海空背景下目标红外辐射特征分析

根据海空复杂背景下点目标的红外特征,提出了目标红外特征的一般计算方法。根据不同的气象条件、不同海域背景,计算分析了环境对红外辐射两个大气窗口,即3－5μm和8－12μm双波段大气透过率的影响,并给出了相应结论。     

一种地面合作目标的研究与设计

为了解决基于GPS/惯导为主导航系统的无人机在自主着陆过程中,GPS受他国控制和易受干扰的潜在危险问题,提高无人机利用计算机视觉完成全天候自主着陆的实时性,通过对大气窗口及透过率的研究,确定波段为8～12 μm为无人机载视觉系统的对应波段,并由此研究与设计出地面特殊的可控温合作目标.在快速定位着陆点的同时,确定出无人机着陆的方向.对合作目标图像进行预处理和识别后,其所含目标的数目及其识别时间表明,所设计的合作目标很好地提高了无人机自主着陆导引的实时性.     

舰载机光学助降装置校飞方法研究

舰载机光学着舰指挥引导系统是用于向进场舰载飞机的飞行员指示正确下滑斜率的光学装置,是舰载机完成着舰飞行必备的特种设备。通过对光学着舰引导系统校飞研究工作进行总结提炼,形成了一个较为完整、实用的光学着舰引导系统的校准试验方法 ,可作为相关工作的参考。     

基于温度的热红外波段选择的简单分析

本文从黑体辐射特性出发,根据目标地物、背景大气、传感器的参数等方面研究热红外波段在特定大气模式下的波谱噪声分析,依据目标地物在大气中的自身发射和背景大气发射对比度的相关性及辐射在大气中的传输模型,得出信噪比高的波谱区间。     

基于人工红外光照时地面目标红外特性的分析

针对目标的探测、识别以及目标红外特征的模拟,本丈提出采用人工红外光源照射目标的方法,该方法以人工红外光源照射目标的物理模型为基础,综合考虑自然环境与人工红外光源对目标的影响,建立起目标表面温度的计算模型和目标红外辐射的计算模型.在分析以碳硅棒为红外光源的光谱特性基础上,对合肥某建筑物表面照射时目标在3～5岬和8～14 μm波段的红外辐射进行了仿真计算与分析.结果表明:采用不同功率的光源照射时,目标的红外辐射将发生改变,相同条件下8～14 μm波段的功率利用率大于3～5 μm波段的功率利用率.     

无人机自动着舰末段机器视觉导引方法研究

介绍了无人机的概念,以及目前舰载无人机的发展现状;主要讨论了在无人机自动着舰末段如何利用机器视觉导引无人机识别并跟踪舰艇,使其平稳、准确地飞入安装在舰艇尾部甲板上的拦截网中,实现撞网回收。     

双波段红外隐身技术研究

研究了红外辐射率对双波段红外隐身效果和辐射温度的影响.结果表明,当材料的辐射率降低到0.50左右时,足以满足目标的红外隐身要求;相同辐射率目标中远红外的辐射温度不同,中红外辐射温度比远红外辐射温度低,目标红外辐射率越低,中远红外辐射温度差就越大,且目标中远红外波段辐射温差为目标表面辐射率的函数;为了获得良好的双波段红外隐身效果,目标所处背景宜选择那些具有不同辐射温度的斑驳背景.     

战术弹道导弹再入段红外辐射特性分析

为了有效地获取再入段导弹的红外辐射特性,对其测量方法进行了研究。将不同时刻的目标距离和测量角作为已知量,利用非线性回归的方法估算目标运动参数,根据大气在高度85km以内的温度分布规律来估算由于气动加热后的目标蒙皮温度,进而分析迎头方向上的红外辐射特性。分析结果表明,反导系统红外探测器在再入飞行段的最佳工作波段是短波和中波。     

空间跟踪与监视系统预警探测单元的技术特性分析

对空间跟踪与监视系统预警探测单元的探测视场、成像像素规模、空间分辨力、光学增益等光学系统性能进行了逆向工程解算;基于目标与背景的短波红外辐射特性,对该预警探测单元的工作波段进行了定量分析,提出了其预警探测单元并非工作在传统预警卫星常用的低大气透过率波段(2.5~2.9μm)的新观点。计算结果表明,在强背景噪声条件下,预警探测单元采取高大气透过率波段(2~2.4μm)的选通滤波措施,可获得最优探测能力。     

