摘要：激光外差干涉测量是非接触振动探测的重要手段,随着探测目标距离拓展,人们对激光测振仪能量利用率和测量分辨力提出了更高的要求.基于菲涅耳衍射积分、光纤耦合等相关理论,建立了收发一体式光纤激光测振仪光场传递模型,并基于散粒噪声受限假设,提出粗糙目标回光情况仪器噪声基底评价方法.结果表明,收发望远镜焦距和口径共同决定系统能量利用率分布情况,并进一步影响仪器测量分辨力.针对激光波长为1550 nm,光纤模场半径为5μm,对准距离为1 km的典型应用场景进行数值仿真实验,收发透镜最优F数为3.3,验证了模型的正确性,仿真结果可作为光纤激光测振仪、激光测风雷达等收发镜头设计的依据.

摘要：提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,将分段多模干涉波导的总长度缩短为普通配对型多模干涉波导结构的1/3.采用三维有限时域差分(3D-FDTD)工具对建立的模型进行分析和优化,结果表明所设计的MMI型双工器具有较低的插损和较高的工艺容差性,在980 nm处插损为0.4 dB,1550 nm处插损为0.8 dB,消光比均优于16 dB.该器件在1550 nm波长周围的1 dB带宽达150 nm,在980 nm波长周围的1 dB带宽达70 nm.文中设计的多级干涉结构极大地降低了MMI器件的设计难度并缩小了980/1550 nm波分复用/解复用器的整体尺寸,有望应用在片上集成的掺铒波导放大器和激光器领域.此外,不同多模干涉机制级联的设计思路为分离两个中心波长相隔较远的光信号提供了技术参考,在通信波段和中红外波段波分复用/解复用器件上具有潜在的应用价值.

摘要：目前,多光谱探测技术,尤其是采用快照成像技术的多光谱探测器,在农业监测、环境评估、资源勘探等领域的应用受到重视。其能够同时捕获多个不同波段的图像数据,提供丰富的空间和光谱信息。然而同时,其数据采集和处理的效率面临挑战,尤其是在需要实时数据采集和稳定性的场景下。本文提出了一种优化数据处理算法和硬件设计的方案,通过减少数据处理过程中的地址轮询操作,降低对CPU资源的依赖,从而提高数据处理效率和系统的实时性。核心技术包括采用瑞芯微电子的RK3399Pro处理器。该处理器具有低功耗、高性能的特点,以及强大的神经网络处理单元,支持Caffe、TensorFlow等主流模型。通过改进的二维图像加速处理方案,实现对快照式多光谱探测器采集的多波段混合数据的高效处理,能够显著提高探测器的实时性,从而为多光谱成像技术的实时和高稳定性要求场景提供强有力的支持。

摘要：本文针对临近空间探测过程中的载荷数据的实时存储问题,提出了一种适用于临近空间高空浮空器的高速、可靠、大容量数据存储系统,主要用于处理载荷服务舱内接收的图像视频和科学数据。该系统采用多模块存储方案,满足前端信号传输需求,同时可以根据上位机指令实时下传部分实验数据。数据存储系统进行了结构标准化、模块化设计,支持串口通信、CameraLink相机和监控相机数据采集,并将载荷数据存储到固态硬盘,以满足探测过程中的任务需求。

摘要：为了提高自主水下航行器(autonomous underwater vehicles,AUVs)末端光学导引回收定位精度,本文首次将深度网络引入基于多象限测角的AUV光学导引定位位置解算任务中,提出了基于多分支回归网络的AUV光学导引定位方法.建立了水下光学导引定位系统的物理几何关系,研究了多分支结构的位置解算回归网络,设计了数据驱动的多维度定位约束训练方法,搭建了基于多象限测角的AUV光学导引定位硬件系统,实现了光学导引硬件与算法的一体化设计.利用AUV搭载的多象限光电探测器,采集回收站–导引灯偏角数据,将该数据作为系统输入,能够实时获取AUV与导引灯的相对位置坐标.仿真结果表明,本文方法的单次坐标解算平均耗时5.650 ms,误差解算均值为58.292 mm@0.8~20 m,标准差为43.347 mm@0.8~20 m,最佳误差解算均值达7.107 mm@2~3 m.经海试验证,本文方法的位置解算速度和精度能够满足AUV末端光学导引回收需求.与现有光学(视觉)导引方法相比,解算速度更快,算力功耗需求低,能量消耗少,为AUV完成能源补充、数据传输、指令下达等任务提供了可靠的技术路线.

