光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

随着卫星激光测距技术的发展,高轨卫星激光测距的数据量明显提高。由于高轨卫星距离远回波弱,这就要求望远镜系统能精确地对准卫星目标才能接收到有效回波。首先分析了影响望远镜对准的光行差因素,即卫星运行的速度光行差和发射激光运行引入的光行差。文中以Glonass系列高轨卫星为例,重点研究了发射激光束运行引入的光行差偏移量,并且计算出测站测量Glonass系列卫星的光行差角偏移量为26rad。在实际高轨卫星激光测距中对Glonass系列卫星进行了数十次的测距实验验证,证明了文中对光行差影响的分析是正确的。通过文中的研究可以提高高轨卫星激光测距的捕获机率,大大提高高轨卫星观测效率。     

卫星激光测距系统中图像处理子系统设计

为了提高卫星激光测距系统的自动化程度,设计了一套用于卫星激光测距系统的图像处理子系统。本子系统通过图像处理手段,解算出激光束光尖和卫星位置,并将位置偏差反馈给控制计算机,用以调整激光束的出光方向和修正预报偏差。首先给出了该系统的软硬件框架和实现流程;然后重点介绍了图像处理部分算法;最后结合实际观测对系统进行性能验证,结果表明本系统功能正常,稳定可靠,在一定程度上提高了激光测距系统的精度和实时性。     

局域场增强石墨烯近红外光电探测器（特邀）

近红外光电探测器在夜视监控、生物医学、环境监测等诸多领域有广泛应用。由于二维石墨烯材料具有独特性质（零带隙结构、高载流子迁移率、功函数可调）使其在红外探测领域具有巨大潜质。为了充分利用石墨烯的优势,并克服其吸收率低、暗电流噪声大的不足,研究者利用局域场调控设计混合结构以提高红外探测器性能。文中总结了局域场增强石墨烯近红外光电探测器的研究成果,介绍了单吸收层局域场增强器件并分析基于不同类型感光材料器件的优缺点,进一步介绍了双吸收层局域场增强器件,对笔者所做的双吸收层器件中电流极性等相关研究进行了简述。最后对局域场增强探测器相关功能拓展领域研究进行了简介,对该类器件的发展趋势进行了简要的总结和展望。     

基于粒子滤波与局部搜索的视频目标跟踪

为了提高视频目标跟踪的鲁棒性和准确性,本文提出了基于局部搜索(Local Search)和粒子滤波(Particle Filter)相结合的视频目标跟踪方法——LSPF(Local Search Particle Filter)算法.利用粒子滤波得到样本的权值后,将局部搜索用于每一个粒子,使权值小的粒子收敛于邻近的权值较大的粒子处,有效克服了传统PF算法的粒子退化问题.实验结果表明,传统PF算法平均跟踪误差为10.89,而本文提出的LSPF算法平均跟踪误差仅为3.49,在跟踪性能上有了很大改善.尤其当目标受到干扰时,LSPF算法仍能实现对目标的准确跟踪,为稳定跟踪提供了有利保障.     

2μm InGaAsSb/AlGaAsSb双波导半导体激光器的结构设计

为了提高2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器的最大输出功率,减小远场垂直发散角并实现单模稳定输出,在非对称波导结构的基础上设计了具有双波导结构的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器.同时,利用相关的物理模型及SimLastip程序语言构建了InGaAsSb/AlGaAsSb Macro文件,利用SimLastip软件对具有不同结构的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器进行了数值模拟分析.研究结果表明,双波导结构可以将半导体激光器的有源区限制因子由0.019 2减小至0.011 3,器件的最大输出功率提高了1.7倍,远场垂直发散角由57°减小到48°,器件性能得到了改善.     

基于SLR与L波段同步观测解算北斗卫星钟差

导航卫星钟差的大小通常在毫秒量级,若不进行精密修正,对卫星导航定位精度的影响很大。本文阐述了综合利用SLR观测值和北斗L波段单频伪距观测值对BDS卫星钟差进行解算的原理和计算方法。采用2014年8月及9月从长春SLR和GNSS并址站采集的激光测距观测值和北斗L波段单频伪距观测值计算了COMPASS-G1的卫星钟差,以GFZ分析中心提供的COMPASS-G1卫星钟差为参考进行对比,互差在6 ns之内,表明使用该方法计算COMPASS-G1卫星钟差是可行的。     

基于精密星历的长春站激光测距数据评价及改善

为提升长春站卫星激光测距数据稳定性,从卫星激光测距物理机制及评价指标出发,建立了基于精密星历的数据评价系统,分析了长春站数据的稳定性及外符合精度。根据分析结果,采用前沿半峰（LEHM）剪切算法改进数据预处理方法,降低了卫星形状效应对数据精度和稳定性的影响。分析表明,基于精密星历的数据评价系统与国际卫星激光测距组织（ILRS）数据中心评价结果一致。采用LEHM剪切算法进行数据处理后,长春站Lageos-1卫星数据的标准点精度由4.9 mm提高至3.9 mm,短期稳定性由19.8 mm提高至18.1 mm,长期稳定性由6.2 mm提高至5.4 mm,外符合精度由79.6 mm提高至68.2 mm。改进的数据预处理算法可有效提升数据稳定性及外符合精度,为长春站数据稳定性与精度的进一步提升指出了方向。     

卫星激光测距系统的指向偏差修正

为了控制激光测距望远镜准确指向目标,本文采用图像处理方法精确识别卫星位置,计算卫星质心相对于参考中心的偏差并转换为望远镜的脱靶量,从而通过伺服系统修正望远镜的指向偏差;同时识别光束图像,得到光尖位置并计算光尖点与接收视场中心的偏差量,修正激光束指向偏差。     

立方腔平均反射光程的研究

利用有限元光腔表面分割法对立方腔的平均反射光程（Average Reflex Optical Path Length,Lave）进行了数值模拟,给出了Lave与腔长的线性关系式,并通过TDLAS实验得到了具有不同腔长的立方腔Lave的实验值。研究结果表明,立方腔的Lave随着腔长的增加而线性增大。与之前报道的理论结果相比,采用有限元光腔表面分割法得到的Lave模拟值与实验值更为接近,误差率仅在2.5%以内。立方腔平均反射光程模拟值与腔长的关系可以作为确定腔长的依据,提高了基于立方腔的TDLAS气体测量系统的反演精度。