轮廓特征包在激光主动照明识别系统中的应用

提出了一种结合轮廓转动惯量和特征包(Bo F)算法的激光主动照明目标识别方法。介绍了转动惯量的定义,并提出了一种多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法和轮廓转动惯量局部不变特征提取方法。多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法能够提取出包含轮廓的最小特征区域,而轮廓转动惯量局部不变特征能够很好地描述轮廓的大小、位置、规则度等信息,对于各种图像变换具有不变性,并且计算效率较高。使用Bo F算法统计图像的轮廓转动惯量局部不变特征,生成归一化特征直方图作为整幅图像的特征向量,输入训练好的支持向量机分类器进行识别。实验结果表明与基于Hu矩和BP神经网络的目标识别方法相比,所提算法在旋转和仿射变换下的识别率分别提高7.33%和19.08%。     

Effect of distances between lens and sample surface on laser-induced breakdown spectroscopy with spatial confinement

Spatial confinement can significantly enhance the spectral intensity of laser-induced plasma in air.It is attributed to the compression of plasma plume by the reflected shockwave.In addition,optical emission spectroscopy of laser-induced plasma can also be affected by the distance between lens and sample surface.In order to obtain the optimized spectral intensity,the distance must be considered.In this work,spatially confined laser-induced silicon plasma by using a Nd:YAG nanosecond laser at different distances between lens and sample surface was investigated.The laser energies were 12 mJ,16 mJ,20 mJ,and 24 mJ.All experiments were carried out in an atmospheric environment.The results indicated that the intensity of Si (I) 390.55 nm line firstly rose and then dropped with the increase of lens-to-sample distance.Moreover,the spectral peak intensity with spatial confinement was higher than that without spatial confinement.The enhancement ratio was approximately 2 when laser energy was 24 mJ.     

基于FPGA的激光脉冲编码实现

激光脉冲编码作为半主动激光制导武器提高抗干扰性的重要手段,主要是通过增加编码位数和脉冲间隔时间值的方法实现。本文分析了激光脉冲编码的特点,提出一种基于FPGA利用verilog硬件编程语言实现的编码位数和脉冲间隔均可调的周期脉冲间隔编码设计方案;对该编码方案的硬件结构和编码流程作了详细的介绍;通过功能仿真和实验测试证明了该编码方案的可行性。     

星载光电复合轴跟踪控制技术研究

将两轴光电跟踪仪搭载于卫星平台对空间运动目标进行持续跟踪监视正在成为一个研究热点,目前这类系统有天基空间目标监视系统(SBSS)、空间跟踪与监视系统(STSS)和持续跟踪与监视系统(PTSS)。为了解决天基目标监视中星载动基座情况下的光轴稳定跟踪控制技术,首先简化了星载光电跟踪控制系统的物理模型,然后求解了太阳同步轨道附近两卫星的相对运动角速度和角加速度大小,接着分析了基于光电复合轴方式的主动稳定跟踪控制方案和原理,最后建立了单轴系的星载光电复合轴跟踪控制系统仿真模型,计算结果为:对相对机动范围内(37.68 ()/s、47.33 ()/s2)的空间目标和相对低匀速范围内(0.1 ()/s)的空间卫星的稳定跟踪精度为2.5。     

结合激光功率和光斑位置的多帧动态干扰效果评估

激光主动成像系统通常用于重要区域监视和危险目标识别,当该系统受到敌方激光干扰时,其成像质量将会下降。由于目标、成像系统和干扰源的相对位置,以及干扰源的干扰功率处于时刻变化中,导致不同时刻的干扰效果不尽相同,如何衡量一段时间内激光对成像系统的干扰效果成为一个难题。提出了一种基于连续多帧图像动态特征变化的无参考激光干扰评估算法,在图像目标区域内分析单帧干扰图像中特征点的匹配准确率和空间变化率以及多帧图像特征点变化的准确性、空间性、结构性差异、频率和显著性特征,最终得到归一化的评估指标。利用激光主动成像识别系统对设定目标进行照明成像识别实验,采集不同干扰功率和干扰方位的激光干扰图像。基于提出的特征点动态性算法对获得的连续多帧激光干扰图像进行评估,结果表明该算法能够准确评价一段持续干扰过程中不同功率、方位的激光干扰效果,客观反映光斑遮盖下自动目标识别算法的失效程度。     

