用于激光云高仪的微分增强云检测方法

激光云高仪是对大气中云的时空分布进行自动连续监测的有力工具之一,现有的云检测算法在低信噪比或有气溶胶影响时容易产生误判或漏判。文中分析了激光云高仪回波的原始信号、一阶微分信号和二阶微分信号特征,构造了两个新的信号序列,提出了一种微分增强云检测方法。该算法可以实现对云回波信号中云峰和云边界特征的增强和分离,有效修正了低信噪比和气溶胶层对云检测带来的误差。通过实验对比了微分增强法和微分零交叉法的云检测结果,结果表明:微分增强法在不影响云高判别的情况下,能有效地减少云的漏判和误判。     

激光云高仪控制器的设计

云高测量有多种方法,采用激光技术实时观测云高是发展的方向,国内外也已经有了激光云高仪（计）的样机或初级产品。从实用要求上看,激光云高仪需在野外环境全天候自动连续运行,而目前的产品在环境适应、工作稳定、自动化程度、数据的可靠性以及体积、能耗、成本等诸多问题还需要努力优化和改进。对其中的核心技术单元——激光云高仪控制器进行了全新的技术开发,使上述问题得到了综合性改进。介绍了激光云高仪控制器的总体结构和初步技术参数,并简述了其数据采集与处理,数据显示与存储,自控过程和软件部分。     

全程计数激光云高仪原理及实验研究

利用脉冲ＧａＡｌＡｓ二极管激光器进行了云高测量,提出了一种区别于传统的脉冲计数方法－单脉冲全程计数法。     

激光云高仪云量自动反演算法

云是气象预测和航空航海等领域中非常重要的因素之一,所以对云进行观测具有重要的现实意义。而云量作为其中重要的气象参数之一,已成为气象观测的重要内容。目前,对于云量的观测主要还是靠目测,由于各种因素的影响导致误差较大。测量云量是激光云高仪的一个重要应用。提出了一种激光云高仪云量自动反演算法,算法以激光云高仪单点测量数据为基础构造一个关于时间和云层高度的二维图像,按照云层所占用的时间比率进行反演计算云量。对比实验验证表明,算法能较为准确地反演出云量信息,对激光云高仪具有实用价值。     

云底高度的激光云高仪、红外测云仪以及云雷达观测比对分析

为了比较几种自动化测云仪器的性能,中国气象局气象探测中心在南京信息工程大学的气象探测基地首次组织了一次为期近5个月的比对试验,试验仪器包括四台激光云高仪、两部红外测云仪、一台全天空成像仪以及一部毫米波云雷达。对其中大部分仪器取得的三个月云底高度数据进行了初步的分析,结果表明：三台激光云高仪测量结果比较一致;两部红外测云仪在测量低云时一致性稍差;云雷达与激光云高仪测量的最低层云底高度数据一致性较差,但与红外测云仪的测量结果匹配较好。     

半导体激光云高仪小波去噪算法研究

针对半导体激光云高仪回波信号所含噪声的特点,提出并详细论述了一种能够对半导体激光云高仪回波信号进行有效消噪的小波自适应阈值方法。为了验证该方法的有效性,对包含高斯白噪声的模拟信号进行了仿真消噪,并对半导体激光云高测量系统实际探测得到的大气回波信号进行了消噪处理。同时,将该方法与小波模极大值消噪、小波分解重构、小波默认阈值的消噪效果进行了对比分析。仿真和实验结果表明,小波自适应阈值方法能够有效降低半导体激光云高仪回波信号中所含噪声,并且其消噪效果明显优于另外三种小波分析方法。     

基于CCD的激光测距机光轴平行性检测

提出了一种利用CCD器件检测激光测距机光轴平行性的方法,利用CCD和图像采集卡组成的图像采集系统对激光测距机瞄准系统十字分划像和发射的激光光斑进行采集,通过图像处理技术对采集到的图像进行处理,并确定激光光斑中心和十字分划中心坐标,即可获得激光测距机的光轴平行性误差.该方法能够实时、定量地检测光轴偏差,检测精度高,操作简单,有效地解决了传统方法只能定性地估算误差,人眼主观判断误差较大等问题.     

激光与可见光系统光轴平行性检测

介绍了一种利用CCD器件测量激光测距系统与可见光系统光轴平行性的检测方法.通过精密调整CCD靶面中心与十字分划板中心的共轭关系,使两者同在光轴上,形成同一测量基准.测量时,被检仪器可见光系统视场中心时准十字分划板中心,激光测距机发出的激光束汇聚到CCD靶面上,通过测量激光光斑偏离靶面中心的量计算出光轴的平行性误差.简要介绍了激光光斑重心的算法,通过对光斑图像的预处理,提高重心的计算精度.最终通过实验验证了该方案的准确性,测量精度达到5".     

