针对移动机器人单激光雷达或RGB-D相机Gmapping建图时存在的障碍物检测不完全或建图效果不理想等问题，提出一种激光与相机融合Gmapping建图策略。首先，对相机点云和激光点云进行预处理，然后通过点云库（PCL）进行点云融合、滤波，采用点对线的迭代最近点（PL-ICP）算法进行相邻帧点云配准，以提高匹配精度和速率；接着，为了提高里程计精度，对视觉里程计、激光里程计采用Kalman滤波算法进行融合，对融合后的数据与轮式里程计进行动态加权二次融合；最后，在搭建好的移动机器人上验证所提方法。实验结果表明：与激光建图和相机建图方法相比，所提方法的障碍物检测率提高了32.03个百分点和19.86个百分点，地图的尺寸误差分别减小0.014 m和0.141 m，角度误差分别减小1°和3°；与原始里程计相比，里程计精度提高了0.12个百分点。

随着数据传输的速率不断提高, 信道对数据的损耗愈发严重, 采用传统的连续时间线性均衡器(CTLE)对信号的均衡补偿已无法抵消信道对信号的严重衰减。为了更好地补偿衰减, 对传统的CTLE均衡器做了进一步的改进, 提出了基于负电容的新型CTLE。在传统的CTLE基础上, 使用两个交叉耦合的MOS管构成负电容, 将其叠加在传统一级 CTLE 的输出端, 形成二级结构, 可以增加高频增益和实现更大的带宽, 以便更好地补偿信道的衰减。仿真结果显示, 在25 Gibit/s的数据传输速率下, 负电容结构的均衡器具有良好的补偿能力, 经过均衡后, 眼图的水平张开度达到了0.9个码元间隔(UI)以上, 采用负电容结构的新型CTLE, 对于提升整体传输数据速率具有重要意义。

为研究半导体激光器锁频系统的环境适应性,所采用的锁频方案是基于饱和吸收光谱的调制解调技术。分析了三种典型的锁频光路方案:消多普勒锁频(DFL)光路,原子气室端面反射锁频(CRL)光路以及反射镜增反锁频(MRL)光路。这三种方案均采用锁定调节模块进行光放大,通过调制解调技术将激光器锁定在饱和吸收峰上。在锁频基础上,利用声光调制器产生激光冷却原子实验中冷却光所需的激光频率。通过改变温度、振动频率和振动幅度等环境参数,测试了三种激光器锁频光路的频率稳定性,并讨论了每种方案的环境耐受性。实验结果表明,DFL方案的温度耐受性和抗振动干扰是最好的,CRL和MRL方案次之,说明DFL方案更适于复杂工作环境。然而,CRL和MRL方案可简化光路、缩小光路尺寸,便于激光单元的小型化和集成化。

激光器驱动电路是光通信系统中发射端的重要部件, 为了适应高速电/光转换的需求, 基于28 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺, 设计了一种外调制激光器(EML)驱动电路, 整个驱动电路采用了5级级联的架构, 分别包括可变增益放大器(VGA)、两级连续时间线性均衡器(CTLE)、预放大器和输出级, 驱动电路内部采用了新型的互补放大和共源共栅结构, 驱动电路的输入为50 Gb/s的4阶脉冲振幅调制(PAM4)信号。仿真结果表明: 该驱动电路小信号带宽为27 GHz; 在12.5 GHz、0.16~0.312 VPP正弦输入下的输出摆幅为1 VPP时, 总谐波失真(THD)大小为2.21%, 电压增益范围为13.98~20.24 dB, 总功耗为340 mW。

基于Mie散射研究了带电粒子的散射特性，给出散射系数与表面电导率的关系，计算了不同面电导率粒子与非带电粒子的散射角，计算表明：对金属类粒子，带电后的散射影响不大；但带电介质类粒子如水球、冰球粒子，面电荷使面电导率达到一定量级时，对散射特性有明显的影响。与水球相比，冰球的散射系数振荡现象处于粒子尺度参数更大值，振幅更强，而当面电导率很大时，即携带更多电荷量时，两者散射效率近似相等，与同大小的金属球形粒子的散射效率接近。随着面电导率的增加，散射系数发生较大变化，但当电导率达到一定值时，散射系数趋于恒定。相对非带电粒子的散射，带电后粒子的散射系数减小，散射能量沿不同方向重新分布，后向散射强度增强，其他方向的散射强度减小。当冰球粒子与水球粒子面电导率大到一定程度时，其散射特性都接近等大金属粒子的散射特性。

