摘要：对空间目标进行三维重建能够为在轨服务卫星提供服务对象的结构信息,是提高系统自主性的关键技术。受空间目标的结构对称性以及成像非朗伯特性的影响,传统的重建方法存在特征点匹配错误或特征点匹配不足的问题,重建精度低。针对该问题,提出了一种基于MVSNet深度学习网络实现空间目标三维重建的方法,利用深度学习提取图像高层语义,提高了立体匹配的鲁棒性。首先,基于空间目标的成像特点,分析了模型的几何结构和材质对重建结果的影响,设计了搭建在Blender平台上的空间目标多视图采集系统。然后,基于MVSNet深度学习网络,采用多尺度卷积充分提取了图像的深度特征,并通过编码解码结构融合和规整上下文信息进行了立体匹配,有效解决了传统方法重建卫星的弱纹理、反射、重复纹理等区域时对特征点的高度依赖问题。最后通过残差网络解决了多次卷积造成的边界过平滑问题,进一步提升了重建效果。实验结果表明,所设计的重建模型的平均准确度误差为0.449 mm,平均完整度误差为0.379 mm,误差综合评价为0.414 mm,精度较经典开源软件COLMAP提升了20%。该方法为空间操作自动化提供了技术参考,进一步推动了三维重建在相关领域中的应用。

摘要：红外运动目标的轨迹预测在车辆、行人监控和天基遥感探测等军民用领域有着广泛的应用。当目标的相对运动速度较高时,受读出速率及积分时间固定的影响,传统全视场成像信息获取方法所得的目标轨迹点稀疏,难以满足目标轨迹预测的精度要求。针对以上问题,提出了一种基于动态开窗的快速运动目标信息获取方法。首先对观测区域进行全视场成像,捕获到运动目标后,对目标及其邻域开窗以提高成像帧频。通过分析探测场景辐射特性对系统工作参数的影响获取判别矩阵,实现开窗参数的动态调节,从而提升目标轨迹点密度。最后利用目标轨迹预测结果更新开窗位置以实现对单目标的全视场覆盖监测。实验结果表明,对于中波红外演示系统,与全视场成像信息获取方法相比,该方法将系统获取的目标轨迹点密度提高了16倍,系统轨迹预测精度提升了2.6倍,且所需的数据传输带宽降低了25%。该研究可为智能化红外感知系统的设计提供有益参考。

摘要：过渡金属硫族化合物(TMD)薄层仅改变几何形状(如层厚)就可调节带隙、电子亲和势和费米能级,使器件设计更灵活。但因缺乏费米能级排列信息,TMD同质/异质结器件常因未知的能带弯曲而偏离预期。利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)表征了TMD同质/异质结,结果显示,Mo S_(2)和Mo Te_(2)同质结的费米能级随层厚增加向本征费米能级移动(背景掺杂浓度降低),而Mo Te_(2)/Mo S_(2)异质结中探测到宽耗尽区和强光响应,同时给出表面污染(分子尺度)对单层TMD表面电势的影响。上述发现将在器件设计中帮助精准堆叠范德华(vdW)层。

摘要：受通信能力低、能源不足等限制,祝融号火星车有效载荷科学探测需提高探测效率,以有限资源获取尽可能多的有效探测数据。祝融号火星车的巡视探测科学任务着眼于火星局部地区,包括火星车行驶时载荷探测和火星车停止时定点就位载荷探测两个主要工况。统筹考虑祝融号火星车移动能力、通信能力、能源能力、热控能力等约束,合理划分工程活动和科学探测活动可用的资源,协调使用火星车的桅杆和移动系统,优化组合各载荷工作模式,设计了高效载荷探测模式。该探测模式与基于工作模式表的自主探测控制方式相结合,解决了资源受限情况下的多载荷协同探测难题。祝融号火星车有效载荷系统圆满完成了预期探测任务,设计的科学探测模式全部得到在轨验证。结果表明这些模式设计合理有效,满足安全、自主、高效开展科学探测的需求。