HHT在激光云高仪后向散射信号处理中的应用

根据半导体激光云高仪后向散射信号的特点,基于希尔伯特-黄变换(HHT)提出了一种突出后向散射信号细节特征的处理方法。该方法有效地发挥了HHT对非线性、非平稳信号处理的能力,从原始后向散射信号中分别重构出初步去噪项和信号趋势项并实现二者的结合,从而生成全新的经特征突出的后向散射信号。大量实验数据分析证明,该特征突出方法利用了EMD分解和重构滤波的优势,摒弃了其去噪同时削弱有用信号、忽略细节特征的缺陷,适用于云高仪后向散射信号处理;配合相应的后向散射参数反演方法,可以有效提高云高识别能力和垂直能见度反演的精度,降低了云高误报和漏报率。     

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。     

提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度,采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量;对测量系统的精度进行了分析,其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度;研究了影响CCD精度的各种因素,并对CCD图像进行消噪处理,结果表明CCD图像的质量明显提高,从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

连续激光干扰CCD成像研究

由于光学成像系统本身具有的高光学增益,CCD器件非常容易受到激光的干扰和损伤,以连续632nm氦氖激光辐照可见光面阵CCD,收集到的实验结果表明：用较低功率的激光辐照CCD的局部,就可以产生全屏饱和现象。以命中概率作为效能指标,建立了激光干扰前后命中概率的变化情况的计算模型,通过命中概率大幅度下降说明激光干扰的有效性,为激光干扰的军事运用提供了依据。     

基于CCD的激光束宽自适应测量算法

为了获取激光束的准确束宽值,模拟了基模和高阶模的高斯光束以及CCD噪声,并根据国际标准ISO11146规定的二阶矩算法计算激光束宽。为减小CCD噪声对测量结果的影响,通过改变积分项以及积分范围,对积分结果进行分析,提出了一种新的自适应方法来确定理想积分范围大小,从而获取准确束宽值。这种自适应方法对CCD噪声有较好的鲁棒性,并可以根据指定精度来确定参与积分的窗口大小范围。利用实际CCD采集系统进行了半导体激光器的M^2因子测量实验,利用该自适应方法确定积分范围,计算激光束宽,并进行曲线拟合求得激光束的M^2因子。结果证明了该种方法的可行性。     

基于线阵CCD的激光FPC加工定位方法研究

为在FPC激光柔性加工系统中对FPC板进行精确定位,本文提出了一种基于线阵CCD的精确定位方法。首先阐明了线阵CCD的工作原理和激光FPC加工过程的定位原理。然后分析了采集数据的处理方式,并给出了定位操作的流程。最后通过计算相对坐标实现了线阵CCD定位,总结出了该定位方法具有定位精度高、操作灵活、视场大等优点。     

激光干扰星载CCD的技术研究

介绍了CCD的工作原理及激光对CCD的干扰机理。分析了激光在大气中的传输特性,对激光干扰星载CCD所需的发射功率进行了估算。得出要达到干扰目的必须达到≥109W数量级。最后总结了激光干扰星载CCD的几项关键技术。     

激光干扰CCD系统的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内和视场外He-Ne激光干扰面阵CCD探测器系统的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率街度阈值.使用Matlab编程处理了视场内干扰图像,得到了激光入射能量与CCD饱和面积比的关系曲线,并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.对视场外干扰图像进...     

激光对CCD器件破坏时几种阈值的测量

本文简要回顾了近十年来激光CVD(LCVD)技术的发展概况及其在金属、电介质和半导体薄膜生长方面的应用情况。阐明了这种新发展起来的成膜技术不仅因其生长的低温化能够给器件带来优良的电学特性,同时也可利用其高精度的膜厚控制特性获得新结构的材料和器件。作者还对该技术的广泛的应用前景予以展望和肯定。     

基于双CCD 探测的外场高精度激光光斑测试技术

激光光斑成像质量是激光制导武器的重要指标之一,为了考核该指标的符合性,分析了通用激光光斑测试技术的优缺点,针对影响外场激光光斑测试精度的几个因素,提出解决外场测试过程中的有效途径。针对应用中的测试需求,采用非接触式的间接测量方法,设计了基于双CCD 探测的外场高精度激光光斑测试系统,该系统具备记录保存光斑并进行图像处理、实时监控、解算激光编码及误差值、镜前空间能量密度变化和激光脉冲漏散率等功能,具有测试动态范围大、分辨率较高、抗外界干扰性强、使用方便等特点,能够实现外场高精度的激光光斑测试与分析评估。通过外场的测试应用与分析,该测试系统解决了外场激光光斑测试中的问题,在外场靶试过程中发挥出了重要的作用。     

基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计

为了压缩905nm的半导体激光,以用于远程测距,采用几何光路原理,设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统,并在ZEMAX软件的非序列模式下实现仿真。半导体激光器快慢轴的初始发散角为30°和15°,经过柱面透镜后,半导体激光器两个方向的发散角都大大压缩;经准直后,激光束的快慢轴发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,基本满足了远程测距的要求。结果表明,椭圆面柱透镜对半导体激光有很好的准直作用。