高速公路路面状况的光学智能检测与信息处理

提出了共梁双精密激光高程传感器技术，用于对纵向路面起伏状况的非接触高速检测，同时提出了等高程摆动激光扫描测距法，用于对路面横向车辙形状和深度的精密测量，进而研制了高速公路路面智能检测车实现对高速公路的平整度与车辙等路面特性的高速实时检测，得到了大量的路况实测数据。测试结果与同类仪器测量结果有很高的一致性，但比现有仪器有高得多的效率和精度。     

一维激光多普勒测速仪/单轴旋转惯导组合车载高程测量方法(特邀)

采用一维激光多普勒测速仪与单轴旋转惯性导航系统组合的方式,利用单轴旋转惯导系统倾角补偿后的姿态输出为测速仪提供高精度姿态基准,探索提高一维激光测速仪高程测量精度的新方法。针对双光束差动结构的一维激光测速仪高程测量原理及单轴旋转惯导系统倾角误差补偿方法进行了研究,以车载的方式对设计的高程测量方法进行了试验验证。完成了两组35~40 min跑车测试,第一组试验高程测量最大误差为?2.67 m,标准差为1.0094 m;第二组试验高程测量的最大误差为1.68 m,标准差为0.5880 m,达到了车载情况下连续动态高程测量精度优于3 m的预期指标。相关试验结果证明了基于单轴旋转惯性导航系统的车载一维激光多普勒测速仪高程测量方法的有效性。     

暗室消光性对激光侦察告警辐射仿真测试的影响

研究了利用激光暗室进行的激光侦察告警辐射式仿真测试模式,提出利用激光指示信 号模拟装置的仿真测试方案。分析了仿真测试中暗室漫反射干扰引起的虚警的干扰模式原因和表现,根据激光目标指示器和激光测距机战场使用与大气传输的理论分析,给出了告警激光信号能量功率的仿真计算模型,探讨了激光暗室各个漫反射表面的漫反射特性、漫反射系数(反射率)等因素对激光侦察告警辐射式仿真测试的影响,为进行激光被动侦察告警辐射式仿真测试提供理论依据和参考。     

自主移动机器人激光视觉测距误差补偿方法研究

由于机器人激光视觉测距存在误差，使得精准避障问题一直是自主移动机器人研究领域的难点。针对上述问题，提出一种自主移动机器人激光视觉测距误差补偿方法。该方法研究了激光视觉测距原理，并分析了存在的两类误差，即随机类误差和固定类误差。以这两类误差为输入，利用神经网络计算误差补偿值，将补偿值与实际激光测距相加，得出补偿后的激光测距值。结果表明，采用本方法时，在误差补偿后的测距值与实际值之间的差距为0.64 m,更接近实际值；而动态多阈值误差修正技术、多元回归算法、多项式拟合修正算法在误差补偿后的测距值与实际值之间的差距均大于1 m,说明本方法的补偿效果更好。     

1 064 nm波长白天卫星激光测距试验

1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小,采用该波长激光开展卫星测距,有助于提升测距系统的探测能力,已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片,计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声,验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法,夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节,保证了全天区优于5″的激光指向精度,解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器,建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统,最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据,实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。     

双频激光测长的气象测试精度

使用双频激光干涉仪测长时，必须对测量环境的气象条件进行修正，才能得到准确的测量结果。分析了由于采用不同精度的气象参数测试仪器给测量结果带来的影响。提出了根据使用的双频激光干涉仪精度，合理地选择相应精度气象参数测试仪器的原则和方法。     

