光学瞄准及自动跟踪系统设计

为提高激光通信、激光制导、激光雷达等光电系统的工作可靠性及自动化程度,提出了光学瞄准及自动跟踪系统的设计方案.系统采用四象限光电探测器为前端探测单元,结合自动控制技术和精密步进系统,实现目标激光光斑的自动瞄准和跟踪.介绍了系统的工作原理,并对其进行了硬件设计和控制程序设计.经调试、运行证明,该系统方案可行、简单且易于实现,二维位移的跟踪控制精度可达10μm以下.     

基于905 nm激光器的激光跟踪系统研究

通过对四象限光电探测器结构及激光跟踪原理的分析,利用905 nm半导体激光器作为指示光源,制作了一套四象限光电定位跟踪系统。在室内实现了搜索和跟踪定位,对8 m处的目标进行了跟踪,并测试了激光的发射波形以及展宽电路的采样信号,跟踪精度达±2.5 mrad。通过实验对该系统进行的跟踪测试,证明该系统不但体积较小而且稳定、准确。与传统的激光跟踪系统相比,半导体激光跟踪系统可以适应更多的应用环境,有着更加广泛的应用前景。     

无人机激光跟踪与无线供能系统

为了解决无人机工作时间短、续航能力差的问题,采用激光无线供能的方式给无人机进行续航,提出并设计了一套基于跟踪、捕获、瞄准的激光无线能量供给系统,并进行了理论分析,同时在外场200m范围内进行了无人机激光无线供能实验。结果表明,该系统整体光电转换效率约为12%,跟踪精度优于500μrad。该研究为激光跟踪与无线供能技术用于小型航天飞行器提供了参考。     

光电跟踪系统高精度模板匹配跟踪算法

为实现在光电跟踪系统条件下的高精度测量并且满足复杂环境下高精度目标匹配，本文选用去均值归一化互相关匹配算法。为提高匹配速度以及跟踪实时性，利用和表法计算公式中图像求和、平方和图像匹配互相关来简化计算复杂度；采用小波分层金字塔法作为搜索策略，并将模板质心作为参考点进行十字形搜索，引入终止阈值减少误匹配点进一步提高搜索速度。为验证该算法的有效性，实验中将光电跟踪系统放置在二维转台上，调整转台利用该算法跟踪目标靶板。实验结果表明，目标脱靶量控制在3个像素以内，该算法在光电跟踪系统上可实现高精度稳定跟踪。     

激光跟踪测距一体化技术在火控系统中的应用

结合光电探测技术在火力防空装备火控系统中的具体应用,分析了激光自动跟踪测距的工作原理,并提出了激光跟踪测距一体化设计的实现方法,并初步探讨了激光跟踪测距一体化技术在火力防空引导系统中的应用与发展.     

计算机控制三D光电跟踪激光切割机设计

光电跟踪切割机由于具有性能稳定、坚固耐用、效率高、易操作、切割精确度高、生产成本低等特点而在各种精密机加工方面得到广泛应用.但是目前的光电切割机只能进行二维图纸扫描,按照图纸进行二维切割.如德国梅塞-格里斯海姆公司的KS26/3100直角坐标式光电跟踪切割机就只能进行二维切割.本文设计一种全新的三维光电跟踪切割机是利用摄像技术的一种全新理念的计算机控制三维动态的光电控制切割机.     

浅析舰载光电跟踪技术

舰载光电跟踪技术是利用光电跟踪设备对跟踪、瞄准、捕获可疑目标,综合了多种先进的光学技术、图形处理技术、信号处理技术,在现代海上测量工作以及海上战争中具有重要的应用价值,为舰载光电对抗系统奠定良好的基础.本文从舰载光电跟踪设备组成及其关键技术方面对舰载光电跟踪技术进行了简单介绍,并探讨了舰载光电跟踪设备抗冲击分析法.     

