摘要：为克服经典力学编排方案在高纬度地区无法定位定向的问题,提出了以地球坐标系为导航坐标系的法向量惯性导航力学编排方案。该方案采用法向量代替传统的经纬度坐标表示水平位置,适合于全球范围内进行导航。推导了法向量导航误差方程,可用于组合导航算法设计,从而对惯导误差进行校正,满足全天候长航时的导航要求。通过仿真验证了法向量导航算法误差特性,证明了该方案可以满足飞机在极区飞行时的需要,解释了飞跃极点时导航定位误差跳变的原因。

摘要：针对多维子眼成像通道曲面排布组成的大视场复眼结构,提出了一种切割-旋转-映射的图像处理算法来实现多通道图像的大视场拼接.通过确定复眼结构的排布特征,分析了各成像通道捕获的子眼图像之间的相互关系,去除相邻子眼图像之间的冗余部分,并运用几何光学及成像光学原理,研究了子眼图像与三维映射空间之间的关系,从而实现了二维子眼图像在三维空间的大视场拼接.实验制备了包含37个镜头且视场角可达118°的人工复眼结构,并运用提出的图像处理算法处理制备的复眼结构捕获的子眼图像.结果表明:算法处理图像过程中不损失图像的分辨率,可以有效地实现多通道图像的大视场拼接,且获得的图像可视性强,满足实用化要求,可进一步推进曲面复眼成像系统的应用.

摘要：针对飞行器在轨飞行时高空大气密度波动剧烈、气动特性辨识难度大等特点,提出了一种基于瑞利散射理论的成像激光雷达大气密度测量方法。利用气体分子的瑞利散射光强与分子密度成正比的特性,通过分析电子倍增成像探测器(EMCCD)拍摄的测量流场区域内激光后向瑞利散射光柱,得到了不同距离处高精度的在线大气密度数据。搭建了基于空间飞行器平台的大气密度在轨测量装置,并对该装置进行了标定。结果表明,所述方法对大气密度的测量精度不大于5%,且具有非接触、时间分辨率高等特点,因此在优化飞行器结构设计、提高气动辨识等方面具有良好的应用前景。

摘要：为实现高次非球面的高精度检测与确定性加工,从高次非球面检测的零位补偿器设计和干涉检测图的投影畸变校正两方面出发提出了具体的解决方案。首先,基于三级像差理论与PW法推导了高次非球面三片式补偿器初始结构参数计算公式。针对有效口径314 mm、F/0.78的8阶偶次非球面,将基于公式获得的初始结构参数代入光学设计软件进行缩放、优化后获得PV=0.0096λ、RMS=0.0012λ(λ=632.8 nm)的补偿器设计结果,公差分析结果表明此设计满足高次非球面λ/50的检测精度要求。进一步地,针对基于零位补偿器的干涉检测图存在畸变的问题提出了一种校正方法,该方法采用零位补偿器的成像畸曲线数据确定干涉图的畸变规律,利用畸变零点求解算法确定畸变中心,结合畸变规律与畸变中心点坐标进行逆向求解实现干涉检测图畸变的快速校正。采用本文所提方法对零位补偿检测结果进行畸变校正,基于畸变校正结果对非球面进行了6次磁流变抛光后,面形RMS由0.270λ收敛至0.019λ,验证了该畸变校正方法的有效性。

摘要：针对飞机舱内的特殊位置需要获得高速动态图像用于监视飞机状态并进行一些参数的定量测量计算的问题。设计安装将光轴进行120°转折、在暗弱舱内对目标进行监视的环光照明装置;为了适应机载振动和冲击的要求,对系统进行了抗力学设计,通过振动实验台进行了验证;为了与三种不同类型的彩色高速或高清相机配合满足系统最小对角线全视场不小于60°的要求对光学视场也进行了合理设计。