基于线激光的自然条件下路面车辙实时检测方法研究

对路面车辙线激光实时检测方法进行了研究，在自然驾驶条件下，采用激光器向路面连续发射线激光，通过高分辨率相机动态获取路面车辙激光线的序列图像，并对路面车辙进行实时检测。针对路面复杂背景强干扰条件下的车辙激光线难以提取问题，对路面车辙激光线图像进行了特征分析，给出了非负特征测度定义及非负强度计算公式，提出了基于非负特征和峰值连续性的路面车辙激光线提取方法。该方法不再采用图像处理常规方法，而是利用峰值连续性快速跟踪路面车辙激光线的显著脊点与非显著脊点，实现路面复杂背景车辙激光线的快速和精确提取。在不封路、不停车、不阻碍交通的自然运行条件下，进行了大量的路面车辙检测实验，实验结果验证了文中提取方法的有效性和准确性，解决了自然条件下路面车辙激光线的快速和精确提取问题，为路面车辙的自动检测及路面质量评价提供技术支撑。     

Nd:YAG激光熔覆快速制造技术研究

报道了Nd:YAG全固态激光器同轴送粉激光熔覆快速制造金属零件的工艺与机制。主要研究了不同工艺条件下，激光熔覆工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉量大小)对激光熔覆层宽度、高度、表面平整度和成型质量的影响规律。在此基础上，对成型薄壁墙的水平方向倾斜角度在不同功率下做了极限实验并分析了其中原因，找出了最佳的成型参数。最后，将Nd:YAG激光熔覆快速制造所制备零件的质量与CO2激光熔覆所制备的进行了对比，结果表明，采用Nd:YAG激光器制备的金属试样结合强度更高，同时，两者都高于相近成分下常规加工方式所加工试样的相应值，且均表现为韧性断裂。     

大学生长跑运动匀速跑耐力训练平台优化设计

为实现更加全面的动作姿态捕捉，设计了大学生长跑运动匀速跑耐力训练平台，平台的压力传感器为外型精巧的FSR402型压阻式传感器。通过匀速跑耐力训练软件模块实现以下功能：与硬件设备相配合采集长跑运动匀速跑耐力训练姿态数据；嵌入插件回放、展示匀速跑耐力训练的场景等。通过位姿修正模块能够实现人体运动姿态和骨骼位置修正，通过MySQL搭建数据库模块。平台性能测试结果表明该平台能够直观地获取教练与训练者关节角的运动轨迹对比情况，实现姿态相似度数据的捕捉。     

基于修正固有应变理论的金属3D打印过程残余变形预测

针对金属材料3D打印过程模拟异常复杂和耗时问题，以金属材料激光选区熔化(SLM)加工工艺为研究对象，采用修正固有应变方法，实现3D打印过程残余变形的精确快速预测。考虑到3D打印过程的周期性，对连续两个打印层进行热-弹-塑性耦合分析，通过修正固有应变理论，提取3D打印过程等效的修正固有应变载荷；将提取到的修正固有应变逐层施加到弹性有限元模型，实现3D打印过程高效模拟及残余变形精确预测；通过与3D打印完整过程热-固耦合分析及3D打印试验对比，验证修正固有应变方法预测3D打印残余变形的精确性和高效性。     

基于嵌入式激光显示手持式测量仪的设计

为实现激光显示光色性能的精确检测,具体了解激光显示是否合乎相应的要求,从而达到修正设计的目的。利用激光波长固定的特点,基于ATmega128单片机设计并实现了一种专门针对激光显示光色性能的新型测试系统,从而实现了光通量、照度均匀度、色度均匀度、对比度等主要光色性能的测试。与目前各类检测系统相比,本测量仪采用独特的测试方法,精度高。系统验证结果证明,该单点测试系统可以低成本地实现光色性能的便携式且高精度测量,并可以移动地实现光通量、照度均匀度、色度均匀度、对比度等主要光色性能的精确测试。     

