1 中国科学院 上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210
设计了一款基于线性模式下HgCdTe-APD的主被动双模式读出电路。被动模式下通过积分电容进行光信号的强度测量,主动模式下利用两段式TDC进行光子飞行时间(ToF)的标记。TDC采用面阵共享的数字计数器进行粗计数,像元内置时间幅度转换电路(TAC)进行精细测量,同时利用积分电容的切换修正时刻鉴别误差。焦平面阵列规模为32×32,工作温度为77 K,采用标准SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行电路设计及版图绘制。仿真验证结果显示,电路满阱容量约为7.5 Me-,在3.2 μs的动态范围ToF分辨率小于0.5 ns, DNL和INL分别在-0.15 LSB~0.15 LSB和-0.2 LSB~0.2 LSB范围内。读出电路帧频为4.5 kHz,功耗小于180 mW。
线性模式APD 主被动探测 光子飞行渡越时间 时间精度 linear mode APD active and passive detection time of flight (ToF) time resolution
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
碲镉汞雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD）探测器在主被动模式下能同时获取目标物体的强度信息和时间信息，实现实时的三维探测。高精度时间标定的测试方法是验证三维测距的基础。文中分析了盖革模式和线性模式的优缺点，针对一种线性模式主被动HgCdTe APD探测器的读出电路结构进行了分析，并对TOF计算方法进行了研究，在此基础上搭建了一套高精度时间标定的测试平台，对系统和环境噪声进行了测试，得到噪声带来的时间抖动为179 ps。对测试仪器带来的固定时延进行了校准，对影响TOF精度的电压、电容、斜坡发生器的精度以及高精度电压源的精度等参数进行了理论分析，在77 K下完成了线性模式HgCdTe APD探测器的主、被动信息的测试。测试结果得到低温下电路线性度高达99.9%，饱和电荷容量为7 Me−，时间精度抖动的均方根为2.107 ns，证明该测试平台和方法能有效地评估探测器的性能，为红外精准探测提供了参考。
线性模式APD 主被动探测 飞行渡越时间 时间精度 linear mode APD active and passive detection time of flight (TOF) time resolution 红外与激光工程
2021, 50(6): 20200460
福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 350116
气体的快速识别与检测已成为国内外研究者迫切解决的重大问题。随着光学技术的快速发展，气体光学检测技术以其高效率、多组分、高灵敏度等显著优势而成为气体检测领域的重要研究热点之一。本文介绍了气体光学检测技术的理论基础，并按主动式与被动式两大类综述了各种典型气体光学检测技术的工作原理及应用进展。运用这些气体检测技术，已经对几十种气体实现远距离、高灵敏度的连续实时监测，完成了多种场景下对气体成分、浓度、温度等参数的测量，有效减少了危险事故的发生。通过总结和分析现有气体光学检测技术仍存在的技术问题，对未来的发展趋势进行了展望。
气体光学检测 吸收光谱法 主动式检测 被动式检测 光谱成像 optical gas detection absorption spectroscopy active detection passive detection spectral imaging
1 中国空间技术研究院西安分院,陕西 西安 710100
2 空军工程大学综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,陕西 西安 710051
为了全天时、全天候、隐蔽性探测海面舰船目标,提出将高分辨率综合孔径微波辐射计作为星载微波辐射无源探测系统,用于探测海面舰船目标。提出一种新方法用于定量化评估微波辐射无源探测系统探测目标的能力; 建立系统关键指标、目标微波辐射截面和探测距离间的关系,分别推导微波辐射无源探测系统的探测概率方程和探测距离方程; 开展仿真分析和机载验证实验,其结果均表明高分辨率星载综合孔径微波辐射无源探测技术探测海面舰船目标是可行的。高分辨率星载微波辐射无源探测系统可作为我国天基预警体系的重要补充。
舰船目标 无源探测 微波 辐射计 vessel target passive detection microwave radiometer
针对多目标红外被动探测定位技术应用的需要, 提出了一种基于红外被动探测的多目标定位方法。研究了三站联合定位算法, 解决了多目标情况下虚假目标干扰、数据匹配难度大的问题, 开展了定位精度、虚假目标剔除效果数学仿真。仿真分析和实验表明, 该方法能够有效剔除虚假目标, 实现多目标红外被动探测定位功能, 定位精度满足应用需要。
