机载激光3D探测成像系统的关键技术

介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统（JIGSAW）、机载激光测深系统（LADS）、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了激光3D成像系统的工作原理与扫描方式的分类,并重点对其单元核心技术即激光测距系统、激光光轴控制与指向测量系统、数据图像处理技术与显示系统进行了研究。最后,简单综述了机载激光3D探测成像系统的发展前景。     

机载激光3D探测成像系统的发展现状

机载激光3D探测成像是通过激光主动成像产生目标的角-角-距、角-角-速度3D图像的一种新的探测成像技术.本文重点阐述了机载激光3D探测成像系统的原理、功能和系统的组成.介绍了该系统在军事和民用两大领域的应用,详细地讨论了近几年机载激光3D探测成像技术的国内外发展现状及动态,总结了该项技术的发展方向.认为国外的机载激光3...     

机载激光3D探测成像系统的发展现状

机载激光3D探测成像是通过激光主动成像产生目标的角-角-距、角-角-速度3D图像的一种新的探测成像技术。本文重点阐述了机载激光3D探测成像系统的原理、功能和系统的组成。介绍了该系统在军事和民用两大领域的应用,详细地讨论了近几年机载激光3D探测成像技术的国内外发展现状及动态,总结了该项技术的发展方向。认为国外的机载激光3D探测系统正向远距离、高分辨率、轻量化、低功耗、高实时性和人眼安全方向发展,而目前国内的相关研究仍处于实验室阶段,与国外相比还存在一定差距。文章最后以用户需求为例,从设计的角度对机载激光3D探测成像系统进行了分析,讨论了该系统在测距机制、扫描机构、探测器、数据处理和显示等方面的处理。     

激光诱导荧光遥感系统的设计

分别设计了地面车载 (或海面 )和空中机载激光诱导荧光雷达成像遥感系统。提出了用拼合式卡塞格仑(Cassegrainnian)望远镜结构实现多色荧光成像系统。所设计的系统可以同时获取荧光光谱信息、荧光信息成像和与荧光信息相匹配的地理信息。所设计的系统与以住的激光荧光遥感系统相比 ,增加了荧光成像功能。机载设计方案是一个适应RS、GPS、GIS一体化和“数字地球”发展要求的激光遥感空间信息集成的设计 ,具有一定的先进性。     

圆盘透明度在水下激光成像系统性能评估中的应用

水下激光主动成像系统的探测能力不仅与探测系统自身参数有关,还与水质等环境因素有关。为评估水质对水下激光成像系统探测能力的影响,根据圆盘透明度成像模型,研究了吸收系数、散射系数、漫射衰减系数等水体水质参数与圆盘透明度的关系,给出了圆盘透明度与水下激光主动成像系统最大探测深度的表达式。实验表明,ICCD距离选通水下激光主动成像系统最大探测深度值与理论计算值相对误差小于20%。基于成像理论的圆盘透明度模型反映了水下激光成像系统探测能力与水体水质参数的关系,可用圆盘透明深度来评估水下激光成像系统的探测能力。     

采用APD阵列的共口径激光成像光学系统设计

针对机载平台激光3D成像系统的轻小型需求,设计了采用APD阵列的共口径激光收发光学系统。在分析激光成像系统照明方式及其光学系统结构的基础上,给出了激光3D成像光学系统结构框图:激光经衍射元件实现分束照明,采用双工反射镜实现收发光路的耦合。该光学系统用于2 km以内的目标三维成像,根据激光测距方程,确定了接收光学系统的参数以获得满足信噪比的回波能量。为避免造成像素之间串扰,设计了5倍扩束比的发射光学系统。最后,采用偏振片与1/4波片相结合的方式消除杂光,降低了发射光路对接收光路的影响。设计结果表明:接收光学系统弥散斑直径小于120μm,畸变小于0.2%。该光学系统体积小、重量轻,成像质量良好,可为同类激光成像光学系统提供借鉴参考。     

机载海洋激光测深系统参量设计与最大探测深度能力分析

详细讨论了机载海洋激光测深系统最大测量深度与相关因子之间的关系，并利用最小可探测信噪比为判据，对机载海洋激光测深系统在白天和晚上工作进行了数值模拟，通过比较最大测量深度与激光脉冲峰值功率、接收视场角、接收口径和光谱接收带宽等关系，确定了系统的主要参量。以确定的参量建立的系统具有白天49m和晚上65m的最大测深能力，可完全满足在沿岸带以及岛礁的测量要求。     

机载激光海洋测深系统接收FOV的研究

以"多次前向、单次后向散射"激光测深回波信号数学模型为理论基础,分析了接收FOV对激光测深回波信号的影响。讨论了不同海水深度情况下FOV损失因子与接收器FOV之间的关系。以辨别力指数D作为激光测深性能评价标准,分析了晴空条件下机载激光测深系统辨别力指数D与接收器FOV的关系,进一步得到在不同最大探测水深情况下的最优FOV。根据分析结果可以对机载激光测深系统的接收FOV进行优化,为我国研究新型的机载激光测深系统提供理论依据。     

