卫星激光角反射器的远场衍射光强研究

介绍了卫星激光角反射器的远场衍射光强研究,包括二面角（直角）偏差、表面不平度和反射面特性对远场衍射能量分布的影响。提出的远场衍射数学模型已用于Galileo卫星激光后向反射器设计,对其样品的实验结果表明,与理论计算的远场衍射能量分布相一致。     

角反射器在不同条件下光学性能变化实验研究

介绍了卫星激光角反射器在激光测距中须引入直角误差来克服速差效应带来的影响,并对角反射器的远场衍射能量分布进行了实验研究。另外,分析了空气抖动和机械应力等外界因素对远场能量分布的影响。     

试验卫星激光反射器的设计和试验

MS1和MS2试验星是我国首批设计寿命10年的中高轨导航卫星,为提高在轨精度和实现卫星精密定位,作为舱外有效载荷,两颗卫星均标配搭载了激光反射器。卫星激光反射器光学设计应考虑远场衍射等物理光学影响,不能仅考虑几何光学理论设计。以试验星反射器为例,基于角反射器光学远场衍射能量分布理论为基础,采用最大雷达截面法进行反射器尺寸优化,利用角度补偿法进行速差补偿角设计,对反射器表面加工精度、反射表面特性、切割方式等光学参数进行优化分析计算,并通过合理的机械结构和材料设计,解决了高量级力学环境、330℃高低温度交变、10年空间辐照寿命等环境适应性问题。试验星光学测试结果表明:参数设计合理,可实现远场环带能量在预定观测区域的最大化,在轨观测数据表明反射器工作正常,测距精度、测距范围等指标满足预期设计,理论设计和实践相符,这对今后同类激光反射器的设计具有借鉴和指导意义。     

具有面形误差的角反射器反射特性研究

通过采用矢量光学和光线追迹算法来建立具有面形误差角反射器的几何光路模型,可以得到各种面形误差、不同入射角和不同底面切割形状的有效反射面积;通过蒙特卡洛法对夫琅禾费衍射进行模拟,可以得到角反射器的远场衍射能量分布模型。针对三角形切割的球面面形误差的角反射器,介绍了角反射器内部光线路径和蒙特卡洛衍射,给出了具有不同球面面形误差的有效反射面积和衍射分布。以上分析手段可以为特殊用途角反射器、相位补偿和光行差角补偿等方案提供结构设计、优化和校验。     

HY-2卫星激光反射器理论分析及激光测距实验

激光反射器作为一种被动无源光学合作目标,是人造卫星激光测距系统中的重要组成部分。对于运行在低轨卫星中的激光反射器,既要在较大的激光入射角范围提供服务,又要将角反射器阵列结构所引入的综合测距误差控制在一定范围内,以保证高精度的激光测距,因此绝大多数采用半球形阵列结构。文中以我国海洋二号卫星激光反射器为例,对半球形激光反射器的远场衍射分布、相对有效反射面积分布、距离更正误差分布和激光测距综合精度等核心技术参数进行理论分析。并以国内流动式卫星激光测距系统TROS1000对海洋二号卫星激光反射器进行追踪和激光测距实验,测量结果表明,激光测距内符合精度为1.1 cm,理论分析与实测结果相符。标志着海洋二号卫星激光反射器性能优良,这对以后激光卫星反射器的设计具有指导意义。     

Galileo卫星激光反射器的结构设计

卫星激光反射器的结构设计是激光反射器设计的重要内容,本文以Galileo卫星激光反射器为例,阐述了中高轨导航卫星激光反射器结构设计所需解决的问题和措施途径,包括结构总体布局、角反射器组件结构、材料设计、减振缓冲、静电防护、热控技术等;并针对航天环境载荷(结构装配、恒加速度、振动、冲击、热循环等),对激光反射器的机械和光学性能影响进行了分析、计算和讨论,以此验证结构设计的可行性;Galileo卫星实际测距效果理想进一步表明Galileo反射器结构设计的合理。     

