摘要：从光学多维信息获取器件的小、简洁、易集成化的设计角度出发,对超透镜偏振、相位调控的原理进行分析,基于传输相位和几何相位设计了硅基正交圆偏振光同时聚焦的超透镜(工作波长为800 nm),该器件可同时获取目标的两个正交圆偏振光强度信息。利用x偏振光矩形结构和y偏振光矩形结构的相似性简化设计流程,缩短了设计时间;选择深宽比较小和尺寸容差较大的基元结构,降低了加工工艺要求。使用有限时域差分(FDTD)软件仿真验证了器件的偏振分光和聚焦成像功能,超透镜在数值孔径为0.45时的聚焦效率为56.2%。

摘要：针对利用彩色图像进行车辆检测时会受到路面阴影、车辆反光和光线不足等复杂情况影响的问题,提出一种基于卷积神经网络并融合彩色与深度图像的车辆检测算法。设计单通道RG-D融合网络和双通道RGB-D融合网络两种改进模型,分别用于提高检测速度和准确度。实验使用GTA(Grand Theft Auto)车辆数据集对该算法进行测试,并与基于RGB图像的其他流行算法进行对比和分析,结果表明:与基于彩色图像的Yolo v2算法相比,利用双通道RGB-D融合网络检测的准确率和召回率分别提升5.69%和6.31%,利用单通道RG-D融合网络对单一图像的最快检测速度达到24ms。实验证明,基于RGB-D图像的改进网络模型能够实现实时检测,并有效提高车辆检测精度。

摘要：针对工程中常规雷达波形存在距离旁瓣高、抗截获性差、多普勒容许性差等问题,本文借鉴噪声波形与线性调频(linear frequency modulation,LFM)波形联合思路来探测非合作动目标,即约束波形恒模条件下,利用相位尺度因子来考虑LFM波形与噪声波形的相位部分,构造恒模化的LFM-噪声复合波形;进而在模糊函数图及主优化算法(majorization-minimization,MM)体制下利用先验知识映射模板实现对特定距离-多普勒区间的波形优化,将该二维旁瓣抑制问题分步转化为多维求解问题,通过选取两次逼近函数来逼近原优化问题的解域,并在算法的每一次迭代中加入级联松弛-缩放步骤、相位校正步骤,使之加快算法迭代收敛效率,获得波形兼具低旁瓣、低截获及多普勒容许性。仿真表明:所提基于相位修正的松弛加权MM复合波形设计算法收敛迅速,相比常规算法具有明显的性能优势。

摘要：在众多空间碎片移除技术中,天基激光烧蚀驱动是一种高效的、有广阔应用前景的移除技术,特别是针对移除海量的、尺寸在1～10 cm的危险碎片而言,更是具有独特优势。然而,这一技术对高能激光器单脉冲能量、光束质量、发射镜口径等要求很高,目前的硬件水平还达不到实用指标要求,制约了其天基应用。为了克服这些硬件技术障碍,本文另辟蹊径,利用小卫星概念,提出了由不同轨道高度小卫星平台组成小卫星星座,通过在每个小卫星平台上的激光驱动接力来逐步降低碎片轨道高度,最终达到移除空间碎片的小卫星接力移除星座的构想。基于现有的激光器性能参数,根据激光烧蚀驱动碎片动力学模型计算了单个卫星平台的移除能力,结果显示,10 J单脉冲能量激光器和0.5 m直径发射镜,能够对20 km范围内、尺寸小于10 cm碎片进行有效驱动。进而,针对空间碎片密集度高而应用最广的800 km轨道高度区域,设计了由分布在不同轨道高度的30颗小卫星组成接力驱动移除星座系统方案,通过仿真模拟计算验证了星座系统的移除碎片的可行性。该研究利用目前热门的小卫星星座,降低了天基激光移除空间碎片技术对硬件的性能要求,为该技术的应用提供了新的思路和途径,所提出的小卫星接力驱动星座系统方案也有工程参考价值。

摘要：在深入分析自然界生物在含粉尘非结构化表面上着陆栖息和爬行仿生原理的基础上,建立了爪刺式飞行爬壁机器人的爬行动力学模型和接触―碰撞动力学模型,研究了爬壁系统的爬行动力学和机器人整机的接触―碰撞动力学行为.利用柔性碳纤维杆和柔性绳组合机构以及爪刺机构,实现爪刺对壁面的自适应抓附与脱离.完成了具有飞行和壁面爬行能力的爪刺式飞行爬壁机器人的优化设计,并开展了整机着陆栖息和爬行的实验.通过与计算结果的比较,验证了动力学模型的正确性和仿生设计的可行性.研究得到了理想爬行步态所需要的舵机驱动力曲线,且发现当尼龙绳预紧力为0.75 N时,对爬行过程中的抖振现象的减缓效果最佳.同时,还深入分析了着陆初速度、能量转换以及舵机升力对着陆栖息的影响,结果表明当着陆碰撞前速度约为0.9 m/s、俯仰角约为-10°时,机器人能正常着陆在粗糙壁面上,并且碳纤维杆的能量转换与升力的共同配合能扩大成功着陆所需的初始状态范围.

