采用扩展MRF的红外目标自适应检测方法

针对天基红外监视系统中不同形状目标的联合检测问题,提出基于扩展马尔可夫随机场的自适应目标检测算法。首先分析了天基红外监视系统中的目标特性,在此基础上以典型目标形状为模板,构建了扩展的马尔可夫随机场邻域系统;其次构建了新的马尔可夫势函数,并利用红外图像中背景与目标之间的马尔可夫势差异,将复杂背景中不同形状目标联合检测问题转换为马尔可夫势差异的判别问题,有效解决了马尔可夫随机场理论框架下混合形状目标检测问题。仿真试验结果表明,所提出的算法能够根据目标形状的变化自适应地检测各类目标,并可在不同图像信杂比条件下进行目标检测处理,具有较强的鲁棒性。     

部分校正自适应光学系统的激光导星阵

讨论了斯特列尔(Strehl)比为0.5的部分校正自适应光学望远镜所需要的人造导星数对望远镜口径及大气相关长度r0的依赖以及子孔径大于r0时对导星亮度的要求,最后给出在相应条件下产生钠导星所需要的激光能量。     

信标湍流探测中波前非等晕问题的研究Ⅰ:数值建模

信标概念的提出解决了自适应光学(AO)系统的湍流参考源问题,同时也带来了不可避免的非等晕误差。综合考虑实际中信标与观测目标之间的空间角度与高度差异,利用数值建模对不同信标机制下(包括自然信标、人造信标)湍流探测中波前像差模式的非等晕性误差进行了系统性分析。研究发现:自然信标机制下,有效的纯角度非等晕性方差较传统评估值(θ/θ0)5/3偏小;因而,传统评估方式中直接利用大气等晕角θ0评估纯角度非等晕性误差对AO校正的影响,比实际影响严重。人造信标机制下,无角度偏差时的模式非等晕性误差随信标高度增加而减小;但由于角度偏差所致信标探测波前与待校正目标波前之间模式相关性的退化,却随信标高度增加而变得更加敏感,此时应根据应用需求对AO系统工作模式与信标模式进行权衡优化选择。研究所得的理论结果为外大气信标自适应光学实验的展开提供了必要的理论支持。     

信标湍流探测中波前非等晕问题的研究Ⅱ:实验测量

人造信标[即激光导引星(LGS)]概念的提出解决了自适应光学系统(AO)的湍流参考源问题,同时也带来了不可避免的非等晕误差。利用新研制的自然星哈特曼传感器(HS)与信标哈特曼传感器在望远镜系统上实现了自然参考星与瑞利信标的湍流波前时间同步测量,从而对不同模式(包括纯聚焦模式、角度与聚焦相耦合模式)瑞利信标的非等晕误差进行了定量研究。通过对测量所得自然星与瑞利信标湍流波前的泽尼克模式像差分解及对比分析发现,不同高度瑞利信标波前与自然星波前的各阶泽尼克模式时间互相关性,随其像差阶数的增加而振荡下降。相比于自然星波前的各阶像差模式方差分布,不同模式瑞利信标的非等晕误差均随像差模式阶数的增加而逐渐增大,即信标的非等晕误差对高阶像差更加敏感。最后,通过对不同实验模式非等晕误差所致目标校正光波质量影响的分析计算,并将其与前期信标非等晕问题的数值建模相结合,获得了不同非等晕机制下理论与实验相互映证的结果。该实验研究结果的取得,增强了对瑞利信标非等晕问题的感性认识。     

大气扰动的空时特征与相位畸变的自适应光学校正

本文分析了大气扰动的空时特征与自适应光学系统各参数的关系,首先给出了大气湍流和风速的高度分布模型,并据此用经典理论计算了相干长度、相干时间和等晕角,其次对自适应光学系统的各项内部误差作了讨论,给出了诸误差的典型值,最后考虑了自适应光学系统的strehl比。     

应用于低对比度扩展目标观测的大型阵列太阳自适应光学电子系统的设计与实现

自适应光学由于能够显著提高空间分辨率,在天文观测领域日益得到广泛的应用。与通常应用于恒星观测的夜天文自适应光学技术相比,对太阳表面低对比度扩展目标的观测校正一直是自适应光学中的难点。该文针对太阳观测中的低对比度扩展目标特性,采用FFT协方差相关算法,初步实现了大型阵列自适应光学电子系统。该系统采用阵列DSP和FPGA协同工作的架构,由低阶相关跟踪系统和高阶波前处理系统两部分组成。初步实验结果表明,系统能够满足预先设计的要求,并且具有较好的灵活性、通用性和扩展性。     

复合高斯杂波下距离扩展目标的自适应检测

 研究了复合高斯杂波下的距离扩展目标自适应检测问题.基于辅助数据,利用采样协方差矩阵(SCM)和迭代(RE)估计矩阵,建立了自适应检测器AMSDD和基于动态阈值的ADT检测器,并分析了检测器的恒虚警率(CFAR)特性.理论分析表明,基于SCM的检测器只能保持对杂波协方差矩阵结构的自适应特性;而基于RE的检测器能同时获得对杂波协方差矩阵结构和纹理分量的CFAR特性.性能分析表明,对于AMSDD和ADT来说,与采用SCM估计器相比,采用RE估计器能使检测器获得更好的CFAR特性和检测性能.另外,基于RE的ADT检测器在目标散射点个数失配时具有很好的鲁棒性.     

