面向高轨目标的强度相干成像技术研究

强度相干成像技术是指利用地基强度相干阵列测量空间目标光强随机涨落的相干性,可获得目标的空间频谱模值,结合目标先验信息即可恢复目标光强分布图像.这种成像方法具有成像分辨力高、设备精度要求低、受大气湍流影响小等优点,目前已应用于恒星目标的成像观测领域,是一种有发展前景的地基光学成像手段.在综述强度相干技术原理与发展历程基础上,分析了利用强度相干阵列对高轨目标成像的可行性,认为在利用强度相干阵列对高轨目标成像过程中,主要存在空间频谱探测信噪比低和相位恢复复杂2大难题,提出利用激光主动照明对目标进行探测,同时采用符合计数方法和正则化优化方法可提高探测信噪比与相位恢复质量,对实现高轨目标成像有一定参考.     

瞬时GPS测姿试验:解周期模糊度

作为美国海岸警卫队及美国陆军支持的6年研究的成果,Adroit系统公司(ASI)开发出了基于GPS的姿态确定技术。对该技术进行了测试和验证,并已用于具有多种用途的多个系统上。这些系统中的一种设备就是通用导航仪表,目前已可提供海用商业设备。其它应用包括通用导航、水文绘测、浮标定位,瞄准及用于天线瞄准的通信卫星定位。 GPS姿态确定由载波相位干涉测量来完成。从几个天线取出来自至少两颗卫星的相位测量值,并进行比较计算出姿态。GPS姿态确定的关键问题是周模糊,即一对GPS天线之间能嵌入的未知整载波周期数目。解该模糊的常用方法需要多个时刻的观测值。当卫星和/或天线运动时,比较时间上先后获得的测量值,逐渐消除候选解,找到正确的解。该方法存在的问题是,需要一段时间的相关相位测量值才能找到正确的解。这意味着接收机开机后以及信号中断或周滑动后恢复工作(除了接收机重新锁定相位所需的初始化和恢复时间之外)之后,系统需要一段很长的初始化时间。 AS姿态确定的新方法利用单时刻的冗余测量值来获得瞬时姿态解,而不需要初始化或恢复时间。对于接收机可提供相位测量值的每个时刻,大体上都可以计算姿态解并解周模糊,而不依步前时刻的测量值。因此,信号中断及周滑动后系统可立即恢复,接收机一打开刚提     

光学三角法测头的精度优化技术研究

为了提高光学三角法测头在实际应用中的测量精度,本文在分析光学三角法测量原理的基础上,提出了一种基于自适应区域平均中点匹配算法的光学测头精度优化方法。该方法以空间域滤波思想为基础,可以根据测头的测量值自动判断测量误差的大小以及优化区域的大小,并可以针对不同表面给出相应的精度优化方法。实验结果表明,该优化算法可以准确描述被测物体表面的轮廓特征,并且能够降低测量误差50%以上,从而有效解决了光学扫描测量精度不足的问题,使测头能够达到微米级的测量精度,实现了零件的高效率、高精度测量。     

CCD无损测量生物组织光学参数的实验研究

为了实现生物组织光学参数的无损测量,采用CCD无损测量技术。获得了生物组织模拟液（Intralipid-20％稀释液）在连续的He—Ne激光光束照射下的表面漫射光分布图像;并用Monte Carlo方法数值模拟了漫射光分布．结果显示理论计算与实验测量结果在10mm范围内相吻合。根据漫射近似理论对实验测量的数据进行非线性拟合,获得了生物组织模拟液的光学参数,与Bolt等报道的结果非常接近。提出了利用CCD设备无损测量生物组织光学参数的新设想,其可行性已被初步的试验证实。     

基于被动相位噪声补偿的自由空间光学频率传递

针对自由空间光信号传输更易受到环境影响的特点，提出了一种被动相位噪声补偿技术。该方法利用探测往返传输的光信号与发射端参考信号拍频获得链路引入的相位噪声，在发射端通过声光移频器（acousto-optic modulator, AOM）对待传递信号移频取共轭即可在接收端获得相位稳定的光学频率信号。该方法避免了使用复杂的鉴相和伺服控制电路，使系统具有更快的补偿速度且没有鉴相范围的限制。实验结果表明，150 m的室外自由空间链路的平均时间1 s的附加频率不稳定度约为1.9×10-16，平均时间1 000 s的附加频率不稳定度约为4.6×10-19。该相位噪声补偿技术为高精度的自由空间光学频率传递提供了一个简单可靠的方案。     

