大斑病是一种对玉米危害严重的病害, 迫切的需要一种可以快速了解玉米大斑病病情的方法。 以无人机遥感作为新的技术平台, 探究玉米冠层受到大斑病胁迫时的光谱响应情况, 并利用无人机高光谱成像技术对大斑病病情进行监测和可视化研究。 采集玉米多生育期(抽雄期、 灌浆期、 完熟期)冠层500～900 nm的高光谱影像, 根据采集影像的原始光谱和一阶微分光谱特征, 提取出12个大斑病敏感波段位置, 12个波段位置分别为: 514, 532, 553, 680, 714, 728, 756和818 nm, 近红外、 红、 绿波段及红边位置。 根据前人提出的植物病害监测参数结合提取的敏感波段位置, 构建13组针对玉米冠层大斑病的监测光谱参数, 研究不同波段对大斑病病情指数(DI)值的敏感性, 并构建玉米冠层大斑病的监测模型, 验证利用无人机遥感监测大斑病DI值的精度及稳定性。 结果表明: 随病情指数增加, 一阶微分光谱图出现典型的“蓝移”现象, 病害冠层DI值与红光(680～714 nm)和近红外(770～818 nm)的反射率及一阶微分光谱图的红边位置(680～756 nm)相关性更显著, 与绿光波段相关性较低。 在13组监测光谱参数中, 8组与建模样点冠层大斑病实测DI值达到极显著相关水平, 决定系数(R2)均达到0.8以上, 选取各生育期R2达到0.8以上的光谱参数用于玉米冠层大斑病监测模型的构建, 将检验样本的实测值与监测模型的预测值进行相关性分析。 检验表明, 在抽雄期, 模型DI-NDVI(SDλi, SDλj)的回归斜率(0.829 3)和决定系数(R2=0.842 7)都最接近1, 均方根误差(RMSE=4.59)和相对误差(RE=12.3)更小, 说明模型DI-NDVI(SDλi, SDλj)的预测能力和精度更高。 各生育期对应模型均取得较好监测效果, 说明本研究利用无人机遥感对植物病害监测具有指导意义, 对精准农业的发展具有一定的借鉴价值。

联苯菊酯是一种Ⅰ型拟除虫菊酯农药, 因药效好, 作用迅速, 易降解等优点而被广泛地应用于农业生产中。 但联苯菊酯农药残留对有益昆虫, 水生动物有致死毒性, 对人类具有内分泌干扰作用, 雌激素效应, 并能存留于肝脏等多种器官, 对人体健康有严重危害。 密度泛函理论是一种量子力学从头计算方法, 可以用来计算分子轨道和拉曼光谱。 结合密度泛函理论和拉曼光谱研究物质是当前最为常用的拉曼光谱研究方法。 采用密度泛函理论的B3LYP/6-31G基组, 对联苯菊酯分子构型进行优化并计算了其理论拉曼光谱。 在实验中采用波长为785 nm激光作为激发光, 获得了联苯菊酯分析纯固体的自发拉曼光谱。 将联苯菊酯理论拉曼光谱和实验拉曼光谱对比分析, 对联苯菊酯分子的振动模式进行分析和归属, 联苯菊酯分子结构相对复杂, 振动模式较多, 拉曼峰复杂繁多, 找到了位于659, 948, 993和1 292 cm-1处拉曼活性相对较强的峰作为鉴别联苯菊酯的特征峰, 并可以根据这些特征峰对联苯菊酯分子进行定性定量分析。 研究结果表明, 联苯菊酯的理论拉曼光谱和实验拉曼光谱具有较好的匹配性, 但二者在特征峰的波数上存在一定程度的偏移。 这是由于理论计算考察的对象为联苯菊酯的气态单分子, 而联苯菊酯固体中存在复杂的分子间作用和基团间相互作用。 当前对联苯菊酯的分子振动模式和拉曼光谱研究相对较少, 且联苯菊酯农药残留也是近年来备受关注的问题, 研究结果将为联苯菊酯农药残留的定性定量分析提供了一种新的可行方法, 并为作物表面农药残留快速检测奠定基础。

