激光雷达中含时截面引起的时差和成像失真研究

基于激光辐射理论,推导了单像素激光脉冲测距中与时间相关的激光反射横截面关系式. 在高斯基模强度分布、高斯时间分布及平面反射的近似条件下,研究了含时截面引起的反射脉冲形变及时间测量时差,给出了误差的解析解. 针对脉冲测距的激光成像雷达,对时差导致的图像失真,给出了相应的仿真结果. 结果表明,时差随激光脚印面积和反射倾角增加而增加,随激光脉宽的增加而减小,其带来的成像失真变现为图像形变和方向性差异两种典型现象.      

星载激光测高仪海面回波的仿真与分析

星载激光测高仪发射的1 064 nm波长激光被波动海洋表面反射,系统接收的时间波形与瞬时海面波浪分布相关。而海面波浪又直接受海面风速影响,因此可以通过观测激光测高仪回波变化监测不同风速下海态变化。本文依据激光雷达方程,利用蒙特卡洛法模拟不同风速下的海面波浪分布,通过光线追击建立海面回波波形仿真器;以地球科学激光测高系统(geo-science laser altimeter system,GLAS)参数为输入,仿真得到不同风速下的海面回波:发现当海面风速在3~10 m/s之间时,回波呈单峰高斯波形,与GLAS发布的实际回波相符;且回波脉宽,以及有效能量反射率(即有效回波能量与发射能量之比)与实测参数误差小于10%。进一步分析可知,回波特征参数与海面风速之间存在显著关联,为利用激光测高仪大规模精确反演海洋表面风速奠定了基础。     

前置反射器比色高温计的研究

研究了一种改进的比色高温计测量表面温度,测量范围为600~1200℃.将半球型镀金反射器置于比色高温计上,利用多次反射效应,可缩小两个接收波长的有效发射率之间的差异,从而减小比色高温计误差.研究了反射器对焦情况下的辐射特性,推导出有效发射率的表达式.为避免反射器对被测面温度场的破坏,设计了一套快速测量装置,每次测量需时0.7s.为验证其准确性,制作了平片热电偶,直接测量平片热电偶的表面温度.结果显示,与平片热电偶相比,测量误差小于1.1℃.     

一种X波段全向雷达角反射器阵列设计

基于圆形角反射器为阵列单元进行环形组阵,提出了一种X波段全向雷达角反射器阵列的可行性设计方案。为了减少该全向角反射器阵列的径向空间占用率,采用了上下两层环形阵组阵且将两层环形阵相邻单元等角度间隔交错布置的方式。在理论综合与方案优选的基础上,进行了三维电磁软件仿真设计与分析。仿真结果表明,所设计的雷达角反射器阵列的方位面全向性优良且在X波段雷达散射截面(RCS)均大于2000m~2,可满足实际工程使用需求。     

星载红外与微波多源遥感数据提取长江口淤泥质潮滩水边线信息

河口水体通常含沙量较高,悬浮泥沙影响淤泥质潮滩水边线信息提取的精度.以长江口九段沙淤泥质潮滩为试验区,提出用星载红外和微波多源两通道遥感数据进行水边线信息提取.试验分析表明,以星载反射红外数据为主,辅以热红外数据或微波数据组合,进行淤泥质潮滩水边线信息提取是十分有效的方法.最后,根据提取的长江口九段沙水边线信息,采用水边线高程遥感反演技术,对九段沙面积动态变迁进行了定量评估.     

基于模式匹配法的布拉格光栅仿真研究

应用模式匹配法对不同结构参数的布拉格光栅进行了计算,讨论了折射率差、周期结构长度等参数对其滤波特性的影响,同时对布拉格反射器和布拉格滤波器进行了仿真模拟.数值模拟结果表明当折射率差增大时布拉格光栅的反射带宽增大,而当布拉格光栅的周期长度增加时反射峰值增大.     

可见光通信中白光LED 阵列光源的光功率分布研究

本研究提出了一种在考虑室内反射光影响条件下白光LED阵列光源的辐射模型,并对光辐射功率分布进行软件仿真,仿真结果表明室内一次反射脉冲和二次反射脉冲对光功率分布的影响是很大的。继而在考虑反射光的情况下,通过计算和仿真,给出了白光LED阵列的内部LED灯的分布和阵列之间的最佳位置分布。     

线接触副球墨铸铁表面激光织构对摩擦学特性的影响

为研究线接触情况下激光表面织构对球墨铸铁摩擦学特性的影响,采用调Q半导体泵浦YAG激光器,利用单脉冲同点间隔多次激光加工工艺,对球墨铸铁试样端面进行表面织构化处理.制备出4种不同深度、不同面积占有率的环形阵列分布微凹腔,并在滚滑复合运动的圆柱销与圆盘端面线接触式摩擦磨损试验机上,进行摩擦学试验.结果表明:在相同试验条件下,与光滑试样进行对比,微凹腔试样表面具有较好的减摩效果;对不同深度及面积占有率的微凹腔试样进行摩擦性能试验,结果显示:均存在优化设计值使得织构化表面的摩擦因数最小,并表现出良好的抗擦伤性能.     

材料涂覆非正交金属二面角反射器的后向散射

利用物理光学法计算任意入射方向下材料涂覆非正交金属二面角反射器的后向散射,考虑了1次、2次和3次反射的贡献.通过对材料参数以及二面角的合理优化,可将金属正交二面角反射器的后向RCS减小至期望的水平.与矩量法的计算结果比较表明,该方法可以较好地预测二面角反射器后向RCS的变化趋势.     

