基于面阵探测系统的扫描成像信息获取方式研究

为了实现对目标进行高信噪比、高时间分辨率的探测,近年来数字时间延迟积分技术（TDI）逐步应用于面阵探测系统。结合自行研制的CMOS探测器,搭建测试平台,对面阵探测系统的扫描成像方式进行深入研究。重点针对数字时间延迟积分技术（TDI）对面阵探测系统信噪比提高的分析,结合试验研究系统信噪比提高倍数与数字TDI级数M的关系,并对探测系统时间分辨率与数字TDI级数M的关系进行讨论。引入数字TDI及多帧叠加两种图像信息获取方式的对比,分别对特定目标获取图像的噪声特性及非均匀性对比分析。     

复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究

针对真实环境条件下远距离对红外弱信号目标的成像探测任务,首先需结合中波及长波红外所选探测谱段分析各类复杂气象条件下大气传输对信号的衰减效应,提出红外系统在复杂环境下有效实现对弱信号目标远距离成像探测的灵敏度需求为系统噪声等效温差(NETD)达到5 mK;然后分析中波及长波红外系统NETD实现5 mK的技术难度,最后选用像素级数字化积分体制实现了甚高灵敏度的中波及长波红外系统并进行了NETD测试和成像探测试验。     

甚高灵敏度红外探测器读出电路实现方法研究

随着红外焦平面技术的不断发展,红外焦平面探测器应用领域越来越广泛,这对红外焦平面探测器灵敏度提出更高的要求。本文首先分析了传统TDI型读出电路的降噪原理,通过仿真、测试及理论分析论述了传统TDI型读出电路提高红外探测器灵敏度的局限性,并计算出传统TDI型红外探测器所能实现的最优NETD值为4.19 mK。随后分析了像素级数字化TDI型读出电路的噪声来源及如何降低各类噪声,通过仿真结果结合理论计算得出像素级数字化TDI型红外探测器在应用32级TDI时NETD可达到亚毫K级,能够实现甚高灵敏度红外探测器的需求。     

高灵敏度II类超晶格长波红外探测系统研究

以Ⅱ类超晶格320×256长波红外探测器为核心部件,开发了一套高灵敏度长波红外探测系统.介绍了Ⅱ类超晶格红外探测器的技术指标及系统的主要结构和工作方式.为充分发挥该红外探测器的灵敏度,设计了高灵敏度信息获取系统,并介绍了该信息获取系统的软硬件设计.该信息获取系统采用了自适应信号调理技术,以降低信息获取噪声,提升探测系统的灵敏度和动态范围.最后对整套长波红外探测系统开展了信息获取噪声测试、系统性能测试及外场成像实验.实验结果表明:长波红外探测系统的信息获取噪声低至0. 065 m V,系统的噪声等效温差(NETD)达到19. 6 m K,黑体探测率为7. 72×10~(10),外场成像质量良好,图像细节清晰,对比度高.该长波红外探测系统有利于推动Ⅱ类超晶格红外探测器在高灵敏度长波红外遥感探测中的应用.     

基于深度学习的红外弱小目标检测算法研究综述

目标检测技术是安防监控、预警探测、遥感成像等装备的核心要素,也是当前深度学习研究领域的热点之一。红外探测系统通过被动接收物体发射的红外电磁波进行成像,具备温度灵敏度高、探测距离远、被动探测隐蔽性强等优点,在目标探测领域有广泛的应用。文中从红外弱小目标图像的特点出发,针对基于深度学习的视觉图像目标检测算法进行分类描述,并对深度学习在红外弱小目标检测中的有效手段进行总结,最后对未来的发展趋势做出展望。     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

红外探测系统在反巡航导弹中的应用

简要介绍巡航导弹特点、现状与发展情况以及对抗巡航导弹的途径与技术,对军用红 外探测系统中的红外探测器件类型与性能作了概括,探讨了红外探测系统在反巡航导弹中的应用,并分析了红外探测系统在反巡航导弹应用中的发展趋势。     

多元探测红外导引头振动噪声抑制

为了提高红外探测系统的灵敏度,对一种多元探测红外位标器的振动噪声进行了研究。列举了影响红外信号的噪声类型,分析了振动噪声可能产生的各种原因,建立了振动噪声的传递函数,并提出用减振的方法即隔离弹体振动的方法降低位标器的振动噪声。根据此种位标器的特点。建立了减振系统的数学模型,得到位标器振动模型的微分方程并对该微分方程求解。本文的创新点在于运用拉格朗日动力学方程解决了红外系统的振动噪声问题,并在工程中予以成功应用。     

多元探测红外导引头振动噪声抑制

为了提高红外探测系统的灵敏度, 对一种多元探测红外位标器的振动噪声进行了研究。列举了影响红外信号的噪声类型, 分析了振动噪声可能产生的各种原因, 建立了振动噪声的传递函数,并提出用减振的方法即隔离弹体振动的方法降低位标器的振动噪声。根据此种位标器的特点, 建立了减振系统的数学模型, 得到位标器振动模型的微分方程并对该微分方程求解。本文的创新点在于运用拉格朗日动力学方程解决了红外系统的振动噪声问题,并在工程中予以成功应用。     

