基于MT-SIE法求解电大介质目标电磁散射

介绍了一种用于均匀介质目标电磁散射求解的新型多区域表面积分方程(MT-SIE)方法。不同于传统的用于介质目标散射求解的积分方法,该方法将均匀介质目标分解为内、外2个独立的子区,通过在介质表面强加Robin传输条件来保证电流和磁流的连续性。由于介质目标被分解为内外2个独立的子区,不同的子区允许非共形剖分。相较于传统方法,该方法可以更高效地与多层快速多级子(MLFMA)相结合求解电大尺寸目标。为进一步加速矩阵的迭代求解,提出了一种高斯-赛德尔型预条件技术,可以有效改善矩阵的收敛,加快迭代求解速度。     

指数响应的强非局域介质中正交偏振双厄米高斯光束传输特性

运用变分法研究了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性,得到了光束各参量的演化方程和一个临界功率Pc。当两光束以临界功率入射时,可以形成厄米高斯型空间光孤子;当两光束以总功率2Pc入射,但两光束入射功率不相等时,两光束可以形成厄米高斯型呼吸子。通过数值模拟研究发现,低阶光束时,可以得到近似孤子解;当光束阶数大于3阶时,则得不到孤子解。比较变分解与数值解,结果表明在光束阶数小于3阶时,变分解较好的反映了具有e指数响应的强非局域介质中两束正交偏振、中心重合的厄米高斯光束的传输特性。     

受激拉曼散射对高功率激光传输特性影响研究

研究了高功率光谱组束系统内光路的气体热效应对激光远场光束质量的影响。通过同等功率密度传输的子光束与合成光束的远场光斑分布对比研究,明确了子光束中的受激拉曼散射是造成组束光路气体热效应的主要因素。当拉曼光功率密度仅为180 W/cm~2时,远场光斑即出现了中心强度明显下降、能量分散等劣化状态。研究了激光传输路径长度对气体热效应的影响,当光程从100 mm增加至450 mm时,远场光斑的峰值强度逐渐下降,光斑逐渐变散。通过向密封的组束装置中充入氮气,基本可以消除气体热效应对远场光束质量的影响,可作为一种有效的气体热效应抑制手段。研究成果为光谱组束激光器的光束质量优化提供了有效支撑。     

基于频率调制和空间编码的单PMT荧光分子断层成像

针对荧光分子断层成像数据采集方式存在的问题,提出了一种基于频率调制和空间编码的成像方法,旨在改进数据采集方案,缩短数据采集时间。在该方法中,激发光束被分成若干个子束,用作多点激发光源。这些子光束首先被调制成不同的频率,然后同时入射到目标表面的不同点上。在检测端,目标的出射光首先通过空间编码掩模,然后被引导至单光电倍增管。根据压缩感知理论,改变掩模的模式,进行稀疏重构恢复,最终得到目标表面荧光信号的分布。为了验证本文所提方法的可行性,设计了相应的仿真模拟实验,实验结果表明该方法可以较好地恢复原始图像,证明该方法的可行性。     

多源协同的电力线路恢复路径优化方法

传统恢复路径优化方法仅考虑单一维度下的恢复情况,对重要节点的负荷供电时间较短,为此设计一种多源协同的电力线路恢复路径优化方法。建立重构时间最短的目标函数模型,针对目标函数设计过电压约束、运行约束和启动时间约束等约束条件,修正电力线路非连通方案编码,提高电力线路恢复路径优化效率。实验结果表明,设计的恢复路径优化方法与传统方法相比,电力系统在多源协同下实现优化,重要负荷供电时间增长,一级负荷恢复供电的累计数量增加,验证了设计方法的有效性。     

基于梯度优化的移动机器人路径规划算法

针对目前移动机器人全局路径规划算法中存在规划效率低、路径质量低等问题,提出一种新的基于梯度优化的路径规划算法。首先使用欧氏符号距离场方法表示已知的二维地图环境,构建从障碍物中心向外梯度下降的距离场,以获得机器人到障碍物中心的距离信息来进行碰撞惩罚代价的计算;其次将路径规划问题描述为优化问题,通过引入目标距离信息和障碍物距离信息,设计了一个新的路径规划代价函数,并使用梯度下降方法优化该函数得到一条最优路径;最后通过仿真对比实验表明,所提算法在规划时间、路径长度和最大转向角方面均具有一定的优越性,并通过搭建基于ROS的移动机器人实验平台进行实际环境中的路径规划实验,验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于蚁群优化算法的物流配送路径研究