菲涅尔区修正抛物柱面反射器聚焦的极化特性

在抛物柱面反射器上进行一维菲涅尔区相位修正结构设计,可以构成一类新型的点源馈电反射器.为此用物理光学法导出该反射器对任意斜入射平面形成的聚焦场分布,分析了其共极化及交叉极化特性.     

金属目标表面的反射激光偏振特性

 针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真.通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能.     

一种“风车”形单元平面反射阵列天线的设计

为了改善反射阵列单元相位特性曲线的线性度,扩大相位补偿的覆盖范围,采用了一种新型的反射阵列单元,即在传统的反射阵列单元上方加上一层介质匹配层.仿真结果表明,相比传统的设计方式,新型反射阵列单元的相位特性曲线线性度得到明显改善,相位补偿实现了0°～360°的完全覆盖.本文中固态等离子体(GaAs)代替金属工作,利用固态等离子体的可重构特性设计了一款具有动态波束扫描的平面反射阵列天线,反射主波束的方向分别达到了预期设计的15°、20°和25°,并且每个天线的副瓣和主瓣都相差了至少10 dB以上.通过动态调节固态等离子体的激励状态,即改变反射阵列单元的谐振结构,可以实现空间波束扫描.     

CFRP板胶接结构传热性能的数值模拟

应用ANSYS有限元分析研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)格栅反射器中对接和插接典型胶接结构形式的稳态传热特性,并对环氧树脂添加氧化铝、氮化硅、石墨烯等高导热材料对传热的影响进行了对比分析.结果表明,随着环氧树脂胶热导率的提高,胶接界面热阻减小,胶接部位温差减小,温度分布均匀性更高.此工作为有效预测固面反射器在轨运行状态的温度分布和热变形大小提供了研究基础.     

激光分子束外延法制备Fe纳米阵列结构

采用阳极氧化铝箔的方法制备了孔径分布均匀的阳极氧化铝(AAO)模板,然后通过激光分子束外延(LMBE)的方法在这些孔洞里生长有序铁纳米阵列,根据控制生长的条件,生长出纳米线、纳米管,以及高度有序的量子点阵列,甚至得到纳米复制的新的复形模板.实验发现,虽然LMBE系统本身的高度可控性是这些不同类型的有序纳米阵列的前提,但不同材料在模板纳米孔洞里的不同生长趋向以及生长模式是探索可控生长的决定因素.这些可控参数的深入探讨为纳米阵列材料在微器件和纳米复制领域将有更直接的实际意义.     

双层局部非对称光栅的偏振无关宽带反射

为了满足光通信与传感系统发展对光反射器的偏振和带宽的性能要求,将局部非对称光栅与正交串联反射排布方式相结合,实现了具有超宽反射带宽的偏振无关反射.首先,基于局部非对称结构,在TM模式下使得光栅的四个泄露模式能够分布在更宽的光谱上,从而实现了反射率大于98%的宽达469 nm的单偏振超宽带反射.其次,利用正交串联排布方式90°的旋转对称性,设计形成双层光栅反射,在反射率大于97%时获得了492 nm的偏振无关宽带反射.最后,对串联光栅之间的间距进行了探讨,结果表明:非对称串联光栅不仅在大间距和特定的小间距下能够实现宽谱偏振无关的反射,考虑间距的改变,还可应用于光滤波器和光传感器等方面.     

利用卫星激光测高分析SRTM数字高程模型的精度

本文利用星载激光测高数据分析并评估了SRTM的精度.以美国北部SRTM数据为例,详细地分析了不同植被覆盖率.不同地形起伏下两者之间的差异,并给出了差异的统计结果.同时揭示了植被覆盖、地形起伏对SRTM获取地形数据的影响.     

基于激光探测技术的坦克目标识别方法

对激光探测技术的目标识别及定位方法进行研究.根据近场目标激光反射方程,结合典型的弹目交会条件,从理论上给出了坦克的激光反射特性;分析了激光探测的主要干扰,提出了判别反射脉冲幅度和脉冲个数的信号识别准则;采用统计分析方法,建立了坦克激光信号幅度直方图.在此基础上,结合探测概率制定幅度门限,根据定位要求及目标尺寸,分析了脉冲个数门限的确定方法.仿真结果表明,所设计的探测识别系统能有效判别坦克目标,并能对目标进行定位,实现对坦克顶装甲的精确打击.     

一种激光辐照下光伏阵列最大功率点追踪办法研究

激光无线电能传输（LPT）技术既具有能量密度高、设备体积小等优点,又具有传输效率偏低的不足。针对激光无线电能传输系统中光伏阵列的光电转换效率低这一问题,从光伏阵列的电气连接结构、高斯激光能量分布简化模型入手,得出激光辐照下光伏阵列GMPP的分布规律,并用改进的恒定电压法完成最大功率点的追踪,最后在MATLAB/Simulink中对GMPP的分布规律和改进的恒定电压法完成最大功率追踪进行仿真验证。结果表明,激光辐照下改进恒定电压法0.07 s完成了光伏阵列最大功率点追踪,并且不会因陷入局部极值点而失效。     

菲涅尔区修正抛物面柱面反射器聚焦的极化特性

在抛物柱面反射器上进行一维菲涅尔区相位修正结构设计,可以构成一类新型的点源馈电反射器。为此用物理光学法导出该反射器对任意斜入射平面形成的聚焦场分布,分析了其共极化及交叉极化特性.     

司轴与圆柱布喇格反射器的比较及波纹槽周期对反射率的影响

对同轴布喇格反射器与圆柱布喇格反射器的比较研究表明,同轴布喇格反射器具有模式选择性更好、几何尺寸更大的优点。数值模拟研究结果显示,当同轴布喇格反射器内外导体柱波纹槽周期相同时,反射率获得最优效果。