激光雷达辅助驾驶道路参数计算方法研究

针对特定场景辅助驾驶的需求，构建道路场景车载激光雷达三维扫描系统，并设计基于三维激光点云的道路参数提取与计算方法，包括路面宽度、横杆或桥梁或隧道限高、拐弯半径等等，为辅助判断道路的可通过性提供决策依据。测试和对比实验表明，所设计算法效果稳定、精度良好，在效率和自动化程度上有一定优势，可为辅助驾驶提供非常有益的决策参数。     

基于种群杂交猴王遗传算法的演化硬件研究

演化硬件作为新的硬件载体,具有自组织、自适应、自修复的能力,是人工智能在高能激光控制方面的一个重要应用。遗传算法是影响硬件演化速度的一个重要因素。针对目前传统遗传算法进化时间长、运算量大的问题,提出了一种改进的猴王遗传算法——种群杂交猴王遗传算法。受自然界生物种群杂交优势的启发,种群杂交猴王遗传算法将参与进化的基因序列划分为Nd个独立进化的子种群。每个子种群独立按照猴王遗传算法进化Td代形成原始种群的Nd个亚种群后,交换亚种群的猴王基因重复猴王遗传操作,在亚种群中产生具有杂交优势的后代。分析表明:与猴王遗传算法相比,种群杂交猴王遗传算法可以将每一代基因排序的运算量减小到1/Nd,并且更加利于并行实现。基于MATLAB和Modelsim的仿真分析表明:种群杂交猴王遗传算法具有更快的收敛速度和更优的进化结果。     

基于随机并行梯度下降算法的光束相干合成技术

介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理,对算法流程进行了仿真验证,并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明,这两个参数存在一个最适区间,只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验,结果表明光束相干合成效果显著,有效地验证了仿真分析的结果。     

两路120 W固体激光高光束质量相干合成

通过主动相位控制实现了两路固体激光器的高光束质量相干合成输出,总输出功率达到240W。建立了两路120W板条激光放大器,通过光束整形获得了高光束质量方形光斑,并实现了高占空比光束拼接,填充因子高于92.4%。研制了光轴一致性探测与控制系统,采用基于压电陶瓷的快反镜实现了光轴的高精度闭环控制,两束激光光轴一致性优于2μrad(RMS)。设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的相位探测与控制系统,用随机并行梯度下降算法(SPGD)锁定了两束激光的活塞相位。相位闭环后,远场光斑峰值提高到开环状态的1.7倍,为理想值的84%。合成光束主瓣包含67%的激光总能量,光束质量(BQ)为1.1。     

机动目标跟踪的自适应相互作用多模型算法

 针对目标跟踪中的目标机动问题提出了一种“基于自适应相互作用多模型”的算法。使用不同的几个子模型来描述目标的运动状态，各个模型有自己的随目标估计状态和当前测量值变化的模型概率,并且各模型之间能通过马尔可夫链的控制自动平滑切换。仿真实验表明了该算法能很好地适应目标的机动，即使采用两个子模型来描述目标的运动，跟踪精度也比较好。     

高空目标接收光功率的探讨

在实际应用中 ,高空目标接收天线单位面积接受的激光功率是一个及其重要的参量 ,而这一参量的大小与许多因素有关。推导了该参量与光源的位置、激光束与高空目标接收天线的夹角、大气损耗系数、高空目标出入境的角度等因素之间的关系。通过数学模型的建立 ,求出了高空目标表面有效光强的表达式 ,并利用这一表达式给出了高空目标表面处激光功率随时间的变化规律。同时给出了有效强度的极值和高空目标出、入境角度的求解方法     

激光雷达电力巡线点云自动分类方法研究

针对机载激光雷达电力巡线的三维点云，设计一种全自动的电线、电塔和地面点云分类方法，为输电系统净空排查提供必需的前提。方法的核心是充分利用激光点云走向的全局统计特征，最大限度减少对局部特征的依赖，以免造成适用局限性。通过国家电网十几段电力巡线数据的应用测试，显示该方法的自动化程度和普适性都很好，大大减少了以往通过商业软件人工交互式分类的工作量，对同样的数据集和分类结果，处理时间由平均1 h缩短到一两秒钟，大大提高了作业效率和用户体验。     

中低层大气蒙气差及其受大气参数的影响分析

通过一个简化的大气模型计算大气中低层不同波长激：光之间的蒙气色差，并计算大气参数变化对蒙气色差的影响。     

自适应光学中SPGD算法关键参数实时调节方法

介绍了随机并行梯度下降（SPGD）算法及其在相干合成中的应用,针对实验中算法关键参数难以调节的难点,提出采用软硬件结合的新方式,实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验,对不同调节方法进行对比。实验中采用新方式有效调节了SPGD算法中增益系数和随机扰动幅度的取值,合成效果显著。     

基于菲涅尔反射的光纤激光器功率测量方法

分析了光纤熔接点处的菲涅尔散射光模型,得出熔接点散射光功率与输出光功率成线性关系的结论。利用该结论设计了kW级光纤激光器的振荡器、泵浦源输出功率检测装置,并安装在某kW级光纤激光器上进行了实验。通过建立线性估计函数,利用最小二乘法对光纤熔接点的散射光功率与光纤激光器的振荡器、泵浦源输出功率的关系进行了拟合。通过实验验证了熔接点散射功率与光纤输出功率的线性关系。实验表明利用熔接点散射光功率间接测量光纤激光器输出功率的方法线性度优于4%。