为了获取钢轨轮廓测量系统中钢轨纵向的方向参数,提出了一种基于平面靶标的钢轨纵向标定方法。利用平面靶标与钢轨表面紧贴时靶标坐标系的Z轴始终与钢轨纵向垂直的特点,将平面靶标在钢轨表面平移或者旋转,并使平面靶标与钢轨表面保持贴紧状态;通过相机采集一组不同姿态下的平面靶标图像,将这组靶标坐标系Z轴单位向量变换到世界坐标系下,利用变换后单位向量的坐标进行平面拟合,通过计算拟合平面的法线得到钢轨纵向的方向向量,从而完成钢轨纵向参数的标定。在实验室环境下验证了所提方法的有效性,钢轨纵向标定误差在0.1°以下。当靶标图像数量在10张以上时,所提方法能达到最优的标定效果。所提方法为钢轨轮廓测量系统的精度提升和可靠性评估提供了理论依据。

利用计算机视觉进行姿态测量的方法已广泛应用于现代控制、导航、跟踪等多个领域中。研究并设计了一种基于P4P矩形分布的平面靶标和EPNP算法结合的单目视觉姿态测量方法。首先, 利用单相机获取平面靶标图像, 经图像处理后得到四个特征点的像素坐标, 并使用EPNP算法进行姿态解算; 其次, 对姿态角测量误差进行了仿真分析,为提高姿态测量精度提供了理论指导和依据; 最后, 提出一种与高精度二维转台结合的坐标系配准方法, 利用该方法对三个方向姿态角精度进行验证。实验结果表明: 当绕x和y轴的转动角度在[-6°, 6°]时, 姿态测量误差小于0.1°, 可以满足测量应用需求。

针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题，设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程，采用单站式激光雷达散射截面方程，推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性，推导了扩展目标和非扩展目标的回波功率方程。通过仿真分析了脉冲展宽特性、朗伯体与非朗伯体平面的目标回波特性。对周向探测系统进行加工以及回波实验，实验结果表明，数值计算回波与粗糙平板实际回波波形一致，为脉冲激光周向探测系统测距提供了理论依据。

平面标靶的定位是3维激光扫描数据处理过程中的重要一环.为了减小中心坐标提取对多站数据拼接配准、不同坐标系转换、辅助定位等精度的影响,提出了一种基于最小二乘法、K-means聚类法以及扫描点反射强度值的新方法,并进行了理论分析和实例验证,取得了准确的定位数据.首先采用总体最小二乘法对扫描数据中的粗差点进行剔除,然后基于扫描点反射强度值和K-means聚类方法进行区域分类,接着对中心坐标提取,最后对中心坐标进行计算得到坐标位置.结果表明,在一定距离内,该方法可以在实际应用时获得较高的定位准确性,在不同方向上与软件自动识别的坐标相差在亚毫米级,与实际测得标靶距离相差也在亚毫米级.该研究对实现平面标靶中心坐标自动提取是有帮助的.

On the basis of the threebeam output of basic frequency from "ShenguangII" laser facility and beam smoothing technology of lensarray, the shock wave with a better planarity in ranged 650～750μm the target was created after optimum design and rational combination for laser beam. Then the efficiency of output beams from "ShenguangII" laser facility had been raised. And the shock stability experiment with the inclinedplane target indicated that the shock wave steadily propagated in the Al target of thickness of about 28.38～55.82 μm and 22.13～35.07 μm under the power density of 3.26×1014 W/cm2 and 3.11×1014 W/cm2 respectively.

利用"神光-Ⅱ"的3路基频光输出及小透镜列阵束匀滑技术,通过优化设计和合理地选择光路组合,实现了多路叠加斜入射的驱动激光, 在靶材料中产生一个650～750μm范围内平面性良好的冲击波,有效地提高了"神光-Ⅱ"输出光束的利用率.同时,利用斜面靶进行的冲击稳定性实验表明,在靶面功率密度分别为3.26×1014及2.56×10¹⁴W/cm²时,冲击波至少在28.38～55.82和22.13～35.07μm的Al样品厚度内是稳定传播的.