像素binning技术在高速弱点目标探测中的应用研究

弱点目标探测系统要求系统具备高的探测灵敏度和高空间分辨率,实现弱点目标的稳定探测、目标的精准定位以及多目标伴飞时的精细分辨。光电跟瞄系统一般分为目标捕获和目标跟踪两个阶段。在目标捕获阶段,由于速度估计偏差,目标高速飞行的同时,若采用长积分时间进行探测,易出现目标能量跨像元的现象,难以实现目标探测信噪比的提升。为了解决目标高速运动导致的探测灵敏度降低的问题,本文提出了一种基于滑窗像素binning的高速弱点目标探测跟踪技术。像素binning模式提高了初始捕获阶段的探测灵敏度和探测稳定性,当跟瞄系统完成目标的稳定跟踪时,可以采用长积分时间和高分辨率模式完成目标的高灵敏度和高分辨率探测。本文对像素binning模式的信噪比增强效果进行了分析。分析表明,像素binning模式有利于提高高速弱点目标探测的信噪比和探测稳定性。     

MEMS陀螺仪ΣΔ闭环系统优化设计

为解决传统ΣΔ闭环控制系统存在的量化增益不可控问题,设计了基于3-level量化技术的改进系统;针对此系统应用于微电子机械系统(MEMS)陀螺仪时引入的非线性反馈误差,提出了一种调整反馈脉冲宽度的矫正技术;并基于课题组研制的新型类蛛网环式谐振陀螺仪验证了改进系统的实用性。首先采用Simulink建立了四阶机电耦合ΣΔ系统等效模型,理论分析与仿真结果表明,3-level量化技术在降低量化噪声的同时解决了量化增益不可控问题,进而有效提高了陀螺仪量程和噪声水平性能。然后基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)设计制作了相应的数字测控电路,实验结果显示,陀螺仪的角度随机游走由0.094°/√h降低为0.062°/√h,量程由100°/s提高到130°/s,系统性能得到了有效提升。     

甚高灵敏度红外探测器读出电路研究进展

在读出电路有限的像元面积内获得尽可能大的电荷存储量是实现甚高灵敏度红外探测器的关键。基于脉冲频率调制的像元级模数转换（ADC）是实现甚高灵敏度红外探测器读出电路的主要方法,阐述了像元级脉冲频率调制ADC的原理,介绍了美国麻省理工学院林肯实验室、法国CEA-LETI在像元级数字读出电路的研究进展。作为从立体空间拓展电路密度的新技术,介绍了三维读出电路的研究进展。最后介绍了昆明物理研究所甚高灵敏度红外探测器读出电路的研究进展。利用像元级ADC技术和数字域时间延迟积分（TDI）技术,昆明物理研究所研制的长波512×8数字化TDI红外探测器组件,峰值灵敏度达到1.5 mK。     

基于OFDM信号的新型∑△调制器研究

针对OFDM系统的量化噪声问题,研究适于多载波信号的新型量化噪声整形器.比较单零点∑△与多零点∑△调制器的适用性,进而给出多零点∑△调制器用于OFDM系统的完整方法、理论及仿真分析.研究表明,无过采样多零点∑△调制器可有效减小OFDM系统的量化噪声,具有比传统单零点∑△更好的整形性能.3bit量化、信噪比6dB时,系统误比特率性能改善3个数量级;但受限于非循环的量化噪声结构,多零点∑△调制器未能达到完全消除量化噪声的理想状态.     

自适应抖动调制图像水印算法

量化步长是影响量化水印算法性能的最关键因素之一。该文根据JPEG量化表自适应地选择抖动调制中的量化步长,提出了一种新的自适应量化水印算法;并将JPEG量化表和Watson感知模型相结合提出了另一种新的自适应量化水印算法。实验结果表明该文提出的两种算法对噪声干扰和常见的图像处理具有较好的鲁棒性。此外,研究还表明JPEG量化表和Watson模型均可以用于缓解量化水印算法对噪声的敏感程度,而结合了两者的水印算法可以获得最佳性能。     

Quantization Noise and Limit Cycling in Digital Closed-Loop Systems

The practical and reliable application of direct digital control in industrial systems is a long way from the study of sampling control in modern control literature. Numerous mechanical failures of hydraulic tubes, seals, and mechanical connections have demonstrated that these systems are easily fatigued by ``jitter' or the type of noise that can arise in digital systems due to quantization of signals. Yet the transition from analog to microprocessor-based control implies a sampled control with inherent noise due to finite word length and finite sampling period. Even if the sampling frequency does not cause instability, it can fatigue the system with limit cycles. This paper investigates the effects of quantization and establishes bounds on limit cycles in digital closed-loop systems by examining a typical proportional plus integral type of controller found in process control. The work is based on the technique used by Long and Trick [1] to establish bounds on limit cycles in digital filters.     

基于音频信号的量化噪声教学实验

量化噪声的产生及其特性，是数字信号处理课程中一个贴近工程实践的重要知识点。有别于传统理论讲授模式，本文设计了一个“量化噪声响起来、看得见”的教学实验，分别通过截尾和舍入两种量化方式对音频信号进行处理，不仅可以让学生直观感受量化噪声的存在与特性，还可以更深刻理解量化方式、量化位数等因素对量化噪声特性的影响。     

Stokes参数数字化求解的误差分析

Stokes参数是描述极化波的强度量纲,在电磁测量、合成孔径雷达、辐射计中均有广泛应用.文中提出了求解Stokes参数的数字化方法,具有带宽高、稳定性高等特点.针对将模拟信号采样量化后求解Stokes参数的方法,本文分别就自相关和互相关两种计算过程,详细分析并给出了数字量化对最终亮温的误差贡献.文中证明了高于3bit量化引入的亮温误差小于1*10^-5K,进一步给出了量化后的系统灵敏度,分析了由数字量化产生的亮温灵敏度偏差.当量化位数为3bit时,数字相关系统灵敏度可以达到理想模拟相关系统的95%.本文为不同应用条件下,满足不同精度时,如何选择特定量化位数与量程提供了依据.