传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂, 不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜, 研究了新型2维光学扫描系统; 分析了系统的工作原理, 推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简单正反向函数关系式, 对楔形棱镜的折射率和楔角进行了优化选取和设计。结果表明,当工作波长为532 nm、楔形棱镜材料折射率为2.03时, 最优设计楔角为19.5°; 出射光束最大天顶角不仅取决于楔形棱镜折射率和楔角, 还受光束压缩效应的制约。该系统结构紧凑、便于集成, 能实现出射光束大范围和快速高精度的扫描, 也能实现测风激光雷达以平面位置显示、距离高度显示等光束扫描模式工作。

马赫-曾德尔干涉仪 (MZI) 具有光学能量利用率高、便于视场展宽等优点, 在光学滤波、鉴频等方面具有广泛的应用。然而, 在实际应用中 MZI 频谱会受到各种因素的影响而导致性能下降。从理论上导出了在考虑入射光发散角 2θ0 和谱宽 Δν 的影响下, MZI 干涉频谱的理论表达式, 并定量分析了其对 MZI 频谱的影响。结果表明: MZI 的光程差 l 越大, 其频谱受 Δν 的影响越显著, l 与入射光波长 λ 比值越大, 其频谱受 θ0 的影响越显著; 当 λ=355 nm, l=3 cm时 (第 1 种情形), Δν=10 GHz 和 θ0=4.5 mrad 将分别使条纹对比度 K 降至 2.8% 和 16.3%； 当 λ=532 nm, l=59 cm 时 (第 2 种情形), Δν=0.5 GHz 和 θ0=1.25 mrad 将分别使 K 降至 3.2% 和 15%。 为减小发散角的影响, 从理论上进一步研究了棱镜式视场展宽技术。结果表明: 若补偿棱镜厚度 d 和折射率 n 满足 d=nl/(n-1), 对应第 1 种情形, θ0=50 mrad 时 K 仍高于 93.1%，θ0=70 mrad 时 K 将降至 33.3%; 在第 2 种情形下, θ0=25 mrad时 K 仍高于94.0%, θ0=35 mrad 时 K 将降至 37.6%。若 d 依据不同 θ0 取不同最优值时，在第 1 种情形下, θ0=70 mrad 时 K 仍高于 92.1%; 而在第 2 种情形下, θ0=35 mrad 时 K 仍高于 94.4%。

主要研究X射线荧光光谱金属组分特征谱位置的确定。 依据不同金属组分的特征谱特性, 分析了特征谱的选取规律, 在奇异值分析理论和模极大值理论的基础上, 分析了基于特征谱小波分解系数的模极大值提取方法, 在不同分解尺度下的特点及其传播特性, 提出了基于模极大值传播的区间特征峰筛选方法, 并对实际测量光谱进行了实验分析。 结果表明: 利用bior4.4小波作为基函数对实验测量的全能谱数据进行4层小波变换, 利用模极大值传播特性, 可以消除全能谱上叠加的部分噪声对光谱分析造成的阶跃影响； 为提高特征峰的位置识别概率, 对小波变换中小于给定阈值的分解系数进行压缩, 将实验获取的X射线荧光全能谱第4层小波分解系数直接进行特征峰识别, 得到的677个峰值位置, 压缩到186个； 在此基础上, 再采用模极大值传播的区间特征峰筛选方法, 筛选区间初始值设置为600 eV, 经识别得到的特征峰峰值位置仅为27个, 识别准确率得到有效提高。

红外与微光的融合算法及相关产品的性能验证需要同步仿真视频源。本文提出了一种基于 Vega的红外与微光视频的同步仿真方法, 研发了基于 FPGA的串口数据并行发送装置, 实现对视频仿真的同步控制; 并开发了串口程序和动态仿真控制程序, 实现串口监控、数据接收、数据识别、仿真控制等功能; 借助于计算机和控制板之间的串口通信技术, 实现了两台计算机同步仿真红外视频和微光视频, 最后通过图像融合分析验证了该方法的有效性。

红外视景TP391仿真目前已成为红外成像制导**设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型；其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型；最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。