GNSS接收机时间管理模型的设计与实现

为了满足卫星接收机对多个时间系统统一管理的需求,设计了一种适用于多系统GNSS接收机的时间管理模型,用于维持和处理接收机内部时间.详述了接收机时间初始化、维持、钟差估计的方法与修正策略.基于DSP6671平台对模型进行了实验验证,并分析了不同定位模式下的钟差变化特性,以及两种钟差调整策略对伪距、载波相位的非差和双差的影响.实验结果表明:该模型可通过两种方式修正接收机钟差,且对双差载波相位观测值不产生影响;能有效估计出顾及接收机端硬件时延的钟差.实验中,GPS、GLONASS和BDS三种模式下的钟差均值分别为-30.7ns、-72.6ns和-109.1ns.     

基于分数阶傅立叶变换的湍流退化图像相位恢复算法研究

为克服气动光学效应对目标成像的影响,针对湍流导致的图像退化问题,将分数阶傅立叶变换引入到相位恢复算法中,由分数阶傅立叶域的幅值得到目标的自相关,进而转化为解相关问题的求解恢复目标图像。为改进解相关算法,采用最小二乘共轭梯度法解高斯-牛顿方程,有效提高了算法的收敛速度和正确的收敛概率。仿真试验结果表明该算法对湍流退化具有较好复原能力。     

高轨目标掩星成像相位恢复技术研究

高轨目标掩星成像通过观测高轨卫星对恒星的遮掩过程,实现对高轨目标的成像.该方法采用望远镜线性阵列观测高轨目标遮掩恒星过程中恒星亮度变换,获得高轨目标在地面的投影,通过相位恢复方法可计算得到卫星轮廓图样,具有成像分辨力高,设备制造难度小等优点,在高轨目标成像领域具有较好应用前景.本文分析利用掩星成像方法对高轨目标成像的可行性,重点对掩星成像过程的相位恢复方法进行改进,根据掩星成像特点对输入输出算法进行优化,仿真结果表明：改进后的相位恢复方法可显著提高图像恢复质量和掩星成像方法的空间分辨力.     

利用光学层析技术重构超声速绕流流场密度分布

在连续式风洞中,采用单光路旋转流场干涉测量和计算机层析方法获得了含模型的超声速绕流流场密度分布。首先利用多种图像处理方法,并引入计算机辅助功能,对干涉图片进行精确判读和定量处理,准确重构波前相位信息;获得了相应的PV值、RMS值以及前15阶的Zemike多项式系数;通过同原始CFD模型波前数据的对比,系统的重构精度RMS优于λ／10。在获得一系列单帧干涉波前相位数据的基础上,采用光学层析技术,设计计算机迭代算法,构造内部旋转矩阵,重构了超声速绕流流场密度分布,可以非常直观地获得待测流场不同方向截面上的密度分布状况。     

PIV技术在复杂二相流场中的应用

光学元器件随飞行器在大气中飞行时,其工作性能越来越多地受到大气悬浮汇聚微粒的影响。大气微粒在复杂流场中呈现何种运动汇聚效应,对于合理准确评估机载光学元器件的工作效能具有十分重要的工程意义,而复杂气动流场中微粒分布状态的预估一直是飞行器外界环境研究中的一个难点。气动问题的复杂性、大气中微粒的多样性一直是制约各种试验手段展开、数值模型建立的主要因素。利用先进的激光粒子图像技术,在风洞中对舵面旋涡主导的复杂流场中的微粒速度及分布特性进行了实验研究。在测量舵面翼梢脱落旋涡特性的基础上,通过激光片光扫描流场全域,同时高帧频CCD相机同步曝光,利用PIV 拍摄到的流场中涡流截面内微粒分布的瞬态图像。结合图像后处理技术,对原始粒子图像进行互相关、二值化处理,通过对图像区域内的灰度值计算,统计相对流场截面内的粒子浓度系数,得到在复杂旋涡结构流场内瞬态粒子的分布特性规律。研究结果表明,利用大气中微粒在激光片光下的米氏散射原理,可以有效地拍摄到复杂流场结构下粒子光学散射及分布的特性图像,解决了传统环境测试设备无法对复杂条件下流场内粒子分布进行实时测量的缺陷;在旋涡为主导的流场中,大气中的微粒由向心力牵引,在涡核周围达到平衡运动状态,微粒环绕涡核形成一条环状带,这一区域中的粒子浓度系数要远大于自由流场中的微粒,涡核中心粒子呈“空洞”状态。     

