1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
3 长春理工大学电子信息工程学院,吉林 长春 130022
4 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471000
针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题,研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下,气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场,计算得到流场的密度变化分布,并根据密度数据建立折射率场,采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹,计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明:随着飞行速度的增大,流场密度的变化更为剧烈,光程差逐渐增大,斯特列尔比降低;在飞行速度相同的情况下,随着海拔的增加,流场密度波动减小,光程差减小,斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。
机载激光通信 气动光学 数值仿真 光程差 斯特列尔比 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706017
1 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
4 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 长春 130022
5 中国人民解放军32215部队
为了研究在大气湍流、指向误差以及各种噪声的共同影响下的星地激光通信系统平均误码率性能,采用Gamma-Gamma信道模型,建立了大气湍流与指向误差的组合衰减模型,并结合各种噪声推导出关于组合衰减模型的星地激光通信系统平均误码率的闭合表达式。研究结果表明,当卫星轨道高度为400 km、天顶角为45°、波长为1 550 nm以及等效波束半径和指向误差位移标准差(抖动)的归一化比值为4时,总噪声、热噪声、背景噪声对应的平均误码率分别为1.519×10-7、6.907×10-8、1.357×10-8。
星地激光通信 指向误差 各种噪声 Gamma-Gamma信道 平均误码率 相干光通信 satellite-earth laser communication, pointing erro
强激光与粒子束
2023, 35(12): 124008
1 长春理工大学 电子信息工程学院,吉林长春30022
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心,吉林长春1300
针对无人机端目标检测中存在图像尺度变化大、目标尺寸小和无人机机载嵌入式计算资源有限的问题,提出一种应用于无人机平台轻量化的目标检测网络。该网络以YOLOv5作为基准模型,首先增加检测分支以处理尺度变化的问题;然后提出基于归一化Wasserstein距离与传统IOU混合的小目标检测度量方法,用于解决小目标检测精度低的问题;随后提出FasterNet与C3融合的C3_FN轻量化网络结构,降低网络计算量,使其更适合无人机平台使用。最后将算法分别在仿真平台与嵌入式平台上利用无人机目标检测数据集VisDrone进行性能测试。仿真平台上的测试结果表明,本文提出的网络相较于基准网络在mAP0.5指标上提升了6.6%,mAP0.5-0.95指标上提升了4.8%,推理时间仅需45.9 ms,对比其他主流的无人机目标检测网络具有更好的检测效果。在嵌入式设备NVIDIA Jetson Nano上的测试结果表明,本文算法能够在有限的硬件资源下获得高精度接近实时的检测性能。
无人机 目标检测 归一化Wasserstein距离 轻量化网络 drone target detection normalize wasserstein distance lightweight network 光学 精密工程
2023, 31(20): 3021
以天然鳞片石墨粉末为原材料、热固性酚醛树脂为黏结剂,基于微热压技术原理实现了石墨碳化硅陶瓷复合材料快速制备,重点研究混合粉末组成对其抗压强度、导热性能的影响。研究结果表明,当天然鳞片石墨粉末质量分数为85%、热固性酚醛树脂质量分数为15%,高纯硅粉、短切碳纤维、中间碳微球质量分数分别为25%、4%、21%时,石墨碳化硅陶瓷复合材料抗压强度、导热系数分别达到30.82 MPa、21.65 W/m·K;并测试其热膨胀系数和抗氧化性能,在1200 ℃条件下,其氧化失重为23.679%、热膨胀系数为3.14×10-6 K-1。该复合材料有望代替石墨铸型材料,在铸造行业获得应用。
石墨碳化硅陶瓷 微热压 抗压强度 导热系数 性能 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316023
1 中国科学院高能物理研究所北京 100049
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院上海 201204
为满足高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器(Beam Position Monitor,BPM)。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形(HEPS增强器)与八边形(BEPCII储存环)管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。
边界元法 束流位置探测器 位置灵敏度系数 高能同步辐射光源 Boundary element method Beam position monitor Position sensitivity coefficient High energy photon source
1 长春理工大学机电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信国防重点实验室,吉林 长春 130022
在激光通信光端机伺服控制中,基于速度、加速度滞后补偿的等效复合控制技术能够大幅提高光端机的跟瞄精度,同时对系统稳定性影响较小。本文首先建立了卫星激光通信光端机双向跟瞄模型,分析了光端机工作扰动来源,解算出运动和扰动的等效正弦信号,在速度、位置双回路闭环控制的基础上,开展了等效复合控制技术研究;通过对控制参数进行基于方差的敏感度分析,完成了速度、加速度滞后补偿参数的优化设计;最后在室内构建了实验系统,完成了仿真分析和实验验证。实验结果表明,采用等效复合控制后,在双端运动状态下,跟踪误差为56.8,误差减小了80.06%,大幅提高了光端机粗跟踪动态的跟踪精度。
光通信 卫星激光通信 等效复合控制 参数优化 敏感度分析 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906004
激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0800001