双变形镜自适应光学系统全场补偿实验验证

在双变形镜自适应光学系统中,需要主激光出射时与信标光的振幅分布一致、相位共轭.当主激光到达目标时,光波的分布与目标上发射的信标光光波分布相同,主激光的振幅和相位都得到了校正.根据双变形镜自适应光学技术的概念,设计了一套基于双变形镜的自适应光学系统,对比了双变形镜和传统单变形镜对波前的空间校正能力,在实验上验证了双变形镜...     

可扩展式自适应光学系统波前处理器的硬件设计

为满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理的需求,需设计千单元的自适应波前处理系统.为此提出了一种可扩展式的自适应光学系统波前处理器.系统由波前处理主板和波前处理子板组成,每块波前处理主板可扩展10块波前处理子板.整个系统可以完成2 000帧/s的实时波前图像的采集、子孔径斜率的计算、波前拟合和1 200...     

自适应光学波前处理器的故障诊断系统设计

为了及时发现及定位基于FPGA(Field Programmable Gate Arrays)的自适应波前处理器执行过程中发生的问题, 提出一种针对该波前处理器的故障诊断系统以解决这一问题。根据调试及操作的需求, 该系统能够向上位机实时反馈当前波前处理各部分的执行结果及运行状态, 定位故障并分析数据误差。该系统在137单元波前处理器实验平台上进行了实验, 实验结果表明: 在处理器实时校正过程中, 监控系统反馈的数据及相关信息与相应理论值能够很好地匹配, 能及时发现故障并定位。该系统应用于大型地基高分辨率成像望远镜的自适应光学系统, 直观反映自适应光学波前处理器的运行过程及相应结果, 如发生故障, 可以及时发现并定位故障来源, 较大地提高了硬件及软件的调试效率。同时, 通过各阶段运行结果的分析, 有利于进一步提高各部分运算速度及精度。     

61单元自适应光学系统

本文报道了我们首次利用61单元自适应光学系统与精密跟瞄系统的综合装置，进行了对目标的斜程大气条件下的跟踪及自适应光学校正实验。本文着重从自适应光学的角度出发，介绍了自适应光学系统框图，主要的技术进展及实验结果。     

热畸变激光光束的闭环自适应补偿

随着基于硅微加工技术的微机电(MEMS)技术的发展,搭建低成本的自适应光学系统以校正激光束畸变成为可能。首先根据模态耦合理论分析了热畸变对光束质量的影响,并用数值方法得到理想基模和畸变基模耦合振幅与泽尼克(Zernike)畸变之间的关系。然后采用一种新型的微机电变形反射镜搭建了一个闭环自适应光学实验系统,用来对热畸变激光光束进行补偿,并对自适应闭环控制方法进行了研究。闭环实验结果显示闭环自适应光学实验系统能很好地改善激光束质量,斯特列尔比(StrehlRatio)平均可以达到80%。     

无线光自适应副载波MDPSK调制系统特性分析

无线光通信中的自适应传输技术可有效抑制大气湍流引起的信道衰落.根据接收信噪比和预定目标误比特率要求,本文对通过瞬时湍流特性改变调制阶数的无线光自适应传输的通信系统进行了研究.给出采用Malaga分布湍流模型分别描述Gamma-Gamma、对数正态以及K分布湍流信道的相关参数设置;推导了Malaga湍流信道下无线光自适应多进制差分相移键控（MDPSK,M-ary Differential Phase Shift Keying）调制系统的平均误比特率、频谱效率以及中断概率表达式,以及基于MeijerG函数的渐近表达式.MDPSK自适应和非自适应两种调制系统特性分析结果表明：自适应调制系统不但在相同电信噪比下可获得更低的平均误比特率,还可以大大提高频谱效率,而不需要增加额外传输功率或牺牲误比特率.     

高功率激光装置靶场光学系统的误差分析

基于高功率激光装置主激光束精确打靶的需要,应用误差分析方法为装置的工程实施和单元技术的改进提供理论指导.针对装置在每发打靶前多应用自动准直技术来消除存在的误差,而传统的误差分析方法即随机误差和传统误差又未能进行全面系统的分析,提出了新的激光瞄准误差分析方法:静态误差和动态误差的划分.通过对靶场光学系统全面的误差分析,获得激光瞄准精度的普适性公式,并验证了该误差分析方法的正确性和可行性.     

短波自适应数据传输中编码纠错性能的改善

根据传统的前向纠错方式(FEC)方式的GOLAY码纠错方法进行改进,提出了在无线短波数据传输中提高传输性能、降低误码率的方法。该方法经过北京-九江1000多km无线短波自适应数据传输系统多次试验,并通过软件实现方法使(23,12:7)达到了(23,12:8)的性能。给出了实验数据,并论述了自适应短波数据传输中的编码和纠错方法的前景。     

自适应光学系统中人造信标的参数设计

信标的亮度和尺寸直接影响波前传感器的最终精度, 因此也影响了自适应光学系统对大气的矫正效果。给出了信标参数与自适应光学系统校正效果（斯特列尔比）之间的关系, 考虑信标在运动目标中的应用, 还给出了在自适应光学校正效果相同的情况下, 人造信标与合作信标之间的等效性关系。     

自适应光学系统光学部分的计算机模拟

利用相位屏（PS）方法通过软件模拟大气湍流,进而研究了自适应光学（AO）系统中哈特曼一夏克（H—S）波前传感器的计算机模拟技术。使用基于Zernike多项式的模式法重构波前,验证了模拟方法的可行性,完成了AO系统光学部分的计算机模拟。