针对区间重构方法进行物流配送路径寻优收敛性不好的问题,提出一种基于蚁群优化算法的物流配送路径优化选择方法。采用重极标差法进行物流配送路径的邻域网格分割,进行路径的动态实时统计特性分析,设计物流配送路径选择流程。采用蚁群优化算法进行物流配送路径的自适应寻优,实现路径优化选择规划。仿真结果表明,采用该算法进行物流配送路径规划,缩短了配送行程距离,节省了物流时间。     

光丝位置对铝合金激光填丝焊接过程的影响

为了明晰光丝距离对激光填丝焊接过程影响规律, 采用高速摄像、外观检查、宏观金相等方法, 对3种光束模式下不同光丝距离与激光堆焊关系进行了理论分析和实验验证, 得到了光丝距离对焊丝熔化、熔滴过渡、熔池波动和焊缝凝固的稳定性影响数据。结果表明, 光丝位置由相交(-5mm)向相离(+5mm)变化时, 熔滴过渡经历"液滴→液滴+液桥→液桥→液滴+液桥"阶段; 相同光丝距离时, 单光束激光模式、双光束激光串行模式和双光束并行模式的焊缝熔深依次降低, 甚至出现焊缝偏移和无熔深现象; 单光束模式和双光束串行模式对焊丝熔化和熔池的影响规律近似, 但双光束并行模式下具有特殊性; 单光束激光焊接时, 随着离焦量的增加, 焊缝的熔深由最大值409.8μm迅速减小到282.6μm; 双光束激光串行模式时, 焊缝的最大熔深仅为328.4μm, 随着离焦量降低而减小, 但正离焦量为焊缝截面呈现不对称状态; 双光束激光并行焊接模式时, 焊丝偏向小功率激光束时, 焊缝无熔深; 随着焊丝向大功率激光束移动, 形成仅有226.5μm小熔深焊缝。该研究为铝合金激光增材和焊接提供了参考。     

改进Ａ∗算法与人工势场算法移动机器人路径规划

针对复杂环境下移动机器人路径规划问题,提出了将局部路径规划与全局路径规划相混合的路径规划方法。首先,对全局规划A*算法进行改进。改进后的A*算法路径转折点减少,总转折角度减小并删除冗余节点,缩短了路径长度;其次,综合环境和路径的情况以全局路径的拐点为局部目标点,采用改进的人工势场法进行局部路径规划,通过加入机器人与目标点的相对位置和改变合力角度的方法来解决目标不可达问题和局部极小值问题;最后对所提算法进行仿真,仿真结果表明该算法可以有效解决复杂环境下移动机器人路径规划的问题,提高规划效率。     

一种调节飞秒激光脉冲时空重合的新方法

为了实现调节两束飞秒激光脉冲在时间和空间区域上的精确重合,采用利用CCD成像系统调节光束在空间上的重合及利用能量计测量激光脉冲核心能量变化来调节飞秒脉冲间的时间间隔的新方法,取得了核心能量随延迟时间变化的数据,并记录了相应的等离子体荧光图像。结果表明,与传统方法相比,这种方法可以达到飞秒级的时间重合精度。这为确定激光的时空重合提供了一种简便有效的途径,且在激光光束以大角度相交时仍然可以确定最佳重合点。     

光无线局域网上行链路中的光束对准设计

光链路是无线局域网安全性的物理层解决方案,其中上行链路为便携式终端设备设计的LD发射光束对准是关键问题之一。在Windows平台上展示了一种自动对准的软硬件控制方法,利用Windows中的Direct Show函数库,对激光光斑与目标的对准情况进行视频信号采集和图像识别,为简化识别算法,以蓝色为特征颜色并以一个特定的形状来标识对准目标,以650 nm红色LD为识别导向光束。使之位于红外传输光束中心位置左右,通过识别LD红色光斑与蓝色目标并判断它们之间偏差的方位和距离,将数据输出到下位机控制的微型云台,在二维方位上校准光斑与目标的偏差,同时通过红外LD实现了发送端到接收目标的光信号传输。     

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。     

基于跟踪微分器的波门跟踪算法的研究

针对目标自动跟踪系统对目标跟踪算法实时性和精确性要求高的特点,提出了一种基于跟踪微分滤波器的运动目标跟踪方法.该算法利用跟踪微分器预测目标中心在下一帧体现在图像中可能出现的位置,以该位置为波门目标检测的中心,减少了目标的搜索范围,缩短了算法的运算时间.仿真结果表明,该方法具有不依赖于目标运动模型,实时性好,精确性高等优...     

