航向式能见距离测量仪中光电转换系统盲区设置的计算与分析

本文推得了透射式能见距离测量仪中能见距离、光电转换系统的最小响应盲区以及仪器与合作目标间的距离三者之间的关系,分别讨论了当仪器与合作目标之间的距离确定时光电转换系统的最小盲区与能见距离、当能见距离确定时光电转换系统的最小盲区与仪器至合作目标的距离、以及当光电转换系统的盲区确定时仪器与合作目标间的距离和最小可探测能见距离之间的关系,分析了接收镜头接收口径的大小对光电转换系统的最小盲区及最小可探测能见     

透射式能见距离测量仪中光电转换系统盲区设置的计算与分析

本文推得了透射式能见距离测量仪中能见距离、光电转换系统的最小响应盲区以及仪器与合作目标间的距离三者之间的关系，分别讨论了当仪器与合作目标之间的距离确定时光电转换系统的最小盲区与能见距离、当能见距离确定时光电转换系统的最小盲区与仪器至合作目标的距离、以及当光电转换系统的盲区确定时仪器与合作目标间的距离和最小可探测能见距离之间的关系，分析了接收镜头接收口径的大小对光电转换系统的最小盲区及最小可探测能见距离的影响，得到了有意义的结论。     

透射式能见距离激光测量仪的测量精度及受后向散射能的影响

本文研究了透射式能见距离激光测量仪的测量精度及其受后向散射能的影响。导出了能见距离的测量误差、能见距离、仪器与合作目标间的距离三者之间的关系,分别讨论了当仪器与合作目标间的距离确定时,在不同的能见距离下以及当能见距离确定时,在不同的仪器与合作目标间的距离下能见距离的测量精度及其受后向散射能的影响。分析了接收镜头口径大小对能见距离测量精度的影响。     

同轴零盲区米散射激光雷达系统仿真与设计

针对传统米散射激光雷达近距离探测盲区大的缺陷,设计一款同轴的米散射激光雷达气溶胶探测系统。首先,通过美国标准大气模型和激光雷达系统参数对系统回波信噪比进行了数值模拟研究。主要讨论激光脉冲能量、雷达接收口径、脉冲累加数对回波信噪比的影响。仿真结果表明,提高发射激光脉冲能量、增加雷达接收口径、增加脉冲累加数都可以提高回波信噪比,其中,增加雷达接收口径对回波信噪比的提升最为明显。其次,设计平衡探测器对散射回光进行光电转换。最后,基于系统结构搭建了可移动式米散射激光雷达实验平台,对大气气溶胶进行初步探测,试验结果表明：提高发射激光脉冲能量对探测距离的影响不大,该系统的有效探测距离在约10 km;平衡探测法相对于直接探测法信噪比提高了2.7倍;系统的同轴设计使得近距离探测盲区几乎为0,空间分辨率可以达到120 m。     

基于聚合物光纤局域网系统的自由空间光通信

设计了与125 Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统,以实现楼宇间的数据通信,克服聚合物光纤传输距离较短的缺点.自由空间光通信包括发射和接收两个部分,发射部分由650 nm半导体激光器,驱动电路和准直扩束镜组成,接收部分由接收透镜和光电探测器组成.半导体激光器的调制发射功率为3 dBm,光电探测器的探测灵敏度为-27 dBm.分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响,记录了系统的信号传输波形和通信眼图.实验表明,自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离,使其在实际工程中的应用更加灵活.     

FM/CW激光雷达发射功率的研究

介绍了基于连续波调制的激光雷达探测原理;通过分析激光传输的能量转换过程,按照激光器光强调制输出、空间传输与目标反射、光电探测器接收和电混频过程建立了FM/CW激光雷达方程;基于系统的探测概率、虚警概率和信噪比的关系确定了发射功率的表达式,得到了影响发射功率的主要因素;在满足系统器件参数和应用背景下对发射功率进行了仿真,并分析了混频效率和调制深度对发射功率的影响.仿真结果表明:通过提高混频效率和调制深度可以降低系统对发射功率的要求,能够尽可能地实现系统最优化,较好地解决了激光雷达设计时对激光器发射功率确定的问题.     