人参作为东北地区重要的经济作物, 是著名的“东北三宝”之一。 随着社会经济的快速发展, 人们对于养生保健产品的重视度和需求量也随之提高。 目前, 市场所售人参存在农残超标、 品质较差和种类混乱的现象, 而且含有重金属元素的人参对于食用者会造成极大的危害。 传统人参识别方法主要是根据人参基源、 性状、 显微和理化特性对人参进行生药研究, 但是这些方法存在人为因素影响、 繁琐复杂的样品预处理和二次污染的问题, 不能实现可靠快速检测。 基于激光诱导击穿光谱技术（LIBS）结合主成分分析法（PCA）对人参产地和人参部位进行聚类分析, 以及对人参重金属元素进行定量分析。 采集吉林省5个产地6种人参的LIBS光谱数据（200~975 nm）, 通过对光谱进行平均值预处理, 利用PCA算法对光谱数据进行降维、 聚类分析, 实现人参产地快速聚类识别、 同一产地的园参与林下参的聚类识别以及同一株人参的不同部位聚类识别。 实验结果发现, 由于同株人参不同部位的元素含量区别不大, 造成人参主干和参须部位聚类效果不佳, 对于6种人参可实现较好的分类效果。 最后对人参样品中重金属元素Pb和Cr进行了定量分析, 计算得到人参中Pb和Cr元素的检测限（LOD）分别为9.55和10.86 mg·kg-1, 去一交互均方根误差（RMSECV）分别为0.011和0.023 Wt.%。 结果表明LIBS结合PCA算法对于人参分类和重金属检测具有较好的应用前景。

提出了一种利用光电方法解决多发导弹测角的技术途径。示踪器向地面发射的脉冲光被跟踪目标的摄像机接收, 解算出光斑和目标的偏角, 形成制导修正依据; 借助时序控制, 使示踪器发光与相机曝光同步; 设置各枚示踪器发光顺序, 使摄像机每个曝光期内, 只有目标或指定的导弹光斑进入, 通过对像机视频图片的编组, 可形成各枚导弹与目标的序列图片, 实现各枚导弹独立制导。通过试验, 在PM2.5指数为120的情况下, 传输距离达到9 000 m, 并实现100 Hz双光源切换, 编码精度达到1 μs。该模式可满足探测距离和导弹区分。

为实现对距离4 km目标100 Hz振动特征的提取, 提出利用激光微多普勒手段增强导弹目标辨识能力的方法。设计了一种基于偏振分光的激光发射/接收/电视共孔径系统, 这种能够二级稳定的系统适应于弹载环境, 利用光纤选通完成光程自动补偿, 实现相干光匹配, 采用本振/回波信号相干法, 用线宽300 Hz的本振光调制后形成探测脉冲光, 可提高探测距离, 并避免回波与本振光因大气衰减而导致的错峰, 由FPGA/DSP构建的傅里叶变换电路可获取时频曲线信号, 频移为36 kHz时可实现目标的辨识。

针对机载光电装备的电视观瞄具对逆光物体进行观瞄时, 光亮度剧烈变化, 会产生光晕, 无法捕获有用细节这一问题, 提出利用激光辅助照明成像方案提高物体在激光波段的照度。在观瞄逆光物体时, 一方面通过降低相机的曝光时间降低相面照度, 另一方面采用激光辅助照明, 对逆光物体进行激光照射。通过实验, 电视系统能够对激光的照射进行成像, 逆光物体的图像边缘灰度差达到55, 满足边缘检测的要求, 能够分辨物体边缘信息。

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型.采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性.研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响.分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距.计算表明,介质的热焦距主要来源于介质内温度梯度引起的热透镜焦距.