美国天基低轨红外系统中段目标探测方法分析

美国天基红外低轨系统在探测弹道中段目标时,大气辐射和背景星体辐射可能远大于目标辐射,探测存在一定的困难.根据天基红外低轨系统的设计要求,本文估计出一种天基多波段弹道中段目标探测方法.该方法根据星体辐射光谱容易获得这一特点,在大气辐射和目标辐射光谱未知的条件下,对正交子空间(OSP)算法进行改进.采用主成分分析方法,提取大气辐射背景主成分.再结合星体的端元信息,构成新的背景端元矩阵.并采用全一向量替代目标端元.计算机模拟表明该方法在有效地抑制大气和星体背景同时,可靠地探测出中段小目标.     

导弹与载机间的最优协同制导

针对机载防御导弹与其载机协同对抗来袭导弹的最优制导律进行研究,保护载机安全的同时,增加防御导弹的命中概率并降低对控制量的需求。基于线性二次型最优控制理论和对攻击导弹制导方式的合理假设,设计了一种防御导弹与载机双向协同的最优制导律,并给出了一种载机单向协同防御导弹的衍生形式。两种协同制导方式都具有解析形式,且适用于攻击导弹、飞机和防御导弹具有高阶控制系统动态的情况。双向协同情况下,防御导弹采用所推导的最优制导律拦截攻击导弹,以保护飞机,而飞机则向着减少防御导弹脱靶量和控制量的方向上主动规避机动。通过非线性系统仿真对两种协同制导方式进行了性能分析和比较,结果表明两种制导方式都可以有效拦截攻击导弹,且双向协同方式对导弹控制量的需求更低。     

船坞登陆舰声散射时频特征数值及试验研究

阐述了基于虚源法的板块元基本原理,以及目标强度和时域回波的计算方法。通过建立三维船坞登陆舰的网格模型,考虑水面反射以及船艉部分浸水的影响,计算得到了水平方位上的目标强度、由远场到近场回声强度的变化规律以及浅海水域下通过水雷正上方时回声强度的通过特性,并对这些结果进行的分析。通过开展运动水面舰船模型声散射湖上试验,获取了舰船模型时域回波特征,并与计算结果对比。研究结果表明,采用基于虚源法的板块元能够对船坞登陆舰的目标强度、回声强度以及时域回波结构给出比较准确的预报。研究结果将对提高船坞登陆舰声隐身特性,避开鱼雷和水雷等水中兵器的攻击提供一定的参考价值。     

利用红外和激光导向实现移动机器人的精确对接

该研究的目的是实现低成本、高精度的移动机器人对接.利用红外和激光导向的方法检测环境并进行精确定位.首先,利用从对接站发出的垂直激光束使机器人锁定在光束上.即光束从对接站中心位置发出并垂直于墙面,并通过保证激光束位于机器人上的传感器阵列的中心来操纵机器人驶入对接站.然后,红外传感器界测出机器人与对接站的距离,并使机器人进入最后的对接位置.提出了控制马达的相应的算法.实验结果显示:对接精度小于4 mm.     

基于被动图像的探测器着陆过程中岩石检测

基于图像的月球表面障碍自主检测技术是实现探测器在月球表面安全着陆的关键.本文主要研究了基于被动图像的月球表面障碍物之一的岩石的检测技术.首先将最大二维熵阈值分割用于岩石阴影的检测;其次将岩石轮廓线提取技术与阴影检测结果结合以获取精确的拟合椭圆中心点;最后,利用椭圆拟合岩石所在的区域范围.实验表明:相较于传统的仅基于阴影的算法,本文提出的岩石障碍检测算法能更好地拟合出岩石所在区域范围.     

基于激光测距的飞机着陆滑行灯靶板自动化校准系统

飞机着陆滑行灯的传统灯光校靶方法存在测量误差大、操作效率低、可靠性差的缺陷.针对此问题,本文基于激光准直和激光测距原理,研究并提出了一套飞机着陆滑行灯自动化校靶系统,该系统利用激光仪模拟滑行灯指示进行光路准直调整,通过激光测距实现滑行灯空间位置的调整,并采用电子靶板实现自动化调整,进而实现着陆滑行灯的自动化校准.开展实...     

