红外偏振成像探测技术进展

不同物体不同状态存在明显的红外偏振差异,可以构成目标探测信息。简述了利用红外偏振成像技术进行目标探测的物理本质,重点阐述了偏振双向反射分布函数原理,列举了红外偏振成像探测模型,介绍了红外偏振成像技术的应用优势,归纳总结了偏振成像系统结构分类及其特点,叙述了红外偏振成像技术在目标探测与识别领域的进展,详细叙述了红外偏振成像技术的理论、实验基础研究和在目标探测中的应用。最后,总结分析了中/长波红外偏振成像技术特点,并对发展国内红外偏振成像技术提出了建议。     

应用于精密光束指向系统的复合PID控制器研究

为了解决传统比例-微分-积分（PID）控制器在精密光束指向系统（FPB）应用中存在的控制精度与超调量之间的矛盾,并使其可在现有控制系统硬件平台中应用,设计了一种数字复合PID控制器。该控制器采用了传统PID、前馈补偿以及抗积分饱和算法三部分综合而成,在控制器复杂性和处理时间不显著增加的前提下,缩短了调节时间及过冲,改善FPB系统的指向精度及动态特性;对该控制器的结构进行了分析,并与采用传统PID控制器的FPB进行了对比试验。结果表明,在相同的实验条件下,采用复合PID控制器的FPB系统与采用传统PID控制器的FPB系统相比,调整时间缩短了约11.4%,最大超调量从12.7%降至1.8%。在现有计算能力受限的控制系统平台上,可实现FPB系统性能的有效提升。     

透明物体面形偏振成像测量技术综述

无偏漫射光被物体反射后变为部分偏振光,菲涅尔定律阐明了入射角和反射光偏振度的定量关系。入射面的方位角和反射光的偏振角存在90°的方位差,由此可以获得入射面的方位角。综述了透明物体面形偏振成像测量的研究进展,首先介绍了Lawrence B Wolff提出的反射模型及透明物体反射光类型;进一步介绍了基于镜面反射光偏振特性的透明物体面形偏振成像测量原理,并针对测量中存在的入射角和入射面方位角歧义问题,综述了目前国内外消除入射角和消除入射面方位角歧义的方法。鉴于已有算法均假定反射光线平行于偏振成像系统的光轴,但实际应用中常常不能满足这个假设,为此简单介绍了作者提出的基于向量运算的透明物体面形偏振成像测量方法;最后分析了透明物体面形偏振成像测量进一步的研究方向。     

采用前置栅网滤波的红外点目标探测方法

根据红外热成像系统前置栅网的衍射效应,分析其应用于点目标探测领域的可行性;提出了一种基于前置栅网滤波的红外点目标探测方法,详细介绍了算法处理流程,该算法通过背景抑制、图像分割、图形匹配有效地实现了对前置栅网滤波后的点目标像探测;最后,将其与传统的TBD探测方法进行比较。实验结果表明:该方法由于使点目标实现了特定形状的扩展,能更好地区分真实目标和噪声,同时降低算法复杂度,能够实现实时处理,具有很好的应用前景。     

海面环境中红外偏振成像系统作用距离模型

诸多实验证明海面辐射具有偏振特性,目前还没有有效的红外偏振成像系统的海面目标探测能力的相关理论。利用T. Elfouhaily提出的海浪方向谱模型反演出海浪高度分布;通过一种基于Monte-Carlo光线逆追踪的方法分析了海面的红外偏振辐射特性;根据Stokes矢量分量的噪声特性建立了Stokes矢量各分量的最小可分辨温差值(MRTD)计算方法;并在此基础上,利用Stokes矢量分量的MRTD与场景的表观温差(ATD)的差异建立了海面环境中的红外偏振成像系统作用距离模型。     

线阵光纤激光相干合成角度扫描控制方法研究

基于光的干涉理论,对多芯线阵光纤激光通过相干合成进行角度扫描的原理进行了研究。利用相干合成模型,用MATLAB分别对信号无噪声与含有随机相位噪声时的合成效果进行了数值仿真计算,分析了通过主动相位控制对合成光进行角度扫描的可行性;基于MOPA结构光纤激光线列搭建了相干合成角度扫描控制系统。通过实验验证了在多路光纤激光完成锁相后,若依次等比改变各芯激光的相位可以实现主极大条纹连续的角度扫描,扫描范围与模型中计算所得结果基本一致,实验结果与理论计算相符。该方法的探索研究对线列光纤激光的相干合成应用拓展有一定的指导意义。     

采用前置栅网滤波的天基红外成像点目标探测技术

天基红外成像预警大多属于点目标探测,如何在复杂背景及随机点噪声条件下实现点目标的有效探测和跟踪是天基红外预警技术重点研究内容。研究了新型前置栅网滤波热成像理论,分析了基于前置栅网滤波形成特定衍射斑对天基红外成像点目标探测的影响,利用Matlab对栅网的滤波效果进行了模拟仿真,所得仿真图像与实验图像的衍射强度分布具有较好的一致性;并在相同点目标能量条件下,对点目标及其前置栅网滤波衍射图案进行了人眼视觉探测实验,初步分析表明了其对于点目标探测和跟踪的有效性,为进一步研究和发展高性能的天基红外成像技术提供了一种新途径。     

大视场红外告警系统中目标高精度方位提取

为了解决大视场红外告警系统中目标定位精度较差的问题,采用一种基于主动标志物的多项式拟合法,对大视场红外告警系统中目标方位提取进行了理论研究和实验验证。利用高温陶瓷加热片模拟红外目标,通过高精度2维转台获得相机姿态角与目标中心坐标的对应数据点集,采用二元高阶多项式对目标方位信息进行拟合,实现了大视场红外告警系统中目标高精度方位提取。结果表明,该拟合方法的角度误差在±0.1°以内,目标定位精度较高。这一结果有助于大视场红外成像中目标方位的提取。     

光电目标反猫眼探测技术效能评价系统

为了对"反猫眼探测"技术的效能进行量化及客观评价,本文提出一种基于目标回波图像处理的"反猫眼探测"效能评价技术,利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据,通过对"反猫眼探测"技术改进前后的目标进行对比实验,对其最大可探测距离及相同探测距离上最小照明激光功率的等效能评价参数进行了相对测量,实现对"反猫眼技术"效能的量化评价。对评价系统的原理进行分析、设计了原理样机并以"反猫眼探测"技术改进前后的瞄准镜作为目标进行了外场实验。实验结果表明,当测试距离由500m变为1km时,最小照明功率的下降率变化1.5%;当照明激光功率由500mW变为300mW时,最大探测距离增加率变化1.8%。由此证明本文所提出评价方法在不同实验条件下所得出结果一致性较好,可客观、准确地反映"反猫眼探测"技术的效能,从而为相关领域研究提供支持。