红外仿真装置中的光标二级控制技术

为了实现对光束目标位置的高精度控制，可以采用二级控制方法──粗定位与精定位。这种控制策略在红外仿真装置中得到了应用。     

高效率基模模式匹配侧面泵浦结构设计与试验研究

在星载传导冷却侧面泵浦棒状固体激光器中,由于激光晶体的侧面需考虑传导散热,不能被均匀泵浦,因此,存在基模模式匹配程度不佳、吸收效率不高的问题,从而影响了光束质量的提高。为了实现高光束质量激光输出,设计了基于光锥多次反射整形的三向泵浦结构,综合考虑基模高斯模式匹配程度与吸收效率,提出了泵浦质量(quality,以下同)因子概念,对不同泵浦结构参数下的泵浦质量进行了量化评价;进而对泵浦结构参数进行了优化,实现了增益介质内泵浦光切向分布的匀化、径向分布与基模高斯线型的匹配,以及增益介质对泵浦光的高效率吸收;通过试验测定了荧光分布,并与仿真结果进行了量化比对;在此基础上,搭建了激光器的试验样机,得到了光束质量较为优异的激光输出,证明了该泵浦结构对光束质量具有较好的改善作用。     

处理几何学在SAR原始数据聚焦中的作用

合成孔径雷达(SAR)系统要求对接收的回波信号(原始数据)进行聚焦处理以生成高分辨率微波图像。由于平台姿态的不稳定性，或者是由于地球自转效应都可能造成在“倾斜”的坐标系中获取SAR原始数据，即发射接收波束对于正测向存在偏向角。本研究报告利用以条带模式工作的SAR传感器所获得的斜视原始数据，分析了聚焦处理的效果。最后，关于圆锥形非正交参考系统，概括了二维频域SAR处理法。在根据要求选定的处理坐标系中，对由原始数据处理而来的图像，分析了几何、频谱、相位的误差。并证实所用聚焦处理使这些误差为最小值。依据仿真数据求得的实验结果证实了全部理论。而且，还研究了把这种分析推广到偏差具有显著作用的干涉测量的情况。     

应用圆盘工装谐振实现高量级随机振动

针对高量级随机振动试验提出了一种利用工装谐振原理在振动台上实现高量级振动的试验方法。首先在理论上分析振动台系统的圆盘工装的振动特性,利用谐振原理设计了结构响应放大装置,并在理论上分析了该装置的结构响应放大的可行性,最后应用该装置成功完成了伺服机构高量级步进随机振动试验,验证了其在高量级随机振动试验中的有效性。     

大功率激光能量传输多光束协同捕获瞄准与跟踪技术研究

以用于空间太阳能电站的远距离、大功率激光无线能量传输为研究背景,以提高系统能量传输效率为宗旨,针对多光束传输的激光无线能量传输系统协同捕获、瞄准与跟踪(APT)方法进行研究。首先通过对大功率激光无线能量传输系统的分析,获知了单光束激光无线能量传输系统的局限性,然后针对大功率、多光束激光无线能量传输系统的协同APT系统组成,分析了单终端多光束系统和多终端多光束系统的实现方法及构成,最后针对单光束、7光束和9光束发射系统的目标重构光斑进行仿真,仿真结果表明,通过精确的多光束协同APT系统可以实现光束重构,重构后的能量光斑能量密度和分布都能得到改善。文章的研究成果将为建造用于空间太阳能电站的大功率、远距离激光能量传输系统提供技术储备和理论依据。     

一种新的未知相关噪声下的宽带相干信号DOA估计算法

针对具有某种结构的协方差矩阵的未知相关噪声环境,本文提出了一种新的宽带相干信号DOA估计算法。基于这种结构,如Hermitian Toeplitz型,在各个频率点上首先利用空间差分操作去除相关噪声的影响,并构造新矩阵;其次,对新矩阵进行聚焦操作,并给出相干聚焦后的协方差矩阵;最后,利用基于特征结构的DOA估计算法得到相干信号的DOA估计值。理论分析和仿真结果表明了算法的有效性。     

一种宽带阵列信号DOA估计算法

提出了一种宽带信号DOA估计方法。该方法采用一致聚焦对阵列方向矩阵进行聚焦,对聚焦后的协方差矩阵可直接采用窄带DOA估计方法进行估计,不需要进行角度预估计。计算机仿真试验证实了方法的有效性。     

