1 信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450001
2 军事科学院系统科学研究院，北京 100044
空间分辨率是衡量遥感载荷光学成像性能的重要指标。传统二维扇形靶标影像难以直接用于载荷空间分辨率检测，精度受限于载荷构像模型以及影像校正处理方法。本文结合圆球球面数学模型，设计了扇形与网格混合的球面靶标，提出了一种直接在球面靶标影像上进行光学成像载荷空间分辨率检测方法。该方法针对球面同心圆移动椭圆成像以及偏心率局部一致特点，沿球面同心圆圆心直线方向进行多尺度椭圆拟合，并通过多尺度拟合椭圆长半轴的相对比例关系来精确计算遥感载荷空间分辨率，达到直接基于球面靶标中心投影影像进行载荷空间分辨率检测的效果。采用仿真球面靶标进行检测方法准确性验证，实验结果表明，本文方法具有优于传统检测方法的检测精度。进一步采用中国（嵩山）卫星遥感定标场中布设的实体球面靶标，开展了光学成像载荷空间分辨率检测实验，验证了本文方法的空间分辨率直接检测能力和检测结果有效性。
扇形靶标 球面靶标 光学成像载荷 空间分辨率 光学学报
2023, 43(18): 1812001
1 长春理工大学 计算机科学技术学院，吉林 长春 130022
2 长春汽车工业高等专科学校 汽车运用学院，吉林 长春 130013
为了满足先进航空目标指示装备对视轴速度平稳性误差的设计需求，提出了一种基于扰动估计与补偿理论的控制算法。设计了一种改进扩张状态观测器以减小高阶观测器的相位延迟，提高视轴控制精度。对改进的控制算法进行了阶跃响应和速度稳定两部分实验，并与传统PID算法进行了比较。通过分析阶跃实验结果可得，该控制算法在不同的闭环控制带宽下，均能达到更短的稳定时间和更低的超调量，在35 Hz的闭环带宽下，相比PID算法的稳定时间减少了49.1%、超调量降低了88.4%，系统动态性能提升明显；速度稳定实验结果表明，该控制算法对幅值为1°、频率为2.5 Hz以内的不同扰动的抑制能力显著提高，视轴的速度误差均控制在0.1 (°)/s以内，扰动残值均小于0.1 (°)/s。该控制算法满足先进目标指示装备的设计需求，对提高系统动态性能和视轴速度平稳性具有较高的实用价值。
目标指示 改进扩张状态观测器 扰动残值 速度平稳性 target indication improved extended state observer disturbance residuals velocity stability 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200442
1 军事科学院系统工程研究院后勤科学与技术研究所, 北京 100071
2 战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450001
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
全球测图与境外目标定位等任务对航天遥感几何定标与定位精度的要求越来越高。当前像点量测误差与地面控制点精度不匹配,影响了航天传感器定标结果的可靠性。点源靶标在航天影像中具有良好的几何形态,能够为几何定标任务提供精确的像点坐标。对模拟点源靶标影像进行了解算,得到其像点误差在0.04 pixel以内,均方根误差仅为0.01 pixel,优于当前测量软件及人工选点精度。检验了不同像点测量误差对定标和定位结果的影响,结果显示,以点源靶标作为控制点时,定标参数的解算结果和定位精度均优于使用传统控制点的结果;在缺少控制点的情况下,增加两个点源靶标能够使定位误差降至分米量级。点源靶标能够有效提高几何定标与定位结果的精度,并有潜力发展成为新一代几何定标工具。
遥感 点源靶标 几何定标 点源靶标影像 像点量测误差 定位精度 光学学报
2020, 40(18): 1828003
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory on Integrated Opto-Electronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
2 Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
The continuous-time quantum walk (CTQW) is the quantum analogue of the continuous-time classical walk and is widely used in universal quantum computations. Here, taking the advantages of the waveguide arrays, we implement large-scale CTQWs on chips. We couple the single-photon source into the middle port of the waveguide arrays and measure the emergent photon number distributions by utilizing the fiber coupling platform. Subsequently, we simulate the photon number distributions of the waveguide arrays by considering the boundary conditions. The boundary conditions are quite necessary in solving the problems of quantum mazes.