高功率激光反射镜热畸变补偿结构设计与仿真

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计,在分析激光腔镜热变形行为的基础上,采用优化镜体结构,提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜,并与普通硅镜的热变形情况进行了比较.结果表明,当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s,4s和10s时,普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm,0.174μm和0.172μm;而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm,0.052μm和0.027μm.该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值.     

计算全息法产生涡旋光束的实验

基于计算全息法,通过计算和模拟得到了涡旋光束与平面光束干涉所产生的位错条纹,用胶片记录位错条纹并制作成位错光栅,在自行设计搭建的光路中进行实验获得1~4 阶的涡旋光束。实验结果表明,各阶涡旋光束的空心半径随着阶数的增大而逐渐增大,与理论分析相符合;实验进一步观察到各阶光栅的二级甚至三级衍射光束,当入射光束中心与光栅位错中心重合时,能够产生光强分布对称的涡旋光束,当光束中心和光栅中心不重合时,产生的涡旋光束的光强分布不对称。这为后续以涡旋光束为捕获光束的光镊实验的进一步拓展及应用提供了理论和技术支持。     

最佳容差设计问题的研究正交内切球优化方法

本文提出最佳容差设计方法,该方法在设计中采用初始目标函数和准中心目标函数,使设计时间缩短;在优化中采用正交优化方法,使方法简单、直观;运用求可行域最大内切球半径和球心的方法,同时确定设计元件中心值和容差;为达到最佳设计之目的,本方法在最后进行一次中心值和容差的综合设计,本文给出例证,说明此方法可行,且有优越性。     

定向红外对抗系统干扰性能研究

立足于定向红外对抗系统（DIRCM）的干扰性能的研究,将目标导引头红外焦平面功率密度和系统持续照射目标时的照射容差角作为评价定向红外对抗系统干扰性能的两个指标。综合考虑大气传输透过率和光束传输过程中光束自身衍射效应与大气湍流效应引起的光束发散角对目标导引头接收功率的影响,建立了定向红外干扰模型,模拟了定向红外对抗系统照射光束在目标导引头红外焦平面上的功率密度。利用概率论置信区间的概念,将目标中心相对于光束中心的距离偏离量转化为角量与光束发散角进行对比,建立了定向红外对抗系统的照射容差角模型。通过仿真,定量分析了照射距离、大气湍流强度、光束出射口径对目标导引头红外焦平面的功率密度和系统照射容差角的影响。     

基于随机微透镜列阵的激光光束匀化方法

利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时,由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性,匀化光斑会产生周期性点阵分布现象,降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜列阵消除点阵效应以实现激光光束的匀化方法。在分析光束经过微透镜列阵的传播特性基础上,设计列阵中各个子透镜单元的几何中心偏离其光轴,利用中心离轴量的随机性打破微透镜列阵的周期性,消除目标面处的点阵现象,实现高均匀性的光斑分布。采用移动掩模技术制备随机微透镜列阵,并开展激光光束匀化实验。结果表明,该方法能够有效提高激光光束的均匀性,有望在激光加工、医疗和照明等方向有较大的应用前景。     

工业用的激光干涉仪出售

美帝海登海因公司已研制成功并出售一种激光干涉仪,它具有测量工具机相对于机床的位移程度的能力,也可用作单座标测量仪器来校准块规、卡规和各种尺寸的部件的精确尺寸。这种干涉仪由三个主要部件构成：它们是与干涉光学系统相连的激光器;一个普通棱镜和一个包括估价干涉仪讯号的处理电路的电子器件。该系统可以通过与稳频气体激光器半波长的整数倍相匹配的方法确定位移的程度。分束器将该系统的激光束分为测量光束和用作前者引导的另一光束这两部分。再使光束合在一起,干涉花样就由先前分离的两部分光束的光程差产生。     

回波信号积分法统计光束偏移误差

激光瞄准系统主要存在的瞄准误差是偏移误差和抖动误差,解决好这两种误差可以使光束能够准确瞄准目标物体,并且在传输过程中减少信号的损失.介绍了一种新的光束瞄准技术,该方法建立在光束远场光强的高斯分布和光束抖动的高斯分布基础上,利用回波信号的统计得到视轴的偏差,精度可以达到5μrad,而且不需要目标自身返回瞄准信息,也无须对目标进行扫描,试验成功验证了这种方法的可行性.