一种直升机光电系统激光照射精度定量评估方法

针对直升机光电系统激光照射精度评估问题,提出一种利用短波红外相机监测激光照射光斑实现计算照射精度的方法。利用合适像元尺寸、波段和灵敏度的红外探测器,合适焦距、视场角的镜头,3m×3m十字靶标和摄像机搭建测试环境,实现机载光电系统激光照射光斑摄像监测与数据记录。根据该监测设备摄取的激光光斑监测视频图像,应用数据处理方法解算出机载光电系统的激光照射精度,并在飞行试验中进行了应用,切实可行。     

机载激光诱导荧光遥感系统相关参数的讨论

以文献[1]所设计的机载激光诱导荧光遥感成像系统为例,简要地分析了该遥感系统的荧光参数、信噪比、飞机飞行参数与系统性能的关系。探测器接收到的荧光强度和信噪比除了与激光器发射的功率、被激发物质的荧光量子效率、密度、浓度和探测器的量子效率等成正比外,还受遥感系统的仪器结构、探测器的灵敏度、荧光寿命、阳光的反射,以及大气散射等因素的影响。给出了遥感系统的空间分辨率与飞机飞行高度和速度、激光扫描频率和脉冲发射频率之间的关系。分析结果对实际研制机载激光荧光遥感系统有重要的参考价值。     

单模激光Lorenz系统反同步控制研究

提出了一种实现异结构混沌系统反同步控制的方法。根据Lyapunov 稳定性理论给出控制器的结构。以单模激光Lorenz系统和Rossler系统为例,验证了这种控制器的有效性。进一步研究了不确定混沌系统的反同步,并以不确定单模激光Lorenz系统和Rossler系统为例,实现了混沌反同步控制,同时系统中不确定参数得到识别。仿真模拟结果验证了这种方法的有效性。设计的反同步控制方法可用于任意混沌系统,具有一定的普适性。     

Fusion of 3D laser scanner and depth images for obstacle recognition in mobile applications

The problem of obstacle detection and recognition or, generally, scene mapping is one of the most investigated problems in computer vision, especially in mobile applications. In this paper a fused optical system using depth information with color images gathered from the Microsoft Kinect sensor and 3D laser range scanner data is proposed for obstacle detection and ground estimation in real-time mobile systems. The algorithm consists of feature extraction in the laser range images, processing of the depth information from the Kinect sensor, fusion of the sensor information, and classification of the data into two separate categories: road and obstacle. Exemplary results are presented and it is shown that fusion of information gathered from different sources increases the effectiveness of the obstacle detection in different scenarios, and it can be used successfully for road surface mapping.     

参数微扰激光超混沌系统模糊模型

研究了存在参数微扰的激光超混沌系统的Takagi-Sugeno (T-S) 模糊模型的逼近性及建立问题。分析了存在参数微扰的激光超混沌系统的动力学特性。基于典型T-S模糊系统的建模原理,研究了激光超混沌T-S模糊系统的通用逼近性,通过确定非线性关键变量、模糊隶属度函数及模糊规则,建立了激光超混沌系统的T-S模糊模型。仿真结果表明,所建立的模糊模型能够有效逼近存在参数微扰的激光超混沌系统。     

高功率激光光束特性对激光加工的影响

决定光与物质相互作用的激光束的波长、入射角、偏振特性以及时间和空间特性是激光材料加工的主要光束特性。激光束的光束质量是其空间特性的量化反映。通过对两种不同激光加工系统输出激光光束质量进行测量和计算,根据多模激光束的聚焦理论,以及对激光深熔焊接实验结果的分析,研究了光束质量对深熔焊接焊缝成形的影响。结果表明,光束质量对聚焦光束的焦斑、聚焦角和焦深的影响不仅体现了激光源的可聚焦性,而且也标志了激光源的可加工能力,这是聚焦系统和焦点位置在选择过程中应该考虑的重要因素。     

单模激光驱动的超混沌系统的完全同步

利用主动-被动同步法实现了由单模激光驱动的超混沌系统的完全同步.根据稳定性理论,对系统进行了一般分解.以单模激光Lorenz系统和四维超混沌Chen系统为例,验证了这种方法的有效性.仿真模拟结果表明,这种同步方法是快速有效的.利用这种同步方法可以实现对任意高维混沌系统的混沌同步,具有一定的普适性.     

二极管激光器侧泵浦波导耦合系统设计

 为了提高面阵二极管激光器侧泵浦板条激光器泵浦光的利用率，本文采用光线追迹的方法，通过数字模拟设计出了高耦合效率的波导耦合系统。实验测试结果表明，其耦合效率达到85%以上，泵浦光在板条内分布均匀。     

激光半主动制导导引头光学系统的设计

根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点,提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统,利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不同视场时,通过LightTools光机分析软件追迹1106根光线,得到探测器靶面的光线分布,利用Matlab处理数据并绘制角度-输出响应曲线,利用该曲线可精确评价探测器靶面的光斑性能。