折反射共光路多谱段激光雷达光学系统设计

激光雷达不仅可用于分析目标光谱特性,还能够获取空间目标方位、距离、三维形貌及运动特征。常规激光雷达测量的目标特征单一,难以同时具备以上所有的探测能力。针对激光雷达的多种功能需求,设计了一种同时具备以上多种测量能力的激光雷达,采用发射/接收共光路系统结构形式,极大地简化了光学系统结构,光学系统为特殊的折反射结构,在仅使用两种光学材料的情况下即可实现400~1400nm宽波段的发射与接收。为实现多谱段探测,激光光源采用光参量振荡器单脉冲可调谐激光器,光谱调节范围覆盖整个探测波段。激光发射系统的激光等效扩束比达到12.6,单色回波接收系统等效F数为8,采用光电倍增管,20μm内的径向能量接近100%。为满足对目标的跟踪与精细结构测量,在共光路的基础上,加入可见光接收系统,使多谱段激光雷达还具备可见光成像能力,可见光接收系统全视场为1.6°,所设计的调制传递函数在37lp·mm-1处优于0.5。系统各项设计指标满足探测需求。     

可精确测量低能见度的折返式跑道能见度激光测量仪的研究

本文介绍了一种可利用激光精确测量低的跑道能见度的仪器。该仪器由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。其中,光学发射与接收系统主要包括：Ｎｄ：ＹＡＧ激光器、倍频器、准直镜、扩束镜、分束镜、接收镜头、截止滤光片、窄带干涉滤光片及ＰＩＮ光电二极管等;信号放大与处理系统主要包括：电压跟随放大电路、可程控可变增益放大电路、计时电路、模－数转换电路及计算机系统等;显示系统则主要由显示器、     

基于频分复用技术的双线性调频准连续波研究

为了解决脉冲雷达的探测距离与距离分辨率的矛盾,发射拥有大时宽带宽积的线性调频信号,使雷达既有较大的探测距离,又有很高的距离分辨率。由于收发开关的转换,宽的线性调频信号会造成近距离盲区,传统解决方式是分时发射一长一短两个信号,但会造成数据率降低。这里提出一种基于频分复用技术的双线性调频信号,在近程接收短脉冲,弥补宽线性调频信号的不足,通过仿真,这种信号既能保证雷达无论目标距离远近都有较高的分辨率,又可以消除近程盲区。     

水下微弱目标双通道激光探测方法研究

在舰船尾流、渔网等微弱目标探测方面,由于目标对探测激光反射回波微弱以及水体背景的强干扰,导致激光探测系统的探测距离近、探测视场小及目标检测能力弱。论文针对近岸浑浊水体激光探测回波信噪比低、目标探测距离近问题,基于积分雷达方程,针对舰船尾流、渔网等微弱目标,仿真研究了激光接收天线长度,轴距对接收能量的影响,设计了激光发射、接收非同轴探测方案,并进行舰船尾流、渔网等目标探测实验,实验结果表明:通过双通道光学接收系统的空间合成,可抑制近程水体强散射的干扰,可实现对激光探测系统大视场接收、光电探测器高灵敏度接收、目标远距离探测的匹配。论文研究成果可为水下激光探测技术工程化提供支持。     

超能见度光电成像系统的最低工作照度转换问题

通过近红外高通滤波和数字图像处理技术,可明显提升低能见度条件下光电成像系统的作用距离,但是近红外高通滤波也提高了系统的最低工作照度.根据光电成像原理,研究了超能见度光电成像系统的最低工作照度转换问题,给出了在实际光学系统F数和近红外高通滤波条件下的最低工作照度计算方法,对光电成像系统的设计分析具有理论指导作用.     

水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数优化设计

针对水下弹目交汇时引信需在近程（大于10 m）获取目标的距离和方位信息,为充分利用发射激光能量,增大激光回波功率,对水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数进行了优化设计。通过推导水下脉冲激光方位识别系统探测目标的回波功率方程,建立了回波功率与系统角度参数之间的关系,得出水下脉冲激光方位识别系统角度要求和充满区距离表示式,利用iSIGHT软件,基于多岛遗传算法对角度参数进行了优化计算。结果表明:在不考虑其他影响因素的情况下,发射光束中心与弹轴的夹角t取30,接收视场中心与弹轴的夹角r取34.5,接收视场角r取10时能获得系统最小的充满区距离。所得计算结果可为水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数的设计提供理论依据。     

