常州工学院 光电工程学院, 江苏 常州 213032
为了提高现行室内可见光定位系统的定位精度,提出考虑噪声干扰的动态惯性权重及认知因素的改进型粒子群算法。首先,将决定定位精度的欧式距离转换为目标函数最小值优化问题; 其次,利用惯性权重动态赋值,增强粒子群算法初期的全局搜索能力和后期的局部搜索能力; 然后,利用正弦函数使得个体认知因素值非线性地减小,利用余弦函数使得群体认知因素值线性地增加,以进一步提升定位精度; 最后,通过仿真与实验测试对所提定位算法进行验证。仿真测试结果表明,在5m×5m×3m和5m×4m×3m两种定位模型中,在0,0.5,1.0和1.5m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65和0.54cm; 实验结果显示,在搭建的1m×1m×0.8m和1m×0.8m×0.8m室内空间中的平均定位误差分别为2.67和1.81cm。
可见光通信 室内定位 动态惯性权重 改进型粒子群算法 visible light communication indoor positioning dynamic inertia weight improved particle swarm optimization algorithm
利用太赫兹时域光谱技术信噪比高、频带宽、入射波光子能量低等特点,以及仪器操作简单、测试速度快等优势,对地学领域中的岩石矿物的成分、结构等参量的表征进行了总结,特别是围绕岩石矿物的光学性质、矿物中水的含量、填料矿物的表征、矿物对太赫兹波的调制等方面进行阐述。为研究岩石矿物的形成条件、矿化过程、矿物应用等内容提供一种新型的分析手段,拓展了太赫兹光谱技术的应用范围。
太赫兹波 光谱技术 岩石矿物 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2100006
哈尔滨工业大学物理学院,黑龙江 哈尔滨 150001
提出一种基于单光子阵列相机的激光测速方法,该方法可以在单光子量级的回波强度下,同时实现对目标横向速度和径向速度的测量。搭建了一套室内阵列测速激光雷达系统,验证了阵列时间相关单光子计数技术对运动目标进行横向和径向测速的可行性。通过信号预处理方法从空间和时间两个维度滤除背景噪声,利用质心检测和峰值检测确定目标的时变三维空间坐标,利用最小二乘法进行数据的线性拟合获得目标的横向和径向速度值。结果表明,帧积累数与最佳的测速性能有关。该方法可以在微弱的光照环境下实现对远距离运动目标的速度测量,未来还有望实现目标速度图像的获取,为远距离复杂运动目标的识别提供技术支撑。
成像系统 激光测速 时间相关单光子计数技术 单光子阵列相机 帧积累 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811023
1 哈尔滨工业大学 物理学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津津航技术物理研究所,天津 300308
综述了非视域三维成像激光雷达技术的研究现状及进展。首先介绍了非视域成像技术的产生背景和基本概念,从多种实现技术中选出最接近激光雷达构型的基于激光脉冲飞行时间测量的非视域成像技术作为文中的综述重点。然后分别从成像系统和成像算法两个方面对国内外的研究进展进行了分析总结,可以看出,未来采用SPAD面阵进行无扫描阵列式非视域成像已成为必然的趋势,而能够适配SPAD面阵的非共焦重构算法也将成为研究重点。这种激光成像雷达新体制未来在**侦察、安防反恐、无人驾驶、灾难救援等领域将有着极其广泛的应用前景。
激光雷达 非视域 飞行时间 SPAD面阵 lidar non-line-of-sight time of flight SPAD array 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210471
1 浙江万里学院信息与智能工程学院, 浙江 宁波 315100
2 西安交通大学电子与信息学部, 信息与通信工程学院, 陕西 西安 710049
3 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
针对由非线性光程差恢复出的光谱会出现附加频率噪声而导致复原谱线加宽,严重影响光谱质量,为此提出一种仅对特征光源进行一次测量即能完成干涉图非线性光程差校正及波长定标的方法。通过对特征光源的单次测量可获得干涉图,计算干涉图中包含的非线性相位与大致中心频率,并计算相对光程差,进而获得光程差与采样点之间的非线性映射关系,最终通过二次采样实现非线性光程差的校正。以静态双折射傅里叶变换光谱仪为例,首先构建系统的非线性光程差模型,给出非线性光程差的校正方法及其原理,然后采用汞氩灯作为特征光源进行实验验证,通过获取的干涉图提取汞氩灯的特征谱线,分析出不同波长下其对非线性光程差的影响,最后对非线性光程差进行校正和波长定标。实验结果表明,经所提方法校正后,546.074 nm波长处谱线的半峰全宽由未校正的9.08 nm变为4.14 nm,说明所提方法有效提升了光谱仪的分辨率与准确度。
光谱学 傅里叶变换光谱仪 非线性光程差 干涉图 定标
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院,吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室,吉林 长春 130052
3 吉林工程技术师范学院 应用理学院,吉林 长春 130052
多光谱关联成像与传统点到点的成像方式不同,该技术是采用调制、解调的方式获取目标的图像信息。搭建了一套基于固定相位板的单次曝光多光谱关联成像系统,完成了多光谱关联成像系统中薄膜器件的研制。选择BK7玻璃作为基底材料,氧化铌(Nb2O5)和二氧化硅(SiO2)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论,结合膜系设计软件进行膜系设计和模拟分析,通过建立膜系优化评价函数,实现了0°~30°入射450~700 nm带通滤光膜的设计,并在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成了该薄膜的研制。通过优化SiO2膜沉积速率,改善了薄膜表面缺陷,降低了散射损耗。对膜层的残余蒸镀进行分析,利用最小二乘法建立膜层厚度与残余蒸镀量之间拟合函数,调整监控方式,减小残余蒸镀,提高了制备过程中膜厚控制精度。采用安捷伦Cary5000分光光度计测试,在350~440 nm和710~800 nm波段透过率 T<0.5%,450~700 nm范围内,光线入射角0°~30°时平均透过率 T >98%的带通滤波器,满足系统使用要求,该研究具有重要的实际意义和工程价值。
多光谱 关联成像 单次曝光 带通滤波器 multi-spectral ghost imaging single-exposure bandpass filter 红外与激光工程
2020, 49(9): 20200169
1 中国华阴兵器试验中心,陕西 华阴 714200
2 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安710065
激光制导、微波制导的导引头由于不具备可视化功能, 在实际环境中进行性能考核时, 导引头是否成功截获指定目标、截获目标后的稳定跟踪过程是否正常以及在稳定跟踪过程中出现的问题都不易得到及时、准确的定位和分析。文中设计的可视化评估系统可有效解决上述问题, 通过加装可见光成像系统同步伴随导引头运动的方法, 将导引头搜索、跟踪目标的过程清晰成像, 直观显示导引头的整个工作过程, 同时利用图像跟踪系统和图像存储系统保存关键性能参数, 试验完成后对导引头的输出参数及跟踪性能进行验证及处理, 进而对导引头的性能参数进行分析和评估; 通过动态跟踪或加载干扰源试验验证, 该方法能利用可视化系统可靠同步跟随不可视导引头的运动, 并对导引头跟踪过程进行定性观察及定量分析。该方法不仅可以克服室内仿真环境不太真实的缺点, 又可进行多次重复性研究, 性价比高, 为导引头性能评估提供一种比较适用的研究手段。
可视化评估 同步伴随 弹目连线 框架角 visual evaluation simultaneous accompanying seeker aspect angle frame angle