太极计划激光链路构建地面模拟控制系统研究

太极计划需要通过激光捕获指向系统实现两颗卫星之间超长距离(3×10⁶ km)的激光链路构建，并且实现1μrad的捕获精度以及■(1 mHz～1 Hz)的指向抖动控制精度。空间引力波探测提出利用星敏感器(STR)、互补金属氧化物半导体(CMOS)捕获相机以及四象限光电探测器(QPD)等三级探测器逐步构建双向激光链路的方案，并最终通过差分波前传感技术(DWS)测量的高精度姿态信息来实现超稳的激光指向抖动控制。目前该方案仍处于理论论证阶段。为了测试该方案，采用实验室现有激光捕获指向一体化的光学系统以及一块ZYNQ芯片的自研板卡，尝试实现整个激光链路构建过程的全自主控制流程。实验结果表明：在大气环境下，成功自主完成了双向激光链路的构建，最终对应到实际系统望远镜前的捕获精度达到了0.07μrad，指向控制过程的控制精度在太极计划的敏感频段内达到了■，能够满足任务需求。实验成功验证了激光链路构建方案的可行性，为下一步太极计划激光链路构建控制系统工程实施阶段的板级实现奠定了基础。     

TIEGCM与IRI在中国垂测站的预测性能比较

TIEGCM（Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model）是NCAR/HAO（The High Altitude Observatory at the National Center for Atmospheric Research）开发的一个三维时变全球尺度电离层-热层耦合数值模式.我们将该模式的输出参数h_mF₂与经验模式国际参考电离层（International Reference Ionosphere,IRI）-2016的结果以及中国地区12个电离层测高仪的h_mF₂观测数据进行了对比,给出了TIEGCM模式在地磁活动平静条件下中国区域不同季节的预测性能分析.总体来看,TIEGCM模式在所有观测站都表现良好,一定程度上能很好地进行中国区域电离层h_mF₂参量研究.且TIEGCM模拟电离层变化的性能比IRI要高25%左右,能在一定程度上进行电离层半年异常和赤道异常模拟.但无论是与IRI模型还是与观测相比,TIEGCM模式均存在一定的误差.并且误差在低纬地区以及日出日落时段波动较大,这些结果为我们以后进行潜在的模式精度控制提供了理论依据.     

利用折射光束校正的GRIN透镜阵列的高亮度准连续泵浦源

本文阐述了一种关于准直传导制冷的准连续二极管激光阵列技术，可以在紧凑坚固的封装中获得非常高的亮度。首先利用Doric GRIN柱面透镜校准快轴方向的激光条，此处每个透镜都用于修正每个激光条的总定位误差。然后利用一个专利波前成像系统测量光束残差，并制作了波前修正相位片来有效地展平波前。在未准直的情况下，所用透镜的像差都特别低，从而可以保证合成波前得到有效修正。本文将此项技术用于1．2kW、2个0．5mm间距、12个激光条的阵列中。采用该方法，重复获得的阵列亮度放大10倍，减少了整个阵列的快轴光束发散角，低于0．30，接近理论极限。实现了极其紧凑、为侧向泵浦薄平板激光器优化的高亮度光源。     

新型通用式激光扫描封头检测仪

为了克服封头在传统检测中存在样板测量尺寸单一、人工读数精度低、制板耗费资源等缺点，采用激光测距2维轮廓连续扫描方法，设计了一种适用于检测不同尺寸封头形状偏差的非接触式激光检测装置，介绍了激光扫描封头仪的工作原理、扫描方式、系统组成以及各系统具体设计方法，并对内径为800mm的封头进行了实验验证。结果表明，此激光扫描封头检测仪的理想精度可达1mm~2mm，可实现高精度、高效率、自动化检测。     

一种基于LSTM与IRI模型的电离层层析TEC组合预测方法

电离层总电子含量（total electron content, TEC）作为评估无线电波穿过电离层时产生误差的主要物理量,对其准确的估算以及预测具有重要的研究意义.本文结合电离层层析算法反演重构的TEC数据,提出一种基于长短期记忆（long short-term memory, LSTM）与国际参考电离层（international reference ionosphere,IRI）模型的组合预测模型,实现了对欧洲上空平静态电离层的TEC预测,并与IRI梯度法、LSTM网络预测结果进行对比.实验结果表明：IRI梯度法提前1 h能够产生理想的预测结果,提前2 h与3 h的预测精度明显下降;LSTM模型在提前2 d的预测结果表现良好,但随着迭代预测时长的增加预测结果中出现较多异常值.统计误差显示,本文所提出的组合预测模型相比于IRI梯度法预测性能更为稳定,对单一LSTM模型修正效果明显,消除了预测结果中大部分异常值,有效提高了单一模型的预测精度.组合预测模型与实际层析TEC之间的预测均方根误差(root mean squared error, RMSE)为1.1 TECU,与欧洲定轨中心...     