红外被动探测 多目标定位 虚假目标 数据融合 infrared passive detection multi-target positioning false object data- fusion GDOP
中国电子科技集团公司 第三十八研究所，安徽 合肥 230088
针对无源探测系统，提出一种基于多普勒频率与距离和测量的目标定位算法。建立无源探测系统中探测定位的数学模型与基于多普勒频率测量的计算关系，给出目标位置的求解过程和模糊解的处理方法。仿真实验中利用STK建模工具构建了典型的场景，并分析了算法的定位精确度。实验证明，利用对目标多普勒频率与距离和的测量对目标进行定位的算法是有效的。
多普勒频率 距离和 目标定位 无源探测 Doppler frequency range sum target localization passive detection 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 984
现有的水声环境对吊声探测的影响研究难以形成有效的装备使用结论。根据被动声纳方程和潜艇噪声模型建立潜艇噪声信号余量的计算方法，通过其与吊声检测概率的关系，仿真计算吊放声纳被动探测域，并研究该探测域分布规律及其对搜潜策略的影响；在此基础上，结合任务、环境、装备等参数，采用仿真实验的方法研究了吊声搜潜策略问题，最后得出吊放声纳探测点间距应使得相邻吊点探测空间的闭合、正梯度吊放深度应较浅和双吊深组合使用以提高探测效能等结论，对反潜直升机吊放声纳优化使用具有针对性的指导意义。
反潜直升机 吊放声纳 被动探测域 优化使用 anti-submarine helicopter dipping sonar passive detection region optimum usage
1 常州工学院计算机信息工程学院， 江苏 常州 213002
2 淮海工业集团有限公司， 山西 长治 046012
3 南京理工大学电子工程与光电技术学院， 江苏 南京 210094
亚毫米波会被大气严重吸收，因此在底层大气中进行金属目标的被动探测很困难。提出了一种利用360 GHz亚毫米波辐射计在高空探测目标的方法。介绍了360 GHz辐射计系统的结构。利用MPM模型计算了大气辐射温度和目标的天线温度对比度。在地面温度为0 °C、相对湿度为20%的天气条件下对辐射计进行了定标实验，并对地面上方3 m处的0.5 m×1 m金属目标进行了探测试验。计算和试验结果表明，天线温度对比度的计算模型是可行的。在地面温度为20 °C、相对湿度为20%的天气条件下，处于5 km高度的360 GHz辐射计对1 mimes5 m目标的探测高度为0.3 km，而对10 m×20 m大目标的探测高度为2 km。
亚毫米波 辐射计 被动探测 天线温度对比度 sub-millimeter wave radiometer passive detection antenna temperature contrast
1 南昌航空大学, 南昌330063
2 中航工业洪都飞机设计研究所, 南昌330024
为了定量分析卫星无源探测技术的定位方式和精度, 对某空间飞行器主动段的轨道估计和误差分析问题进行了研究。基于卫星简化运动方程, 采用四阶龙格-库塔算法对观测卫星任意时刻位置进行解算; 利用最小二乘法对观测数据进行拟合, 保证仿真过程数据的时间一致性; 选取合适的质量和速度模型, 建立空间飞行器基于双星无源探测的主动段三维交汇定位模型和运动方程模型; 基于模拟数据给出估计轨道曲线并对三轴指向误差进行分析, 提出采用改进粒子群算法对差量进行实时计算和空间飞行器轨道修正。仿真结果表明, 经过系统误差修正, 空间飞行器轨道误差降低到1 m级水平。
无源探测 空间飞行器 主动段 轨道估计 误差分析 passive detection space vehicle active period orbit estimation error analysis
1 中国洛阳电子装备试验中心， 洛阳 471003
2 光电对抗测试评估技术重点实验室，洛阳 471003
3 西安卫星测控中心， 西安 710049
根据被动毫米波探测及信号检测等理论，给出了被动毫米波探测的输出信号、探测概率与目标面积的理论公式。通过仿真计算给出了被动毫米波敏感器的输出信号的被积函数分布图、探测概率与信噪比的仿真计算曲线。推导了在近似线性区间内被动毫米波敏感器的输出信号、探测概率与目标面积的近似计算公式，并利用该公式对某次被动毫米波对比探测试验中出现的数据“巧合”现象进行了解释。所得结论对相关被动毫米波探测研究具有参考价值。
毫米波 被动探测 探测概率 目标面积 millimeter wave passive detection detection probability area of target