总悬浮物(TSM)是海洋水质和水环境评价的主要参数之一。 舟山海域位于杭州湾边缘, 泥沙含量多, 总悬浮物长期处于高浓度状态, 其分布与动态变化对近岸水质、 水循环以及该区域的渔业、 旅游业都有较大影响。 Landsat-8卫星影像作为一种应用广泛、 空间分辨率高、 便于获取的光学信息, 可以为舟山海域的TSM观测提供有力的技术手段。 利用舟山近岸海域实测TSM吸收系数ap(440)和水面光谱, 开发了基于Landsat-8反演TSM的最优模型, 发现基于近红外和蓝色波段比B5/B2的S-函数和线性函数模型反演精度较好, 相对于线性模型, S-函数具有更强的鲁棒性, 该模型形式为ap=3.72/(0.009+e-5.249B5/B2), 克服了常用函数模型(如线性、 对数、 指数函数)应用于实际卫星影像时出现光谱幅度范围受限的困难。 海岸带内陆复杂水体水色遥感的另一难点是大气校正, 以往的研究往往只采用某种大气校正模型, 但该模型不一定适合研究水域, 从而使得校正结果并不一定是最优的。 在本研究中, 验证比较了FLAASH, 6S和ACOLITE三种大气校正方法面向Landsat-8水色反演的校正结果, 发现ACOLITE方法获取的光谱形状最准确, 误差最小, 特别在蓝色波段, 明显好于FLAASH和6S方法。 将最优模型应用于舟山近岸海域2013到2018年的10幅Landsat-8图像。 实测数据和反演结果显示: 舟山近岸海域的TSM吸收系数ap(440)的变化范围在1.64～417.04 m-1, 均值118.47 m-1, TSM吸收占水体总吸收的90%以上, 该海域实测的水面光谱形状呈现典型的河口海岸带复杂浑浊水体的光谱特征, 很多光谱曲线具有双峰特征, 遥感反射率幅值较大, 特别是红色、 近红外波段, 由于受河口高浓度TSM的影响, 遥感反射率高于远海较清洁的海水; 衢山、 洋山、 宁波等近岸区域的TSM浓度明显高于东极、 嵊泗等远海区域, 随河口羽化区呈现由高到低的梯度变化, 在近岸区域分布复杂, 外海区域分布较为均匀。 在时间分布上具有冬季浓度远高于夏季的特点, 其中12月最高, 最大值为413.32 m-1, 8月最低, 最小值为3.69 m-1, 5月、 10月期间也有TSM的局部峰值。 这些TSM时空变异特征表明舟山海域悬浮物的分布和变化一方面受地形、 海流、 潮汐、 季风、 台风等自然环境因素的影响, 另一方面也受如海运、 港口建设、 海岛旅游等人类活动的较大影响。

石油产品的庞大运输量增加了重大污染事故的风险, 给生态安全带来了巨大威胁。 其泄漏事故往往具有突发性、 偶然性以及污染范围大等特点, 传统的化学采样检测并不适用于现场的应急监测和定量预警。 卫星遥感以及机载成像的发展为事故的检测提供了有效手段, 但因为水面漂浮油品颜色特征不明显, 多呈透明色, RGB相机下水和水面漂浮油品难以区分, 严重影响成像监测效果。 尝试从水与油品的光谱反射率特性的差异出发, 寻找油品的特征波段, 提高图像中水与油的对比度, 以实现溢油监测。 针对漂浮油品的光谱测量, 已有研究选用的实验容器与环境条件与自然水体中的综合光学特征存在明显差异, 难以为现场泄漏事故的监测提供相应的数据支持。 为模拟实际的泄漏情景, 在人工开阔湖面上使用地物光谱仪对汽油和二甲苯两类透明油品及类油化学品进行紫外可见反射光谱特性的测量探究。 光谱测量结果显示, 样品与水在各波段区间的光谱角余弦值均接近1, 但光谱反射率差值在紫外波段明显大于其他波段, 说明漂浮汽油与二甲苯这类透明油品与湖水的光谱反射率曲线形状差异基本一致, 而幅值差异在紫外波段处最大。 为进一步论证光谱特征分析结果, 选择365, 436, 546以及700 nm四个紫外-可见波段的滤光片, 对样品进行成像分析。 成像分析结果显示, 汽油与二甲苯两种漂浮透明油品与湖水在紫外波段处的图像总体灰度对比值与纹理特征差距明显高于其他可见光波段。 因此, 选用紫外波段进行水面漂浮油品的成像监测能有效提高油品与自然水面的成像对比度。 该实验在自然光与湖面自然水体的条件下进行, 极大程度地模拟了实际的透明油品泄漏污染情景, 为透明油品及类油化学品机载遥感监测的波段优选提供了理论与数据支持。

为了提高海洋用钢的表面性能,采用激光熔覆技术在Q235钢板表面熔覆了QAl-7铝青铜合金,并对其组织以及熔合线处的铜渗透现象进行了研究。研究结果表明,铝青铜熔覆层在凝固过程中会发生液相分离以及过饱和脱溶现象,其组织主要由富铜相(Cu₃Al、Cu₉Al₄)以及富铁相(AlFe₃、AlFe)构成。熔池中的铜液沿着基体钢奥氏体晶界润湿扩展,在热影响区形成铜渗透现象。铜渗透深度与熔合区的宽度有关,熔合区越宽,铜渗透越深。通过控制激光熔覆工艺参数减少熔合区的宽度进而控制渗透深度,从而抑制铜渗透裂纹的产生。

采用双次通过声光调制器和“猫眼”结构, 消除频率调制带来的光路偏转并增大激光频率的调谐范围, 使用射频驱动功率反馈调节法实现了激光功率的稳定.理论计算和实验验证表明, 选择焦距为40 mm透镜方案, 激光频率调谐在160 MHz时, 系统整体光纤耦合效率达到了56.8%.在保证系统光利用率大于15%时, 系统的有效频率调谐范围为100 MHz.通过功率稳定系统, 在频率调谐60 MHz的变化范围内, 输出光功率波动控制在±0.07%以内并能保持长期稳定工作.

针对磨损与腐蚀失效轧机牌坊现场高性能再制造技术难题，研究了其激光熔覆再制造技术，评价了多种合金熔覆层的抗氧化与耐磨损性能。结果表明，相对轧机牌坊材料25#钢，选取的Fe基、Ni基和Co基3种类型9种熔覆材料均具有优异的抗氧化性能和耐磨损性能。其中，Co1合金熔覆层氧化后表面形成了致密氧化膜，熔覆层的抗氧化性能最佳; 而Co4合金的相对耐磨性最优异，磨损体积最小。最后，采用激光熔覆技术再制造的轧机牌坊在工厂生产中具备更长的使用寿命，再制造技术效果显著。