激光二极管直接耦合泵浦的Nd：YVO_4激光器连续运转和高重复率被动调Q运转

以５００ｍＷ激光二极管直接耦合泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４，实现了１０６４ｎｍ连续激光运转。泵浦阈值功率约２２ｍＷ，获得基横模最大输出约１７２ｍＷ，相应的斜效率为３５．８％；在Ｎｄ：ＹＶＯ４激光谐振腔内采用Ｃｒ４＋：ＹＡＧ作为饱和吸收体，实现了激光二极管连续泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４高重复率被动调Ｑ激光运转。获得了脉宽约１１４ｎｓ的１０６４ｎｍ调Ｑ激光脉冲，重复率高达３８０ｋＨｚ。     

基于多策略融合的室分小区隐性故障发现

当前室分小区隐性故障排查主要依赖人工巡检，存在现场测试排查周期长、对人工经验依赖严重、用户感知差等问题。提出基于多策略融合的室分小区隐性故障发现方法，利用8种KPI指标，使用Prophet算法确定动态阈值，通过研究指标重要性调整策略和修正非连续异常值策略相融合的多策略故障诊断，实现对室分隐性故障的快速定位。根据上述方法构建室分健康监控体系，辅助运维人员快速定位与修复隐性故障，提升用户感知。     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接焊缝成形与组织性能研究

为了研究工艺参量对激光-MIG复合焊接的焊缝成形和组织特征及性能的影响，针对6mm的A7N01铝合金板，采用不同的激光功率、焊接速率和坡口形式，进行了激光-MIG复合焊接试验，观察焊缝成形及接头微观组织，并对其性能进行测试。采用Y型30°坡口，在激光功率3.0kW、焊接速率1.0m/min的参量下进行激光-MIG复合焊接时，焊缝表面成形良好，底部成形连续；接头平均抗拉强度为271MPa，达到母材的60%；焊缝中心硬度为85.4HV，达到母材的78%。结果表明，随着激光功率的提高，焊缝熔深呈线性增大；焊接速率越大、焊缝熔宽和熔深越小，余高略有增加；焊接接头对不同坡口形式的适应性良好；接头中热影响区晶粒粗化，硬度降低，熔合区晶粒为树枝晶，易产生工艺类氢气孔，焊缝中心晶粒为等轴晶。该研究有利于获得成形良好的A7N01铝合金激光-MIG复合焊接头。     

基于激光加工机器人的光内送粉变基面熔覆研究

现有激光熔覆技术大多是基于水平基面上开展的,这种方式极大地限制了激光熔覆技术的广泛应用。基于"光束中空、光内送粉"技术,通过对激光加工机器人系统的程序控制实现了基板0°~150°的倾斜和熔覆头相应姿态的连续变化,研究了基板不同倾斜角度下对熔覆层截面尺寸及组织的影响规律,并对变基面过程中的熔池进行了受力分析。实验结果表明:随基板倾斜角度逐渐增大,粉末聚焦特性变差,进入熔池的粉末量逐渐减少,造成熔覆层高度逐渐降低。熔覆层宽度稳定在光斑左右,变化不明显;偏移量(熔覆层最高点轴线位置偏离激光束轴线位置间的距离)先增大后降低。熔覆层顶部显微组织树枝晶大小先变粗后变细,典型柱状晶生长方向随基板角度变化也发生相应的倾斜。该工艺为在非水平基面上进行激光熔覆、修复及成形提供了参考价值。