高空钠激光导星的制备与成像研究

本文在首先分析了高空钠层光谱特性和激光光谱的基础上,提出要获得最大激光导星回波信号,激光频率与钠原子频率应满足的匹配关系.采用智能化激光锁频的方式实现了钠层激光导星的制备,采用成像望远镜和单反相机,获得了钠层激光导星图像.同时,借助于激光雷达这一有利工具,获得了钠导星制备与成像中的激光能量、回波光子数等重要参考数据.     

自适应光学人造钠导星对激光能量的要求

通过政论分析和计算，从聚焦非等晕性和导星对天空覆盖区域两个方面对两类主要的激光导星，即瑞利导星和钠导星的性能进行了比较，表明钠导星明显优于瑞利导星。重点讨论了钠导星激光能量与自适应光学远镜口径及希望达到的校正精度之间的关系，所和结果很好地解释了不同献报道的数据有很大差异的原因。     

光子噪声受限的波前传感器的实验研究

以自适应塑远镜技术中应用最广的哈特曼(Hartmsnn)型波前传感器为例,利用光子计数技术对单孔径望远镜在光子噪声受限条件下所能探测到的目标星等极限、探测灵敏度极限以及探测速率极限等基本问题作了实验和理论研究。结果表明,利用文中所述的刀口式哈特曼波前传感器,在光子噪声受限条件下,在1ms探测时间内,在波前误差探测灵敏度为十分之一波长的情况下,可探测到八等星目标。为了在光子计数技术基础上准确标定实验目标的星等,研究分析了进入波前传感器的光通量与探测到的对应光电子通量之间的关系,给出了计算模式、计算机模拟结果和实验结果。     

规则泵情况下激光的光子数分布

利用光子激光表象推导了泵噪声被抑制情况下的激光的光子数分布。它表明,在以往利用光子数表象计算光子数分布产生风几率的原因并不在该表象本身,而是因为截断了主方程所造成的。并在不截断主方程的基础上,导出了规则泵及原子自发辐射被抑制的激光系统的光子数分布的特征函数及分布函数,特征函数可被用来很方便地求解光子数分布的各阶矩。这一方法可推广到不完全规则泵和考虑原子自发辐射的情况。     

X射线显微成像中的光子统计噪声分析

光子统计噪声是X射线显微成像中影响图像质量的主要因素之一,它对图像质量的影响一般用信噪比来描述.研究表明,X射线显微图像的信噪比随着入射光子数的增加而增加;但由于X射线会对样品带来损伤,所以实验中要求尽量减少入射的X光光子数.但是传统的基于经验数据的罗斯判据并不能给出客观的答案,特别对经过图像减影处理的带噪图像,罗斯判据并不适用.这里提出"区分概率"的概念对罗斯判据进行分析和改进,有助于找出所需最小入射光子数.将区分概率运用到图像减影法中进行模拟,求出此图像处理方法下所需最小入射光子数.最后得出区分概率在0.4时是图像中物体与背景部分得以区分的一个较合理阈值的结论.     

规则泵情况下激光的光子数分布

利用光子数表象推导了泵噪声被抑制情况下的激光的光子数分布．它表明,在以往利用光子数表象计算光子数分布产生负几率的原因并不在该表象本身,而是因为截断了主方程所造成的．并在不截断主方程的基础上,导出了规则泵及原子自发辐射被抑制的激光系统的光子数分布的特征函数及分布函数．特征函数可被用来很方便地求解光子数分布的各阶矩．这一方法可推广到不完全规则泵和考虑原子自发辐射的情况．     

空间目标光子数密度对斑点成像的影响

空间扩展目标斑点成像的质量受到短曝光像中光子密度的限制.通过有限光子数短曝光像的模拟,对短曝光像频谱信噪比进行了计算,研究了有限光子数下大气光学系统传递函数的估计方法,光子数有限时目标振幅谱和相位谱中的有偏项影响,点源目标恢复图像的信噪比和动态范围.实验结果表明,根据斑点成像系统的参数,可以定量地确定光子密度、短曝光像数目和恢复图像的质量(分辨率)之间的关系.     

飞秒激光作用下单晶硅的吸收系数和烧蚀阈值

理论计算飞秒脉冲激光作用下,单晶硅的吸收系数和烧蚀阈值.当激光强度范围在1013~1014W/cm2之间时,详细分析了2个光子的吸收在等离子体形成过程中产生的重要作用,发现当等离子体数密度超过传统意义上的临界密度时,须采用薄膜光学的几何矩阵方法来计算单晶硅表面的吸收系数.在此基础上,依照材料的静电烧蚀机制计算单晶硅的烧蚀阈值,结果和实验数据符合的较好.     

光子自由程与宇宙环境的推测

光子在空间中传播会受到物质微粒的影响.考虑光子受物质微粒干拢的因素,在计算其经过一段位移所用的时间时就不能简单的按照匀速直线运动处理.自由程则可反应光子运动时受干扰程度,从而计算出光子通过一定位移所用的准确时间.在本篇文章中,我会根据宇宙中平均电子密度与自由程的概念来详细的推导出在宇宙中光子自由程与宇宙标度因子的关系式.并且,在假定宇宙大爆炸理论正确的前提下,我会将宇宙不同阶段的已知数据带入推导出的公式,对早期宇宙、现阶段宇宙做出一些数据推测,其中包括自由程、光子从其中心出发至其边缘所用时间等.之后将二者的数据与太阳数据进行对比,从而得到一些关于宇宙发展的结论.     