基于透射式非稳腔的单纵模TEA CO_2激光器

为了获得TEA CO_2激光器高质量的单纵模输出,对种子注入锁定的TEA CO_2激光器进行了研究。首先,本文提出了一种透射耦合输出的虚共焦非稳谐振腔方案,利用Glad软件的Prony法对腔模的演化进行了仿真分析,并实验记录了近场与远场的光斑光强分布。仿真结果与实验结果吻合,验证了此腔型方案的合理性。其次,在此腔型的基础上进行了腔外种子注入锁定实验,实验结果显示:自由振荡时存在频率为195 MHz的拍信号,当种子注入锁定成功后,输出激光拍频消失,波形变光滑,峰值功率降低48.6%,脉冲产生时间缩短20ns。实验结果与已有成果吻合,验证了此种透射式非稳腔的TEA CO_2激光器具有输出高质量单纵模的能力。     

高精度紫外标准探测器的定标

研究了紫外标准探测器定标方法,以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度。构建了高精度紫外标准辐射计,并推导了紫外辐射计响应度标准。在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递,并根据替代法定标原理消除了多项影响因子,使得定标精度大幅提高。最后,利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定。两种方法定标结果表明:采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6%,充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度,实现了紫外探测器定标方法的工程化应用。     

基于双隐含层BP算法的激光主动成像识别系统

在传统激光主动成像系统的基础上,结合目标识别技术搭建了一个激光主动成像识别系统实验平台,用于研究激光主动成像后的目标识别。介绍了实验平台的工作原理,基于Hu矩特征的双隐含层BP神经网络算法以及实验处理流程和实验结果。特征量由7个不变Hu矩构成,通过240张原始目标样本库对由136个权值系数构成的双隐含层BP神经网络算法进行了训练。利用训练好的双隐含层BP算法对黑夜条件下远处的运动目标--43式冲锋模具枪进行了实验研究,成功获得了清晰的红外激光主动成像效果。实验显示对450 m处2 740帧和550 m处2 420帧激光主动成像图像的统计识别率达到了68.87%和72.11%,其中旋转变换下的统计识别率可达80.05%和84%,好于仿射变换的识别效果。     

高重频CO2激光对Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤

开展了HgCdTe 晶体的多脉冲热损伤问题的实验研究。采用形貌学方法对脉宽为300 ns 重复频率可调的CO2 激光器对Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值进行了实验测量,并建立了高重频脉冲CO2 激光辐照Hg0.826Cd0.174Te 晶体的三维热传导理论模型,分析了激光重复频率和辐照时间对晶体损伤特性的影响。研究表明:300 ns 的CO2 激光辐照时间大于10 s时,Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值不随辐照时间的增加而改变,其损伤阈值为1.421 4103W/cm2;激光重频对晶体的损伤阈值的影响较小,损伤阈值主要取决于辐照激光的平均功率密度。SEM 损伤结果显示:晶体损伤为热熔损伤,表面未发现由热应力造成的裂缝。理论模型获得的损伤数据和温升规律支持实验结果。该研究可为高重频CO2 激光应用、激光防护等提供参考。     

An improved Prandtl-Ishlinskii model for compensating rate-dependent hysteresis in fast steering mirror system

To solve the rate-dependent hysteresis compensation problem in fast steering mirror (FSM) systems, an improved Prandtl-Ishlinskii (P-I) model is proposed in this paper. The proposed model is formulated by employing a linear density function into the STOP operator. By this way, the proposed model has a relatively simple mathematic format, which can be applied to compensate the rate-dependent hysteresis directly. Adaptive differential evolution algorithm is utilized to obtain the accurate parameters of the proposed model. A fast steering mirror control system is established to demonstrate the validity and feasibility of the improved P-I model. Comparative experiments with different input signals are performed and analyzed, and the results show that the proposed model not only suppresses the rate-dependent hysteresis effectively, but also obtains high tracking precision.