摘要：本文设计了一种以双Amici棱镜为分光元件的成像光谱系统,该系统主要包括前置望远物镜、编码板、双Amici棱镜、准直镜和成像镜.此类光学系统可以获得很高的衍射效率,相比于狭缝结构的成像光谱系统,该光谱仪为两维空间扩展的视场,无疑增加了设计难度.后期的数据反演算法对一次像面编码板的成像效果过于依赖,基于此,对光学系统的像差校正提出了更高的要求.本文设计、分析了基于双Amici棱镜的成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统.前置望远物镜的设计为像方远心,MTF在39线对处,达到0.8,成像质量良好.创新性的将前置望远物镜倒置用做准直系统.全系统各个波长在39线对处的MTF值均在0.65以上.对室外目标景物进行推扫成像,从获得的成像数据判断,本文设计的编码孔径成像光谱仪原理可行,衍射效率高,全视场成像质量良好,全谱段光谱数据可信.

摘要：基于滑翔式微型飞行器(micro gliding air vehicle,MGAV)的布局、投射及飞行特点,分析并优化其在不同任务需求下的一般轨迹特性。首先,概述了此种MGAV的设计过程及总体参数;接着,基于一般意义的飞行器平面运动模型,推导出平衡滑翔初始投射条件,并结合实际投射装置参数推导真实初始投射条件。进一步分别比较了在这两种投射条件下的无约束最远射程轨迹特性,真实滑翔比平衡滑翔在射程上减少约5 km。然后,分析了此种飞行器可能存在的任务需求,采用高斯伪谱法得到在过程约束及终端约束下最长滑翔时间及保证滑翔时间及滑翔距离同时最长2种目标函数下的最优滑翔轨迹。第一种目标下,优化后航时和无控滑翔相比可提高约8 min,但是和理论最远射程136 km相比缩短20 km。第二种目标下,在最远射程维持不变的同时可使航时提高约2 min。最后,将优化轨迹的控制变量带入到动力学方程积分进行可行性验证。研究结果表明,基于高斯伪谱法的轨迹分析是一种高效可行的轨迹优化策略。

摘要：针对平流层飞艇光伏能源系统设计中涉及的薄膜太阳电池布设量及储能电池容量确定的问题,提出一种计算方法。基于该方法,建立太阳辐射物理模型和实体飞艇四边形网格划分几何模型,分别针对太阳电池布设量最少或能源系统总质量最小两种目标要求设计能源系统的总体参数,并对算例飞艇进行仿真计算。结果表明,利用该方法可方便地确定出平流层飞艇光伏能源系统的总体设计参数。

摘要：介绍了作为机载激光雷达关键部件的激光扫描仪模块化设计方法和各模块主要功能。为实现激光扫描仪的小型化、轻量化目标,设计了四面棱镜作为扫描部件,分析了工作距离与光学口径的对应关系并基于探测器参数设计通光口径,采用光纤激光器作为光源有效减小了扫描仪的尺寸和功耗,并设计了准直系统对出射激光进行整形。在16 m距离和293 m距离的定点测距地面测试中,轻小型激光扫描仪精度可达到5 mm和18 mm,最后介绍了搭载轻小型激光扫描仪进行的飞行实验结果。

摘要：为了限制多光谱相机中滤光片与探测器靶面之间存在的光谱混叠区域的大小,提高像元利用率,详细设计了滤光片阵列.不同于在轨运行时的状态,实际地面实验测试时滤光片阵列承受较大的内外压差,面型发生变化,可能对多光谱相机成像质量造成不良影响.根据有限元分析方法详细分析了滤光片阵列在这种情况下的变形,利用Zernike多项式拟合形变面型附加于Zemax中原滤光片阵列面型上,考察多光谱相机光学系统调制传递函数的变化.结果表明:在内外压差的作用下,系统调制传递函数未出现明显变化,可以忽略滤光片阵列表面变形对多光谱相机光学系统成像质量的影响.