光子计数用光电倍增管的外围工作电路

光电倍增管是光子计数系统经常采用的一种典型探测器,是整＋~-t-计数系统的基础。光子计数系统中光电倍增管的外围工作电路设计得是否舍理,对光子计数系统的性能有很大影响。文中介绍了光电倍增管常采用的一些工作电路,分析了这些工作电路的特点,并给出了适合光子计数用光电倍增管的外围工作电路。     

光电跟踪仪的自主捕获技术研究

文章以火控系统中的光电跟踪仪为研究对象，重点分析研究了光电跟踪仪在二坐标搜索雷达的引导下，采用一维扫描方式，自主捕获目标的战术需求、面临的主要技术难题等，并提出了解决的方法。从试验结果来看，采用所述的方法对空中目标的自主捕获是完全可行的，对于实现光电跟踪仪的二维扫描自主捕获目标也具有一定的参考意义。     

无人飞行器光电平台及跟踪系统的研究现状

介绍了无人飞行器光电平台的发展历史及应用背景,简要说明了其工作原理和系统组成,分析了该系统的国内外发展现状;对其关键载荷跟踪系统及几个比较典型的、具有先进水平的跟踪系统的项目进行了简要阐述;概括了无人飞行器光电平台及跟踪系统的任务需求及不足之处,并对无人飞行器光电平台及跟踪系统的发展趋势进行了分析.     

激光多普勒测速中的频谱校正及其应用

由于激光多普勒测速(LDA)系统的动态测试范围宽,信噪比低,单个散射粒子的渡越时间短,能采集到的信号长度有限,因此必须探索合适的频谱校正方法提高多普勒频率的精度来满足LDA的测量要求。将能量重心法、比值法、相位差法、频谱细化、频谱拟合等5种离散频谱校正方法应用于LDA信号处理中,通过仿真计算比较各种方法的优缺点,并选取比值法用于实时测量,取得了明显的效果。     

二维LDA系统在液体流速测量中的修正及应用

结合三光束激光多普勒测速仪,从理论上分析了在不同介质中测量参数的修正,推导出LDA在不同介质中的参数修正公式。以空气和水两种不同介质为例,利用修正公式求出各自的参数,在二维流道上用LDA测量减阻流体的流速,将LDA与流量计的测量结果进行比较,结果令人满意。     

激光阵列光源角度多样性抑制散斑方法

搭建测试系统,对宽面源单管半导体激光器（LD）和其组成的二维阵列光源的远场散斑特性进行了测量。使用方形光阑对激光二极管发出的照明光斑进行选择,测试不同位置的光斑的散斑对比度,实验结果表明随着光阑的移动,不同位置处光斑的散斑对比度没有明显的变化趋势,光斑的散斑对比度与光斑的选择区域无关。实验中使用4颗LD组成二维阵列光源引入非相干光源和角度多样性,调节LD与屏幕之间的距离改变相邻LD入射至屏幕的光的夹角,固定CCD物镜相对屏幕的张角,实验结果表明只有当入射光夹角大于物镜相对屏幕张角时,测试的散斑对比度会降低一个1/M^1/2因子。     

激光二极管阵列的窄线宽、可调谐输出

外腔反馈的激光二极管阵列(LDA)可获得窄线宽、可调谐的光谱输出。外腔由快轴准直镜、准直光学系统和闪耀光栅组成。由于阵列中各发光单元的排列弯曲导致不同波长的光原路返回,引起谱线展宽,在输出光路中加入光谱滤波器,使激光二极管阵列的线宽进一步窄化。这样,激光二极管阵列的输出光谱由自由运转时的2 nm压缩到0.12 nm,在恒定温度23℃时,实现了激光在806～818 nm的调谐,调谐范围达12 nm。     

激光二极管阵列侧面抽运棒状激光器轴向热效应分析

对激光二极管阵列侧面抽运棒状激光晶体热效应进行了理论分析和数值模拟.采用有限元方法模拟了棒状激光晶体内部三维温度场分布和热应力分布,得出激光晶体内抽运光强和温度随抽运距离的变化规律,并得出了激光晶体轴向温度分布是不均匀的,而是与激光二极管阵列的占空比有关.为减小激光系统的热效应提供了理论依据.     