摘要：以Ti-6Al-2Mo-2Sn-2Zr-2Cr-2V钛合金球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备钛合金试样,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度测试以及室温拉伸试验对比分析了不同固溶温度对激光沉积制造钛合金显微组织及力学行为影响。研究结果表明:α+β两相区固溶+时效处理后,合金宏观组织依旧为粗大的柱状β晶,晶内组织主要由初生α相、β转变组织以及少量的片层状次生α相组成,随着固溶温度的升高,初生α相含量降低,次生α相析出量逐渐增加,使晶内组织间界面增多,变形协调能力变差,导致合金的强度上升,塑性和硬度略有下降;β相区固溶+时效处理后,合金的宏观组织由柱状晶全部转化为等轴晶,晶内初生α相完全消失,全部为细长片层状的次生α相,随着固溶温度的升高,次生α相片层宽度变大,使晶界减少,塑性变形能力进一步减弱,导致钛合金的强度、塑性和显微硬度有所下降。在920℃/2 h,AC(空冷)+540℃/4 h,AC固溶时效时,合金的室温拉伸强度为1183.5 MPa,屈服强度为1066 MPa,延伸率为7.1%,断面收缩率为18.2%,具有最佳的强度和塑性匹配。沉积态试样与两相区固溶时效态试样的断口表面布满形状大而深的韧窝,为韧性断裂,β单相区固溶时效态试样韧窝少而浅,且存在解理平面,为典型的准解理断裂。

摘要：针对传统光学手段难以实现复杂背景下光谱伪装目标的准确识别,同时,常规的数据融合方法易导致图像信息丢失的缺点,提出了一种基于非下采样轮廓波变换的偏振光谱多维信息融合方法。该方法结合自研的新型偏振光谱多维信息探测仪器,根据其获取的目标空间、光谱、偏振等多维信息,设计了多维信息重构算法流程,提取了偏振态基础数据斯托克斯参量以及偏振度和偏振角,利用NSCT对基础偏振参量进行图像融合,提升图像的信息含量以提高伪装物的识别准确率。先对具有相同边缘信息的图像Q和U采用NSCT分解,低通子带取均值,高通子带取最大值进行初步融合,获得偏振特征S,最后对偏振特征S、强度图像I以及偏振度DoLP进行NSCT分解,对分解所得低通子带进行区域能量加权融合;对高通子带,根据偏振特征图像具有灰度值小,受光照影响大等特点,采用LBP特征进行加权融合。同时,本方法与四类融合方法进行对比,据信息熵、标准差、平均梯度、对比度以及峰值信噪比五项指标对融合结果进行客观评价,并结合普通图像,偏振融合图像,偏振高光谱图像对目标识别精度进行对比。融合后的图像信息熵为6.9986,标准差为45.5998,平均梯度为19.8086,与原始强度相比,提升分别为5.1%,14.04%,7.3%,在四类融合方法中排在首位。表明本文所提出的方法有效实现了偏振基础特征融合,提升了人造目标和自然背景的差异。同时融合后的偏振高光谱图像对于目标的识别准确率达到0.9862,较单一强度图像目标识别准确率提升了21%。实验结果表明,提出的方法能有效融合目标强度信息以及偏振信息,提升图像对比度和可读性,同时融合后的图像在目标识别准确度上有了较大的提升,有效降低了传统光谱手段对伪装目标识别的虚警率,为新概念光谱伪装揭露提供了一种新型有效的手段,具有非常大的应用潜力和应用价值。

摘要：通过分析电流流向的有向矩阵变化和平均误差值,诊断恒流远供系统短路故障状态;计算故障前、后干线电流在拉普拉斯变换域内变化的平均误差值,判定短路故障区间;隔离短路故障段以维护恒流远供系统其余部分正常运作,提高缆系水下信息网络的可靠性.根据所建立的经典环形拓扑结构恒流模型设计故障定位方案,仿真恒流远供系统中主节点和干线海缆段的短路故障,分析故障前、后各节点处电流在拉普拉斯变换域内的变化.结果显示,当系统出现短路故障时,各节点电流在拉普拉斯变换域内发生变换,通过对比故障前、后电流变化差值可以分析出故障区间。所设计的恒流远供系统短路故障诊断及区间定位方案具有较高的可行性和实用性,适用于未来水下信息网络的短路故障监测判定.

摘要：以硼掺杂金刚石(BDD)为电极,设计出膜电极一体化(MEA)反应器,采用SEM、XRD及Raman光谱等技术对电极进行表征分析,考察了电极材料、电流密度、电解液流速及电导率对臭氧产生性能的影响。结果表明,BDD电极是结晶度良好、高纯度的金刚石晶体,产生臭氧的最佳条件为:电流密度33 mA/cm^(2),电解液流速15 mL/min、电导率1μS/cm。在此条件下,臭氧产量为29.1 mg/h,产生臭氧的电流效率高达48.73%,能耗低至115 W·h/g。

摘要：基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。