精确准直型太阳模拟器的设计

前言太阳模拟器是模拟地球外层空间太阳光辐射的一种装置。理想的太阳模拟器,其辐射光束输出特性应具有真实的太阳辐射强度、太阳光准直角、光谱分布、辐射稳定性和均匀性以及足够大的光束口径。由于技术水平以及模拟器造价的限制,目前还没有能模拟所有太阳特性的模拟器。     

微孔光学阵列长宽比对X射线聚焦性能的影响

微孔光学阵列聚焦镜头是实现X射线探测系统高探测效率、轻小型化的有效手段,近年来得到了深入研究。X射线探测系统通过测量脉冲星辐射的X射线光子的到达时间,重构脉冲轮廓来实现航天器导航。为了获得更精确的脉冲星信号,必须尽可能多地收集X射线光子,因此探测系统的聚焦性能是X射线探测系统的核心指标,也是微孔光学阵列主要的设计目标。文章根据脉冲星能谱的分布特点,分析了微孔光学阵列通道长宽比对X射线聚焦性能的影响,提出了针对不同脉冲星选取特定长宽比的方法,实现了不同的脉冲星能谱分布下最优的聚焦效率,为后续微孔光学阵列的研制和工程搭载提供了参考。基于这种方法,文章对Crab脉冲星的能谱分布进行了微孔光学阵列设计,设计结果显示,其聚焦性能得到明显提高。     

星载光子探测激光雷达指向调整机构的理论分析

针对星载光子探测激光雷达在小接收视场及低背景噪声的应用条件和在轨高精度收发同轴匹配的需求,文章提出利用精密光束指向调整机构,实现星载光子探测激光雷达在轨实时调整收发同轴。重点介绍了基于柔性铰链支承的二维精密光束指向调整机构及其在激光雷达上的应用情况;基于在二维精密光束指向调整机构指向镜中心建立的空间坐标系及反射定律矢量表达式,推导了二维光束指向调整机构的出射光束方向与指向镜偏转角度关系式;分析获得了出射光线扫描范围与入射角的关系及出射光线偏转角度与指向镜偏转角的关系式;揭示了在轨收发同轴调整时指向镜偏转角度的计算方法以及二维光束指向调整机构的扫描行程计算公式和扫描角度分辨率计算公式。为精密光束指向调整机构的关键部件的设计选型及误差分析提供一定的依据,对后续星载光子探测激光雷达的收发匹配设计有一定的参考意义。     

大光程差高鲁棒性摆臂角镜干涉仪设计与实现

为满足GF-5卫星上太阳掩星大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪需求,研制了大光程差高鲁棒性摆臂角镜星载傅里叶变换干涉仪。该干涉仪在传统迈克尔逊干涉仪构型基础上增加了端镜进行干涉光路折叠,实现了八倍光程放大,最大光程差达到25cm。同时,由于端镜的应用使干涉仪角镜仅需保证干涉光束入射方向上的回复反射即可,而不要求其顶点在入射光束垂直面内的位置精度,因此消除了传统角镜干涉仪由于光程扫描过程中顶点失准跳动引入的光束剪切误差影响,具有很好的振动免疫能力。文章回顾了该干涉仪的设计、仿真、实现以及相关测试和试验情况,相关成果可为星载大光程差摆臂角镜傅里叶变换干涉仪的设计与实现提供参考。     

基于无衍射光束的高效远距离无线能量传输技术

针对传统高斯光束具有随着传输距离增大，光斑直径不断变宽，到靶功率密度不断减少的缺点，而无法用于远距离无线能量传输的难题。对具有中心光斑直径小且传播距离远的无衍射光束进行了研究，通过相位调控技术产生近无衍射光的方法，设计了一种基于无衍射光束的激光传能光学系统，得到了在传输相同距离的情况下，无衍射光束相比高斯光束能够保持长距离不发散的结果。研究结果表明，该无衍射光学系统能够有效提高传输距离减少能量损失，提高到靶功率密度，进而降低接收端光电池的接收面积及系统的体积重量。     

扇形角镜反射特性研究

根据几何学这原理，求证了扇形角镜对三面反射光线逆向反射的条件，计算了不同方向的平行入射光束中，被角镜逆向反射的光束面积，并由数值计算的结果得出了逆反射光束面积达到极值和最大值时的入射光束方向。     

激光表面热处理中工艺控制的研究

激光表面热处理包括退火、相变硬化、合金化、上光、包覆、细晶化、冲击淬火等,目前最实用的是相变硬化工艺。相变硬化工艺在应用上有其独特优点,其工艺控制技术包括聚焦方式、光束形状控制、重叠系数及温度控制问题,已有应用实例。     