光子计数三维成像激光雷达的分析与实验

对于直接探测三维成像激光雷达,采用光子计数探测器可以响应单光子水平的目标回波,从而大大提高探测效率。研究的光子计数三维成像激光雷达采用盖革模式雪崩光电二极管（APD）作为探测器。首先分析了回波光子探测模型,并根据此模型讨论了激光雷达探测概率和测距模式。在理论分析的基础上,设计了一套光子计数三维成像激光雷达系统,对一些选定目标进行了测距和三维成像实验,并对实验结果进行了分析。     

激光多普勒测速仪中的频谱分析技术

为了提高激光多普勒测速仪的测速精度,将频谱分析技术应用于多普勒信号的处理中,先对信号进行频谱细化,再对细化后的频谱进行校正。阐述了几种常见的频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并对它们的频谱分析精度和运算量进行了比较。在Matlab平台上将它们应用于理想正弦信号进行仿真,比较了各种算法的优缺点,最后将频谱细化和频谱校正技术应用于实测多普勒信号的处理中。仿真和实验结果表明:频谱细化技术可以大大提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,减小信号处理的误差。将其运用于激光多普勒测速仪中切实可行,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

Relevance‐Weighted (2D)2LDA Image Projection Technique for Face Recognition

In this paper, a novel image projection technique for face recognition application is proposed which is based on linear discriminant analysis (LDA) combined with the relevance‐weighted (RW) method. The projection is performed through 2‐directional and 2‐dimensional LDA, or (2D)²LDA, which simultaneously works in row and column directions to solve the small sample size problem. Moreover, a weighted discriminant hyperplane is used in the between‐class scatter matrix, and an RW method is used in the within‐class scatter matrix to weigh the information to resolve confusable data in these classes. This technique is called the relevance‐weighted (2D)²LDA, or RW(2D)²LDA, which is used for a more accurate discriminant decision than that produced by the conventional LDA or 2DLDA. The proposed technique has been successfully tested on four face databases. Experimental results indicate that the proposed RW(2D)²LDA algorithm is more computationally efficient than the conventional algorithms because it has fewer features and faster times. It can also improve performance and has a maximum recognition rate of over 97%.     

目标运动闭环跟踪模拟系统

提出了一种基于激光技术的、易于工程实现的目标运动模拟方法及实验装置,并进行了实验验证。利用激光的高亮度、发散角小以及激光器体积小、质量轻等特点,设计了针对小目标运动的实验模拟装置。通过多轴复合技术以及空间投影技术,实现了角运动向小目标二维空间运动的转换;运用多媒体定时器技术实现了对电机的内部闭环控制;采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现了对电机的速度控制,提高了目标的仿真精度。小目标的运动速度可以达到10°/s,精度<0.1°/s,归一化标准偏差0.09。利用该装置实现了实验室内的目标运动闭环跟踪实验研究,目标捕获跟踪系统的跟踪标准偏差为0.2 mrad。该系统可以作为目标捕获跟踪系统对二维运动目标的闭环实验研究的验证仿真平台。     

基于单像素单光子探测的目标识别与跟踪方法

为了实现弱回波信号下非合作目标识别跟踪,文章基于单像素光子计数激光雷达系统设计了目标识别跟踪策略,并且提出了一种目标识别跟踪方法。该方法首先将单像素光子计数激光雷达系统采集得到的三维点云经过插值处理得到直观的距离像,然后采用最大稳定极值区域算法分割目标和背景,根据目标轮廓特征识别并选择需要跟踪的目标。最后提取识别目标的质心,与激光雷达扫描中心的偏差作为误差信号,控制伺服系统在扫描的基础之上执行目标跟踪。实验结果表明,当激光发射能量为625 pJ、回波光子数为25时,该系统能对距离为5 m、角速度约为2 mrad/s的目标进行稳定的识别跟踪;验证了基于单像素光子计数激光雷达的策略及方法能够稳定的分割目标和背景,以及正确提取需要识别跟踪测距的目标质心,为弱回波信号下目标识别跟踪测距提供一种有效直观的探测方法,同时,弱信号探测作为远距离探测的必要条件,为远距离下的目标探测及识别跟踪提供了一个新的技术方向。