展,它已广泛应用于卫星、航天飞机、远程导弹和其他航天器。星点质心位置是天文导航技术的关键。由于白天强烈天空背景的干扰,拍摄的近红外恒星图像信噪比很低。首先,采用信息熵的方法来进行分析恒星的图像能量分布。然后,提出了基于多级的最小能量差星点目标质心定位的方法...
低轨危险空间碎片可对航天器造成灾难性损伤,对空间碎片的远程探测与识别是实施碎片规避和碎片清除任务的基础和前提。但由于该类目标信号微弱、运动速度快、光学特性存在时变和不确定性,因此,对其探测与识别提出了严重挑战。针对远距离危险空间碎片的实时监测、识别、碰撞预警、精确定轨的迫切需求,为给天基载荷发展与设计提供支持,总结了电荷...
采用传输矩阵法通过数值计算模拟的方式,研究缺陷对一维光子晶体滤波性能的调制作用,结果表明：当含缺陷单元位于光子晶体周期性排列结构中间时,缺陷数目可改变光子晶体的滤波通道（缺陷模）数目和滤波品质,但不改变透射率;当含缺陷单元偏离光子晶体结构中心越远,光子晶体各滤波通道的透射率就越低,但滤波通道之间的距离保持不变;随着两个含缺陷...
设计了一种具有高双折射和高负色散特性的光子晶体光纤。在包层中,采用压缩三角格子和两种不同大小椭圆空气孔。基于超格子构造法,研究了光子晶体光纤的结构参数对双折射特性和色散特性的影响。数值研究结果表明：双折射在1.1~1.9μm的宽波段范围内达到10^-2的高数量级,色散在1.4~1.8μm的宽波段范围内实现了高负色散,而且在传输窗口波长1.55μm处,...
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