摘要：变曲率反射镜是一种主动光学元件,通过改变自身曲率半径实现对波前的动态控制。首先对变曲率反射镜国内外现状及发展趋势进行了综述;其次,建立了变厚变曲率反射镜形变物理模型,对兼顾大中心形变与高面形精度的机理进行了理论分析,并通过形变的面形精度保持实验对其性能进行了验证;最后,从三个方面探索了变厚变曲率反射镜在空间光学相机中的应用:1)针对大变倍比变焦成像对反射镜超大中心形变的要求,设计了基于有限元迭代并叠加高阶球差的反射镜优化流程,实现了近毫米级中心形变反射镜设计;2)针对空间光学相机成像对调焦精度及速度的要求,提出了基于次镜变曲率反射镜的高精度大动态调焦方法;3)提出了积分时间内利用变曲率次镜沿光轴方向快速扫描的编码成像方法。

摘要：基于复合式变焦系统结构,提出了一种三组元连续变焦设计数学模型.在该模型的指导下,针对中波制冷型15μm、640×512的凝视型焦平面探测器,设计了一款紧凑型高变倍比连续变焦光学系统.该系统工作波段为3.7~4.8μm,F数为4,利用该模型分配光焦度、计算初始点得到系统焦距变化范围为9~740mm,变倍比达80×.整个光学系统仅采用硅、锗两种红外材料,共八片透镜,利用二次成像方法及45°反射镜对系统进行了U型折叠,在实现100%冷屏效率的同时有效控制了横向和纵向尺寸.完成了各动组凸轮曲线的优化设计和对比分析,从光学传递函数、点列图、畸变、冷反射及环境适应特性等多方面对系统进行了分析.结果表明,该系统具有变焦轨迹平滑、冷反射抑制特性优良、成像质量佳、环境适应性好及工程可实现性等优点.该数学模型的正确性和可行性也得到了验证.

摘要：人工复眼成像结构是由分布在曲面上的列阵化的镜头组成,通过对每个子镜头的视场角进行分析,进而研究各镜头视场之间的关系,以及分析子镜头视场角与总视场角之间的关系,提出了一种最优化的人工复眼结构设计方法。同时,在文中,给出了单镜头的设计方法,以及镜头阵列的排布准则,通过利用该方法设计的成像结构,不仅可以实现整个物空间的完整无缝探测,同时又使得要达到特定视场时设计所得的人工复眼结构采用的镜头数最少,极大的节省了资源。在本文中还通过开展实验,对所设计结构的成像效果进行了验证。

摘要：针对星载测风Fabry-Perot(F-P)干涉仪的核心部件F-P标准具的热稳定性对测风精度的影响,从标准具结构设计角度(材料、形状和固定方式)分析了标准具的热稳定性,并给出最优设计方案。通过对光学元件结构尺寸的优化设计,得出了F-P标准具光学元件的最佳形状尺寸,即平板厚度为25mm,间隔元件的角度为40°。采用柔性结构固定方式,计算了F-P标准具机械结构的形状尺寸。最后基于有限元法,分析了光学组件和整个标准具的热变形。分析结果显示,当环境温度变化0.1℃时,光学组件平板中心间隔变化量为0.64nm,整个标准具平板中心间隔变化量为0.28nm,通光口径边缘处间隔变化量为0.2nm,相对于波长λ为630nm的气辉光谱线约为λ/2 250和λ/3 150,并且平板间隔变化量沿着径向向外逐渐减小。得到的结果显示,优化设计后的结构参数满足风速为5m/s时测量精度对热稳定性的要求,同时满足力学性能要求。

摘要：我们利用从莪术油中分离得到的莪术醇考察对B16细胞黑色素的影响,发现其对黑色素有抑制作用。为了进一步对莪术醇的化学结构进行修饰,设计合成了8个莪术醇的衍生物,其中2、3、5a、5b、6为新化合物。经筛选发现两个衍生物5b和6抑制黑色素含量比莪术醇有所增强,但并无较大的显著性差异,经Grphpad prism软件分析,其P值均大于0.05,分别为0.80和0.22。黑色素含量测定结果表明莪术醇环外双键经环氧化、水解及酯化后可提高其抑制黑色素含量。