凝视光电成像系统猫眼回波特性的理论与实验研究

以惠更斯-菲涅尔衍射公式为基础,推导了猫眼系统的回波光场,并以二维光栅作为凝视光电成像系统的焦平面器件进行理论计算和实验验证.分析了光阑孔径对回波图像与焦平面器件调制之间相关性及空间截止频率对猫眼回波的影响.结果表明:随着光阑孔径的减小,回波图像信息减少,与焦平面上光斑的相关性降低;随着光阑孔径的增大,光栅干涉形成的次级光斑逐渐出现在回波图像中,回波图像也由于各级光斑的干涉变得复杂,对应的空间频谱变化反映了各级光斑的交叠情况.该研究对利用回波特征用于凝视光电成像侦察设备实施激光主动探测具有实际应用价值.     

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采用轨道受限运动方法研究了极区夏季中层顶区域的尘埃粒子电荷数与尘埃粒子半径。利用尘埃等离子体充电理论,建立了尘埃粒子充电方程模型,得到尘埃粒子充电时尘埃电荷数和半径的比值。然后结合ECT02实验数据,分析了发生极区中层夏季回波现象时极区中层顶区域尘埃粒子电荷数和半径的比值,并得到尘埃粒子的半径以及尘埃粒子所带电荷量。结果表明,极区中层顶区域的尘埃粒子平均所带电荷不到一个,它的半径约为20nm。     

斜程大气湍流中激光回波的闪烁指数

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU-R大气折射率结构常数模型,考虑内尺度及从发射机到目标和从目标到接收机双斜程路径影响的条件下,应用修正Hill湍流折射率起伏功率谱,对反射器目标激光回波闪烁指数进行了研究。推导了回波闪烁指数随菲涅耳率的变化关系,数值分析了不同内尺度、传输距离、激光波长以及目标高度对回波闪烁指数的影响。结果表明：内尺度和目标高度对回波闪烁指数的影响要远大于波长和传输距离的影响。     

多输入多输出与时反联合的波导声呐有源目标定位

为了提高对浅海静止小目标的探测能力,提出了将多输入多输出和时反处理相结合的波导声呐处理框架。利用收发合置垂直阵,假设目标为点目标,每一个阵元轮流时反发射正交信号照射目标,整个阵接收对应的目标回波。当所有的阵元发射正交信号结束以后,对所有接收的目标回波数据进行分集处理,然后与时反发射驾驶向量做匹配滤波完成对目标的定位。分时发射策略克服了水声信道时延扩展和多普勒扩展导致常规多输入多输出处理接收端不同回波信号分离的困难。采用物理时反发射和数值时反接收聚焦,有助于抑制混响、提高回混比。数值仿真和波导水池实验结果表明多输入多输出时反处理较常规的有源匹配场处理以更高的精度对波导中的目标进行定位。     

不同介质中超声波传播速度测量方法之比较

基于共振干涉法、相位法和反射回波法测量了空气和水中超声波的传播速度,比较了三种方法的优缺点,共振干涉法和相位法可测量气体和液体中的声速,反射回波法可测量液体和固体中的声速;相位法误差最小,共振干涉法误差相对较大。共振干涉法研究了示波器接收的交变电压随传播距离的变化规律,计算得空气和水中超声波的损耗系数分别为0.01381、0.01829,超声波在水中的损耗较大。使用Origin软件直线拟合,对实验结果进行分析和评价。     

基于相似度评估的激光雷达回波场景生成优化

基于三维场景构建和激光散射原理的激光雷达回波场景生成,可被用于模拟真实场景的激光回波特性,是激光阵列探测器性能测试的重要手段.为了高效地生成具有高仿真精度的动态场景,构建了由激光回波场景仿真相似度和场景计算耗时组成的采纳度并将其作为评价函数,实现了对激光回波场景空间网格划分数的优化.针对阵列单元为128×128的面阵探测器,利用所提方法对材质不同、距离不同的两种实验场景的激光回波的空间网格划分数进行了优化.当探测器单像元细分数为3×3,空间网格总划分数为384×384×L(L为距离精度决定的细分数)时,采纳度达到最大值.每帧场景的平均生成耗时均小于8 ms,实现了帧频为125 Hz的高帧频、高逼真度的动态场景生成.理论及实验结果均表明,在计算资源有限的情况下,所提方法可实现生成回波场景相似度和计算资源消耗间的平衡,是一种实用的三维激光回波场景生成优化方法.     

TRANSITION FROM A DEFLAGRATION TO A DETONATION IN GAS DYNAMIC COMBUSTION＊＊＊＊

The transition from a deflagration to a detonation (DDT) in gas dynamics is investigated through the process of a deflagration with a imite width flame overtaken by a shock. The problem is formulated as a free boundary value problem in an angular domain with a strong detonation and a reflected shock as boundaries. The main difficulty lies in the fact that the strength of reflected shock is zero at the vertex where the shock speed degenerates to be the same as the characteristic speed. The conclusion is that a strong detonation and a retonation (a reflected shock) form locally. Also the entropy satisfaction of this solution is presented.     

星载单光子激光雷达海面回波信号模型

过去几十年中激光雷达的发展对于海洋监测有着重大意义,而星载单光子激光雷达以更高的分辨率和测量精度展现了其在海洋遥感中的优势地位.结合单光子探测器的响应特性,依据海面反射模型,提出了一个定量计算海面回波信号强度的理论模型.使用ICESat-2 (The Ice,Cloud,and land Elevation Satellite 2)对地观测激光测高卫星搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)的参数作为输入,采用ICESat-2获取的ATL03数据统计回波信号强度和全球风场数据验证模型,模型在菲律宾海域统计的多轨数据较好,在海面风速为4～10 m/s的情况下,其均值误差为0.0037个光子/脉冲,均方根误差为0.153个光子/脉冲.分析得出了星载单光予海洋测高仪回波强度和海平面上方平均风速的关系,该结论对海平面上方风速反演提供了重要的理论依据.     

超声探伤综合实验装置的设计与时间分辨率研究及其应用

利用超声探伤原理,对超声探伤实验装置进行了设计与创新,对超声探伤定位的时间分辨率问题进行研究,还探讨了其应用的有关技术.     

利用极化拍频光谱术研究光子回波

利用相位共轭极化拍频光谱术对Ｖ型三能级系统中的光子回波进行了研究,当抽运光束为宽带线宽且相对时间延迟〉０时,单光子四波混频对应于三脉冲受激光子回波。抽运光束为宽带线宽且相对时间延心〈０的情形与抽运光束为窄带线宽的情形类似,这种技术在测量激发态之间的能级分裂时,可得到消除多谱勒增宽的测量精度。