分形维数计算程序的设计及其应用

分形维数能够表征自然形态的某些特性,通过对原始数字图像的分析和研究,采用适当的处理方法,将数字图像转化为分形图像,并根据分形图像计算分形维数.利用Visual Basic(简称VB)完成了基于Windows平台的分形维数计算程序的设计,并以直线、矩形、康托尘、科赫曲线等分形图形对其进行了检验.在此基础上,利用该程序对一些分形图像进行了研究.     

适用于嵌入式星敏感器的导航星定位算法研究

介绍了星敏感器的基本工作原理,分析了恒星能量在星图的分布特点,结合星图的特点提出了嵌入式星敏感器导航星点识别定位方法。按照处理顺序,阐述了导航星阈值确定、连通性分析和内插细分等其中各步骤算法。并用星敏感器通过导航星角距标定新方法对该方法进行了定位精度检测,取得了较为满意的结果。     

二维精简索引分层导航星库的构造

提出二维精简索引分层导航星库的构造方法。该方法把导航星分为局域亮性和局域暗星，以局域亮星为主构造星三角形，从而减少了存储三角形的数量；对星三角形进行二维精简索引，以提高检索效率、节约比对时间；通过参数的不同选择，可以转换为其他类型的导航星库。二维精简索引分层导航星库与分层星识别方法相配合，具有存储空间较少、识别速度较快的优点，适用于视场较大、探测星等较低的第2代星敏感器。     

导航星三角形分类选取算法研究

为减小星三角形的冗余度,生成三角形数量最少、分布均匀性好的导航星三角形信息表,提出了一种以支持向量机为基础的导航星三角形选取优化算法．该算法通过一种以统计学习理论为基础的支持向量机寻求最优决策分类面,在由导航星表所生成的三角形中提取导航星三角形．实验结果表明,本算法所生成的导航星三角形表中的星三角形数量少,所需存储空间小,空间分布均匀性良好．     

用于自适应光学的钠导星激光器研究进展

 自适应光学技术在大型地基光学天文望远镜发展中扮演越来越重要的角色,589 nm钠导星激光器是此技术的关键。按产生方式的不同,综述了染料钠导星激光器、全固态钠导星激光器和光纤钠导星激光器,重点从激光产生难度与导星回波效率等方面对不同运转模式的全固态钠导星激光器进行了比较与分析。与连续波运转的钠导星光源相比,以微秒脉冲方式运转的钠导星光源可以采用时间选通机制提高钠导星成像精度,为自适应光学的校正提供了优良的信标。     

瑞利导星和钠导星共用的多层波前探测技术

目的 提出一种对分层大气湍流所引起的波面畸变进行有效探测的技术。方法 假设大气湍流主要集中有两薄层中,用同一束发射激光通过时间选通既产生钠导星,又产生瑞利导星。前可探测两层湍流引起的光波波前总畸变后,后则用于探测低层湍流单独引起的波面相差,建立这些畸变量之间的耦合方程,并进行求解。结果 得到高层湍流单独引起的波前畸变。结论 用这种方法可以方便地探测两层大气湍流所引起的波面畸变,从而为分层校正宽     

Brightness Independent 4-Star Matching Algorithm for Lost-in-Space 3-Axis Attitude Acquisition

Introduction Star referencing gives the highest accuracy for space- craft attitude determination. Such instruments are known as star trackers or star sensors[1]. The fourth generation star trackers, charge-coupled device (CCD)- based autonomous star track…     

一种基于模式匹配的自主星图识别算法

为便于星光定姿系统在线应用,提出了一种新的基于模式匹配的自主星图识别算法. 该算法首先建立了一种新的星模式描述方法,然后用该模式描述方法建立观测星的模式和导航星模式数据库,最后通过观测星模式与导航星模式数据库进行匹配,完成星图识别. 试验结果表明,该星图识别算法与传统的算法相比,对观测位置误差具有更好的适应能力,需要的存储空间更少,计算速度更快.      

一种星图中星的提取方法

在分析星图中的星像和小目标图像中的小目标像的共性的基础上，提出了一种将高通滤波和动态阈值相结合的星图中星的提取方法，来完成星图处理过程中较为耗时的星图提取工作．即滤波后先确定阈值，再通过高通滤波提取图像的候选点，由于虚假目标太多，需要通过动态阈值对候选点进行二次提取．仿真结果表明：这种方法与矢量法相比，当不给星图加背景噪声时，两种方法提取精度相当．一旦给星图加上噪声，矢量法的提取精度迅速下降，提出的方法的提取精度远远高于矢量法，而提取时间却与矢量法相差无几．因此提出的方法表现出较强的抗噪能力。     

基于陆标敏感器对星敏感器在轨标定算法研究

基于陆标敏感器,针对星敏感器系统常值误差进行了在轨标定算法研究.利用陆标敏感器经图像匹配识别得到一系列特征点坐标,与基准图像相应特征点坐标经过比较,将最小二乘最优估计值作为量测,应用卡尔曼滤波算法,设计了星敏感器在轨标定模型,并进行了数学仿真,仿真结果表明该算法可以在轨准确标定出星敏感器系统常值误差.