基于Hartmann技术的微小自适应光学系统的研究

采用微小型自适应光学系统提高系统的分辨率具有非常广泛的应用前景。建立了基于Hartmann技术的波前处理机系统,利用MEMS微变形镜进行波前校正并对结果进行了分析,验证了利用微小自适应光学系统校正畸变波前的科学性,给出了建立实用高分辨率传输型微小自适应光学系统的可行性建议。     

机载雷达罩电性能计算分析技术

概括介绍了几何光学法和物理光学雷达罩电性能计算分析技术的基本原理、方法、使用条件及 特点,并推出一种适应复杂形状机头雷达罩电性能计算分析的新型物理光学法/矩量法混合分析技术。     

靶场偏振成像技术应用

偏振成像技术不仅能获取目标的辐射强度信息,还能获取到偏振信息,有助于复杂环境下目标的探测识别.靶场现有光电设备主要采用强度探测,通过目标-环境差别来区分目标,因此,在复杂环境下,目标容易湮没在背景中难以探测.通过分析偏振成像原理和技术特点,总结归纳国外在偏振成像方面的试验应用,阐述了偏振成像在靶场应用的前景和优势,提出了一种基于偏振成像的光学成像系统,并对现有设备提出了偏振化改造方案.通过利用目标、环境的偏振特性,利用强度+偏振的组合模式,可提升现有设备的目标探测和成像识别能力.最后,对偏振技术应用和发展进行了展望.     

光母板技术在航电系统中的应用研究

随着航空电子技术的不断发展,传统的航空电子系统的母板总线在传输带宽、传输距离、EMI等方面正面临着巨大挑战。光母板技术实现了光纤高密度高可靠性的互连,这为航电统一光纤网络应用于先进航电系统打下了坚实基础。本文介绍了光母板技术在国内外的发展以及在航电系统中的应用情况;最后,针对光母板技术在我国航电系统中的应用提出了某些建议。     

飞机座舱有机玻璃透明导电膜的制备及透光和微波散射性能

研究了用溅射法在飞机座舱有机玻璃上镀制金属-介质组合透明导电膜的工艺 ;测试和分析了金膜、银膜、氧化钛膜的光学特性、导电性及形貌结构 ;按薄膜光学原理进行膜系匹计算 ,并分别镀制了 Ti O2-Au-Ti O2 、 Ti O2-Ag-Ti O2 组合透明导电膜。在 40 0～ 760 nm可见光波段内 ,透光率分别达到了 74%和 81 % ,在 8～ 1 2 GHz频段内对垂直入射的微波 ,反射率分别达到-1 .1 d B和-0 .8d B。     

City Noise and Its Effect Upon Airborne Antenna Noise Temperatures at UHF

Results of an experimental program to determine the characteristics of city noise and its effect on airborne UHF antennas are presented. Coherent sources of energy from communications equipment, radar, navigational aids, etc. are not included in the analysis. Based upon the experimental data, a model of the industrial noise is presented in which an industrial area is considered as a uniformly distributed source of independent radiators. The magnitude of the power density distribution was computed to be 3×10-18 to 1×10-18 W/m2/Hz over the UHF band for all the East Coast cities measured, with the exception of New York City which was 5 to 6 dB higher. Relations have been derived and curves plotted to compute antenna noise temperature increase due to city noise, based upon the metropolitan area and its range from the aircraft.     

光功率计测量不确定度评定

介绍了光纤功率标准装置的组成和工作原理,并对光功率计的测量不确定度进行了分析和评定。     

基于PSD的并联微定位平台位姿检测方法

位置姿态（以下简称位姿）检测是研究六自由度定位平台的技术难点之一,为了快速准确测量六自由度并联微定位平台的位姿,验证平台的定位精度,基于多片二维PSD光电位置传感器设计了六自由度光学位姿检测系统。依据几何光学理论,建立了六自由度位姿解算的数学模型。通过仿真计算,该算法可以快速准确解算六自由度定位平台位姿。进一步分析了该模型在考虑存在测量误差时的理论计算误差,结果表明,基于二维PSD位置传感器的六自由度光学位姿检测系统在解算六自由度定位平台位姿的同时,具备较高的测量精度。     

基于拉曼散射的分布式光纤温度传感技术的研究

论述了基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器的基本工作原理、结构、系统特点及信号处理方法。该结构及信号处理方法具有一定的空问分辨率，保证了系统的实用性。将分布式光纤传感器与传统的复用温度光纤传感器阵列进行了比较。通过使用分布式光纤温度传感器信号处理系统和信号处理软件相结合进行实验，得出结论。