非链式DF激光器非稳腔数值仿真与实验

基于描述光束传播的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论,运用快速傅里叶变换算法仿真了非稳腔DF激光的三维近场、远场光强分布。仿真结果显示:非稳腔的近场输出光斑形状为中心对称的空心圆环,远场输出光斑为具有中心亮斑的多级衍射环;大M数将导致近场光斑能量集中,大的Neq值将引起远场发散角变大。运用该算法研究了腔镜倾斜对近场光强分布的影响:腔镜倾斜使光束近场分布变差,倾斜角越大,光强的非对称分布越明显。开展了非链式DF激光器非稳腔实验研究,实验得到的近场、远场光强分布及腔镜失调下的近场光斑变化情况与数值模拟结果一致,实验测量的远场发散角为1.2 mrad。文中的仿真结果可为DF激光器腔镜失调诊断及调节提供依据。     

角反射器作用因子和激光测距方程

本文从考虑接收机处的相对强度变化出发,运用远场衍射理论,建立角反射器的作用因子G,改进了目前所普遍采用的激光测距方程。文中着重讨论了衍射、角反射器性能和参数、速差效应等对G因子的影响。给出几种典型情况下的G因子表达式。最后例举某些实验结果,表明与理论推导的一致性。     

常用卫星角反射器阵列的结构设计

卫星角反射器阵列作为激光测距系统中的合作目标,用于提高大观测范围内反射光束的能量.角反射器阵列的结构形式直接决定其两项重要的性能指标:回波光电子数和质心改正误差.为了优化设计出常用角反射器阵列的结构参数,必须保证观测范围内"接收信号的回波光电子数最大化"和"质心改正误差最小化".根据带合作目标的激光测距机工作原理,推导了接收信号的回波光电子数及其质心改正误差的数学表达式.以阵列结构参数优化为目的,给出了常用角反射器阵列结构的设计方法.以日本ADEOS-Ⅱ卫星角反射器阵列为例,仿真计算了角反射器阵列的结构参数:设计得到角反射器为9个、结构倾角和方位角分别为50°和45°,其半球半径约为85.7 mm,这些结果与ADEOS-Ⅱ实际参数结果完全相符,从而验证了设计理论的正确性.     

卫星激光后向反射器结构应力对衍射能量分布影响研究

阐述了Galileo卫星激光后向反射器机械结构特性。 着重讨论了后向反射器的环境适应性设计和应力对角反射器光学性能的影响,以及相应的实验结果。     

硅的凸角补偿尺寸及腐蚀中避免削角的新方法

在硅的腐蚀过程中,如果不对台面凸角加以补偿,会产生严重的削角现象。本文采用在凸角上补偿正方形掩膜的方法,通过实验得出要在TMAH腐蚀液中将厚度约为300μm的硅片腐蚀出完整的台面凸角结构需要补偿多大尺寸的正方形掩膜。硅片与玻璃键合后,由于硅晶格的变化使得与玻璃键合的那一层硅很难腐蚀掉,本文也介绍了一种缩短腐蚀时间、避免削角的方法。     

一种自适应红外图像角点检测算法

针对Harris角点检测算法自适应性差的问题,提出一种自适应角点检测算法。根据Harris算法定义的像素响应函数值的大小特性,得出阈值(Threshold)应满足的下限条件,继而对图像进行分块,得出每一块图像的阈值下限条件。综合考虑各图像块的阈值,采用加权方法得到图像总的阈值。采用局部保留最大响应值策略来避免角点聚簇的现象。试验结果表明:提出的自适应阈值计算方法在引入少量数学运算的前提下,使角点检测具有自动性,并且可以保证合理数量的角点,采用的剔除策略可以很好的避免角点聚簇现象,使图像最终角点数量合理、分布均匀。     

一种新的Harris多尺度角点检测

Harris角点检测是一种经典的角点检测算法,但不具有尺度变化特性。该文把多分辨分析的思想引入到该算法中,构造了基于小波变换的灰度强度变化公式,并得到了具有尺度变换特性的自相关矩阵,从而构建了一种新的基于小波变换的Harris多尺度角点检测算法。这样,使得新的角点检测可以在不同的尺度下获取角点,并克服了单一尺度的Harris角点检测可能存在的角点信息丢失、角点位置偏移和易受噪而提取出伪角点等问题。通过对比实验,新算法明显地提高了图像角点检测性能。     