阵馈聚焦镜像双反射面有限扫描天线研究

文章分析了Ka波段阵馈聚焦镜像双反射面天线的构型及辐射特性,其通过聚焦椭球副面实现阵面口径到主反射面口径映射,得到了较大口径的等效相控阵。仿真表明等效阵单元方向图呈现良好的平头（Flat—top）特性,能较好地抑制栅瓣。文章基于等效阵元场叠加的概念,采用共轭场相位匹配结合泰勒幅度加权对远场方向图进行叠加,得到了高增益、低副瓣的扫描效果。     

“海鹰”空对面导弹控制和推进装置的试验

据《航讯》一九八一年五月四日报导:四月二十四日英国宇航公司发射了一枚“海鹰”远程掠海反舰导弹,首次试验其控制和推进装置。这次试验非常成功。试验期间,这枚导弹按预定程序精确地进行机动。导弹在试验中成功地达到了掠海性能,微型涡轮发动机公司的燃气涡轮发动机的功能得到充分证实。这次飞行试验是在成功地完成了载飞试验计划以后进行的,载飞试验包括发动机系统试验和投放无装药导弹,以证实精确而稳定的分离。     

基于小波变换的图像融合增强算法

针对当前高速摄影系统不能保证采集的高帧频图像中所有目标物体聚焦清晰的特点,提出了一种基于小波变换的图像融合算法,对快速小波变换后得到的低频系数与高频系数采用一种改进型的融合规则进行算法仿真实验,并与传统的图像融合规则对比分析。     

基于线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统特性的实验研究

对线聚焦菲涅耳透镜的空间聚光光伏系统的特性开展了实验研究,以期解决工程设计时多参数合理匹配和选择的问题。通过研制由菲涅耳透镜—单晶硅太阳电池光伏组件、太阳模拟器和测试设备组成的实验装置,开展了菲涅耳透镜失焦距离、聚光比和太阳电池短路电流、开路电压、最佳功率、填充因子、效率、温度等之间的关系以及不同失焦距离和不同太阳光线横向偏角对聚焦宽度的影响的实验测试和实验分析工作。研究结果表明：聚光太阳电池性能随短路电流和最佳功率的提高而提高,短路电流和最佳功率分别随聚光比的增加而近似呈线性增大,开路电压基本不随聚光比变化;失焦距离变化引起透镜聚焦宽度变化,进而影响电池表面辐射强度和有效聚光比,应控制失焦距离在可允许范围内;太阳电池串联电阻对聚光太阳电池工作性能存在不利影响,需尽可能选择低串联内阻、高填充因子的太阳电池;应保证聚光太阳电池具有良好的散热条件;太阳光线横向偏角会导致聚焦宽度变大、聚光比减小,并使聚焦光线偏离太阳电池,应控制横向偏角在规定范围内。研究结果为线聚焦菲涅耳透镜空间聚光光伏系统工程设计提供了技术支持。     

基于双光束干涉原理的微小推力测量系统实验研究

微小推力测量技术是微推进器研制的关键技术之一,是微小卫星技术发展的重要支撑。为了发展更高精度的测量系统,基于双光束干涉原理,提出了一种新的高精度光学微小推力测量方法,设计并搭建了一套测量微小推力的实验装置。进行了三次标定和测量实验,探索和总结出微推力测量的经验和方法,并对测量系统进行改进。实验结果表明,该测量系统使用方便,能获取实时推力曲线,最大测量误差1.86%,测量精度已达到现有推力架的测量精度,但没有达到双光束干涉原理的理论精度要求,在未来有较大的提升空间。     

碳基复合相变装置及在大热耗单机温控中的应用

碳基复合相变装置以高导热碳基复合相变材料为主要储能和导热载体,利用高导热膨胀石墨强化导热,运用相变材料的潜热实现热量的削峰填谷,可有效抑制短时大热耗单机的温升,减少单机非工作时段所需的补偿功耗,节省卫星的重量资源和功耗资源。主要介绍了一种高导热碳基复合相变装置,结合复合相变装置与卫星结构板优化的综合散热系统,用于解决星载短时工作的大热耗单机温度控制问题。通过理论计算与热仿真分析相结合,对复合相变装置进行了优化设计;通过开展专项试验对复合相变装置的热性能和空间环境适应性进行了充分验证;并在整星真空热平衡试验中,验证了复合相变装置对大热耗单机的温度控制效果。