具有自动增益控制的零盲距半导体激光测距仪

文中从分析近距反射光强与距离之间关系入手,提出了一种自动增益控制电路。该动增益控制电路可根据反射信号幅度大小自动调节光电放大器的增益,使光电放大器输出的信号幅度稳定在一定范围内,从而降低了近距离因光电放大器输出信号幅度变化过大,甚至饱和失真而引起的测距误差,提高了近距测量精度,大大降低了近距盲距。     

机载预警雷达协同探测航线优化

单架机载预警雷达探测目标时存在空域覆盖盲区和多普勒盲区。建立了巡逻航线的参数化模型,推导了机载预警雷达目标发现概率计算模型;提出了基于累积发现概率矩阵2-范数的单架机载预警雷达巡逻航线优化准则。由于多架机协同可以减小盲区对探测性能的影响,进一步研究了多架机协同探测的任务航线规划问题,提出了优化准则,分析了机载预警雷达之间的飞行时间间隔和航线之间的距离间隔对重点监视区域累积发现概率的影响。仿真结果表明了基于累积发现概率矩阵2-范数的优化准则的有效性,有利于最大化机载预警雷达空域覆盖和目标发现概率。     

电沉积三氧化钨薄膜电致变色及其光电化学性能

电沉积ＷＯ３薄膜显示出可逆光致变色及电致变色行为（在红外区域附近具有蓝色光吸收）。通过Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ），对ＷＯ３薄膜在不同呈色水平上的Ｗ４ｆ核能级作了观察研究，可见Ｗ４ｆ核能级在ＷＯ３膜显色后变宽，光电化学测定表明ＷＯ３薄膜具有低光电转换效率。     

面向光电图像目标检测跟踪的距离信息处理

针对复杂背景下,光电图像目标检测跟踪的难题,分析了基于光电图像目标检测跟踪的基本模型。依据距离信息的空间维度和包含的信息量,提出将距离信息划分为标量距离信息、矢量距离信息以及阵列距离信息的分类方法;系统地研究了面向光电图像目标检测跟踪的距离信息处理方法。通过分析研究得出光电图像目标尺寸与标量距离信息的关系;提出将图像高层特征匹配模型从平面扩展到三维立体空间的图像匹配方法;总结了阵列距离信息在目标检测识别中的应用价值。通过面向光电目标检测跟踪的距离信息处理方法的分析研究,为融合距离信息的光电图像目标尺度分析、图像匹配以及目标种类辨识提供了理论依据。     

Power‐aware range‐free wireless sensor network localization using neighbor distance distribution

In large‐scale wireless sensor networks, cost‐effective and energy‐efficient localization of sensor nodes is an important research topic. In spite of their coarse accuracy, range‐free (connectivity‐based) localization methods are considered as cost‐effective alternatives to the range‐based localization schemes with specialized hardware requirements.In this paper, we derive closed‐form expressions for the average minimum transmit powers required for the localization of sensor nodes, under deterministic path loss, log‐normal shadowing, and Rayleigh fading channel models. The impacts of propagation environment and spatial density of anchor nodes on the minimum transmit power for node localization are evaluated analytically as well as through simulations. Knowledge of the minimum transmit power requirements for localizability of a sensor node enables improving energy efficiency and prolonging lifetime of the network. We also propose a novel distance metric for range‐free localization in large‐scale sensor networks. The target and anchor nodes are assumed to be positioned according to two statistically independent two‐dimensional homogeneous Poisson point processes. Analytical expression for the average distance from a target node to its kth nearest neighbor anchor node is derived and is used for estimating the target‐to‐anchor node distances for localization. The Cramér–Rao lower bound on the localization accuracy for the new distance estimator is derived. Simulation results show the accuracy of the proposed distance estimate compared with some existing ones for range‐free localization. The results of our investigation are significant for low‐cost, energy‐efficient localization of wireless sensor nodes. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermal characteristics of deep red (0.77 μm) vertical-cavitysurface-emitting lasers

Spectra have been obtained as a function of current for room temperature operation of deep red (0.77 μm) top-surface-emitting vertical-cavity-surface emitting lasers. From these spectra, the shift from single mode to multimode operation and the temperature rise from below threshold until thermal quenching are determined. By comparison with the wavelength at threshold for vertical cavity lasers with in-plane edge emitting lasers, the mismatch of the Fabry-Perot and gain peak is determined. This mismatch results in the minimum threshold current for the vertical-cavity lasers to occur considerably below room temperature