摘要：本文对基于带间级联结构和谐振腔结构的中红外发光二极管进行了仿真和设计。在传统带间级联发光二极管的基础上,从器件外部引入分布布拉格反射镜(DBR)谐振腔结构,形成谐振腔带间级联发光二极管。对谐振腔参数进行仿真优化,包括DBR周期数、谐振腔的腔长、有源区在谐振腔中的位置等。结果表明,使用单周期ZnS/Ge DBR作为谐振腔上反射镜的器件输出功率最大,有源区置于谐振腔内部电场强度波峰处时,器件的输出功率最大,三级谐振腔带间级联LED器件的输出功率与55级无谐振腔器件输出功率相当,其光束发散角的半峰全宽可以从92度减小到52度。结合已生长的5级带间级联LED器件的测试结果,增加谐振腔结构后的仿真结果表明,峰值波长的辐射强度增强11.7倍,积分辐射强度增强5.43倍,光谱的半峰宽变窄6.45倍。

摘要：低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合,需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明,腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小,但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导,并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。

摘要：针对卷积神经网络在嵌入式系统需要耗费大量计算资源、计算复杂度高等问题,提出一种基于ZYNQ系列FPGA的加速方法。通过HLS工具对卷积神经网络加速器进行设计,提出相邻层位宽合并和权重参数重排序的策略实现数据传输的优化,利用卷积分解、并行展开充分发挥FPGA并行计算的优势。为验证卷积神经网络加速器的加速效果,将YOLO目标检测模型进行部署。实验结果表明,在PYNQ-Z2上达到了39.39 GOP/s的计算性能,是intel i5-2400 CPU的3.4倍,是ARM-Cortex A9 CPU的147.5倍。在相同FPGA平台上与之前的工作相较也有更高的性能。

摘要：片上集成数字化是红外焦平面的主要发展方向之一,其关键技术是在读出电路内部集成模数转换(ADC)模块。针对线列InGaAs焦平面的数字化需求,采用了一种基于非二进制的冗余位SARADC设计方案。整个读出电路包括读出电路单元和模数转换单元。读出电路单元采用的是电容跨阻放大器(CTIA)结构,其结构线性度好,注入效率高;模数转换单元采用的是SAR ADC,其结构简单,功耗低。文章采用非二进制校准的方法对CDAC模块进行设计,通过在电容阵列中插入冗余位来提高ADC的转换速度和精度,并使用下极板采样技术来提高采样精度。在0.18μm CMOS工艺模型下,完成了14 bit的SAR ADC的设计。仿真结果表明:在采样率为1 MS/s条件下,SAR ADC的信噪比(SNR)为74 dB,有效位数为13.4 bits。

摘要：带间级联红外探测器可以利用多级吸收区级联的方式实现高的工作温度,但不同的吸收区厚度设计方式会使得器件在不同级数吸收区中出现光生载流子的不匹配现象,从而对器件量子效率造成影响。为更好地理解带间级联探测器的级数和吸收区厚度对量子效率的影响,对基于InAs/GaSb II类超晶格的带间级联探测器进行了变温测试,并基于多级光电流的“平均效应”建立了工作在反向偏置电压的量子效率计算模型,通过与实际测试的量子效率对比,发现在低温条件下实验数据和计算结果拟合一致性较好,验证了多级带间级联探测器中基于内增益机制的光电流平均效应。但在高温条件下,实际的光电流低于“平均效应”的理论计算结果,这可能是由于高温下少数载流子寿命变短,在吸收区和弛豫区界面处存在光生载流子的复合机制。

摘要：针对云层背景下红外小目标检测难、可用数据集少的问题,提出了一种基于混沌预测的检测方法。首先从云层背景的空间混沌特征出发,采用径向基函数神经网络设计了混沌序列的预测模型,并利用遗传算法优化网络参数,提高预测精度。然后利用预测模型对图像像素序列的预测值与实际值之间的预测误差,实现了小目标检测。最后通过实验验证了上述算法的有效性,对测试样本的检测率为86.7%,虚警率为0.86%。