一种基于二值图角点匹配的台标识别方法

电视台标在视频传输、保存和格式转换过程中易发生缩放、旋转等形变,且向半透明化方向发展,这些因素给台标的识别带来了困难。针对形变及半透明化问题,提出一种基于二值化图像角点匹配的三步骤台标识别方法。首先利用二值化台标图像的差分累加和求平均,得到分割后的实时台标图像;然后利用Susan算法不涉及梯度运算的特点,在二值化台标图像上提取角点;最后采用极坐标域角点对匹配的方法,实现台标匹配。使用了部分地方电视台台标进行实验,结果证明了该方法的有效性。     

基于嵌入式平台的实时双目视觉测量系统

针对当前大多的双目视觉测量算法都是以PC为平台实现的,但这种方式在实时性与便携性方面存在不足。基于嵌入式开发平台,对双目视觉中成熟的Harris角点提取算法与传统的角点匹配算法,结合双目视觉系统,被测物体的特征和嵌入式平台自身的特点,进行算法上的改进与扩展。在不影响整个系统精度的前提下,达到实时,快速的三维测量。最终为解决非接触式的测量方式,提供一个快速的解决方案。     

一种快速的亚像素图像配准算法

图像超分辨率重建是在现有红外探测器基础上提升空间分辨率的一种有效方法。超分辨率图像重建是利用一组相互之间存在亚像素位移的低分辨率图像构造出一幅高分辨率的图像,快速、高精度估计图像间的位移是其关键技术之一。提出了一种用于超分辨率重建的亚像素配准算法,算法由特征检测、像素级配准和亚像素级配准三个处理过程组成。在特征检测过程,首先采用梯度算子对图像进行边缘检测,然后对边缘点进行角点预检测,排除非角点像素点,之后再进行Harris角点检测,大大减少了计算量;在像素级配准过程,用NCC算法进行像素级配准,用统计方法去除误匹配点对;在亚像素级配准过程,先对像素级匹配点的邻域进行插值放大,再进行亚像素匹配,误匹配点剔除,相对偏移量计算。对提出的算法进行了仿真实验,结果显示本算法的速度较类似算法速度有较大的提高。     

微型立方反射传感器的设计与应用

介绍了采用两种技术制作的微型立方反射传感器的结构，比较它们在自由空间通信应用中的工作性能，并介绍了新型传感器的最新应用。     

屏优化设计分析通用软件包

本文就彩管屏设计分析通用原理,方法,关键问题以及屏优化设计通用软件包作一简要介绍。并用该软件包中的几种软件对14,22,旭硝子21inFS,东芝21inFS等屏进行了复算验证,其结果与日方数据几乎一致,完全达到了工程设计精度。     

基于极化分解的舰船和角反射器鉴别方法

使用角反射器是舰船电子对抗中常用的一种无源干扰方式,它在时域、频域和空域上与舰船的雷达回波都没有显著差异,因此传统单极化雷达很难有效鉴别舰船和角反射器。分析了舰船和角反射器在极化回波上的特性差异,并基于Krogager极化分解提取了单频点和多频点情况下的特征矢量,通过支持矢量机对舰船和角反射器进行了鉴别。电磁计算数据表明：该方法可以较好地对二者进行鉴别,且对单角反射器和阵列角反射器都有效,为解决舰船和角反射器的鉴别问题提供了一个可行的思路。     

激光切割工艺的自适应研究

本文介绍了作者在进行激光智能加工的研究中,激光切割工艺的自适应的实现方法。首先从计算机的待加工工件的CAD图形中,找到加工的尖拐角处,再通过试验研究了切割速度与激光功率的动态关系,使激光切割过程中激光功率随切割速度的改变做相应的改变,避免拐角处的热积累,能够做到直接切割拐角轮廓,而不会过热,获得了满意的切割效果,可以实现激光智能切割。