270.5570 Quantum detectors 270.0270 Quantum optics Chinese Optics Letters
2019, 17(5): 052701
1 信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450001
2 地理信息工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
3 信息工程大学数据与目标工程学院, 河南 郑州 450001
成像仿真是相机研制必不可缺的步骤。航空线阵摆扫式相机具有距离远、成像倾角大的特点,容易导致成像仿真过程中坐标投影计算迭代不收敛。针对这一问题,提出一种视向量分段迭代的坐标投影计算方法。首先将迭代窗口内的视向量进行分段,根据像点坐标和其所在扫描行的外方位元素计算各分段处的高程与对应的地面点的高程之差,寻找差值最小的分段;然后在该分段处继续构建迭代窗口进行计算,直至高程差值的最小值小于给定的阈值,得到像点坐标对应的地面点三维坐标;最后将该地面点对应的正射影像上的灰度值赋予模拟影像的像点,生成仿真影像。通过三组不同地形的实验数据成像仿真结果表明,该方法成像仿真的精度高于0.005 pixel,且其稳健性较高,能够适用于大倾角成像方式的成像仿真。
遥感 坐标投影 线阵摆扫 成像仿真 视向量分段
信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450052
基于海岸带测绘成像雷达(CZMIL)圆扫描式机载激光测深系统的内部结构，推导了激光光线在棱镜、大气、海水中的方向矢量，并针对激光、扫描仪、光学棱镜之间的安置误差纠正激光方向向量，结合全球定位系统和惯性导航系统提供的位置姿态数据，推导出成图坐标系中的激光脚点定位模型。从直线与平面交会的数学原理出发，模拟激光光线与海面的交会过程，继而根据折射原理解算激光光线在水中的方向矢量，最终根据激光光线与水中的直线方程和海底面数学方程模拟激光脚点的位置。探讨了存在视准轴偏角时飞机姿态和航高发生较大变化对点云分布的影响，对圆扫描式机载激光测深系统误差的检校及点云位置的纠正有着实际的意义。
遥感 机载激光测深 定位模型 海岸带测绘成像雷达 激光脚点
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
为了实现激光在放大器多程放大及靶面高指向精度，介绍了高效准分子激光系统多路光束自动准直技术的研究工作。提出利用双叉丝阵列像传递光路，分别在输入光路和输出光路上设置叉丝阵列作为近远场基准，解决了光路中无天然准直基准及多路并行准直等问题。搭建了预放大器II的三路双程激光自动准直系统，验证了该方法的可行性，并利用成像系统和反馈控制结构实现了自动准直系统的联调实验。
准分子激光 自动准直 近场远场 叉丝阵列 excimer laser automatic alignment near-field and far-field crosshair array 红外与激光工程
2015, 44(12): 3507
1 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在高功率准分子激光系统建设中,希望能获得较短的脉冲宽度和尽量多的激光能量.实验研究了不同注入水平下,脉冲时间间隔对脉冲链放大波形和放大器提取效率的影响;基于四能级速率方程和准分子反应动力学建立了准分子激光放大模型,计算了多种注入方式下种子光的放大过程,对关键参数给出了量化描述,得到与实验相符的计算结果.研究结果显示:脉冲序列间隔为9.3 ns时,可获得约95%的连续注入情形下放大能量;对该准分子激光系统来讲,9.3 ns是比较合适的脉冲间隔.
准分子激光 角多路 脉冲链 能量提取 excimer laser angular multiplexing pulse chain energy extraction 强激光与粒子束
2015, 27(8): 081005
1 解放军信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450002
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
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。
激光技术 机载激光测深 回波信号 辨别力指数D
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西 西安 710024
研究了基于准直光束成像的准分子激光主振荡功率放大(MOPA)系统的多路光束自动准直，实现了激光在放大器中的多程放大及高的靶面指向精度。采用352 nm He-Cd激光作为准直光源，提出了多光束感光屏同步接收与可见光CCD荧光成像相结合的复合图像采集技术，解决了自动准直系统多路激光的近场、远场图像获取问题。利用图像区域分割处理方法编制了准直信息处理软件，实现了对多光束的自动准直闭环反馈控制。最后，结合准分子激光MOPA系统中的预放大器光学设计进行了自动准直验证实验。结果表明: 准直成像光强可调谐倍数为300，成像系统在放大器窗口处固有误差占放大器口径比例小于设计值1.08%，3路激光的自动准直时间为40 s，完全满足放大器的几何填充和能量提取要求。
准分子激光 主振荡功率放大器 光束准直 自动准直 荧光成像 区域分割 可调谐放大 excimer laser Master Oscillator Power Amplifier(MOPA) beam alignment automatic alignment fluorescence imaging region segmentation tunable amplification