基于深度学习的合作目标靶球检测

为了解决复杂场景下激光跟踪仪对合作目标靶球的精确识别难题,提出了基于深度学习的合作目标靶球高效检测方法。首先分析了合作目标靶球的图像特征,然后采用改进的YOLOv2模型,针对合作目标靶球多尺度与小目标占比多的特点,提出了一种基于注意力机制的改进方法,同时为提高网络模型对复杂背景的抗干扰能力,提出了一种数据增强方法。测试结果表明,所提出的基于注意力机制与数据增强的改进YOLOv2模型对复杂背景的抗干扰能力较强,且对合作目标靶球的检测精度有显著提高,在合作目标靶球测试集上的检测准确率达到92.25%,能够有效满足激光跟踪仪在大型装置精密装配过程中的目标检测精度需求。     

Design and performance of an instrument for soft landing of biomolecular ions on surfaces

A new ion deposition apparatus was designed and constructed in our laboratory. Our research objectives were to investigate interactions of biomolecules with hydrophilic and hydrophobic surfaces and to carry out exploratory experiments aimed at highly selective deposition of spatially defined and uniquely selected biological molecules on surfaces. The apparatus includes a high-transmission electrospray ion source, a quadrupole mass filter, a bending quadrupole that deflects the ion beam and prevents neutral molecules originating in the ion source from impacting the surface, an ultrahigh vacuum (UHV) chamber for ion deposition by soft landing, and a vacuum lock system for introducing surfaces into the UHV chamber without breaking vacuum. Ex situ analysis of surfaces following soft landing of mass-selected peptide ions was performed using 15 keV Ga+ time-of-flight secondary ion mass spectrometry and grazing incidence infrared reflection-absorption spectroscopy. It is shown that these two techniques are highly complementary methods for characterization of surfaces prepared with a range of doses of mass-selected biomolecular ions. We also demonstrated that soft landing of peptide ions on surfaces can be utilized for controlled preparation of peptide films of known coverage for fundamental studies of matrix effects in SIMS.     

红外目标模拟器中分离镜的滑模变结构控制

针对红外目标模拟器中分离镜伺服系统的抗干扰控制问题,本文利用变结构控制响应快速,对系统参数变化和外部扰动不灵敏的特点设计了一个滑模变结构控制器.采用指数趋近律与饱和函数相结合的方法对滑模控制器的抖振进行了有效抑制.采用机理分析方法建立了分离镜系统的数学模型.在仿真过程中,利用S函数描述摩擦模型,简化了仿真建模,提高了仿真速度.通过数字仿真并与传统PID控制方法相比较,证明滑模控制器对于分离镜伺服系统的参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性,可以保证和提高整个红外制导仿真实验系统的仿真精度和实验结果的置信度.     

双目视觉飞行目标落地参数测量

采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄影交汇测量飞行目标的落地参数.根据不同时刻质心的空间三维坐标,用最小二乘法对目标航迹进行拟合,建立了目标三维空间轨迹的多项式函数,对多项式函数求导得到目标的飞行速度.针对回转体类飞行目标的特点,根据其在摄像机像面成像的大小,将目标分为三类,对不同目标采用了不同的姿态测量方案,并对测量的误差来源进行了分析,提出了减小测量误差的方法.实验与理论分析表明,本文采用的速度与姿态测量方法具有精确、稳定等优点.     

基于颜色传递和对比度增强的夜视图像彩色融合

针对基于颜色传递夜视图像彩色融合算法存在的热目标不突出问题,提出一种基于颜色传递和对比度增强的彩色融合算法。该算法首先利用非线性扩散和迭代阈值分割方法提取出图像中的热目标,然后在HSI颜色空间利用热目标和灰度融合图像对颜色传递得到的初步彩色融合图像进行调整,接着将处理结果变换回RGB颜色空间,得到最终的融合图像。实验结果表明,利用该算法得到的融合图像不仅与人眼视觉感知习惯一致,而且显著增强了目标与背景的对比度,从而有效提高了目标的可探测性。