1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学，安徽 合肥 230037
生物材料作为一种有别于传统无机消光材料的新型烟幕介质，悬浮于空气中，以烟幕的形式存在，通过对光的吸收和散射作用改变光波的传输特性。本文根据生物材料的复折射率特点，介绍了生物材料的吸收和散射特性，概括了生物材料单粒子、单分散凝聚粒子和多分散凝聚粒子的消光特性的表征方式，分析了影响生物材料消光特性的因素，总结了生物材料消光性能的测试方法。最后，本文提出了生物材料在复杂空间结构模拟精确化、消光特性影响因素分析多元性、消光特性测试标准化方面的发展趋势，以期为新型消光材料的制备和改进等提供有益参考。
材料 烟幕 消光特性 凝聚粒子 复折射率
西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安 710121
针对脉冲激光近感探测在烟雾干扰下引起的虚警、漏警等问题，本文根据 Mie散射理论，运用 Monte Carlo方法建立脉冲激光近感探测模型，仿真 905 nm脉冲激光获取大小目标在无干扰和烟雾干扰两种条件下的回波，分析回波的波形特征。结果表明：无干扰情况下，发射接收系统与目标之间的距离和回波幅值呈负相关；大小目标回波前沿的上升速率均呈递增趋势。烟雾干扰情况下，烟雾回波和目标回波的脉冲宽度相对于发射激光波形均有一定的展宽，但前者的展宽程度要大于后者；烟雾回波波形呈现前沿陡峭，后沿平缓的非对称特征。研究成果可以为激光近感探测抗烟雾干扰提供理论基础。
激光近感探测 烟雾 Mie散射 Monte Carlo方法 回波特性 laser proximity detection, smoke, Mie scattering,
1 国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
烟幕是一种应用较为广泛的无源干扰手段，在对抗各类光电侦察和光电制导装置方面发挥着重要作用。烟幕遮蔽和干扰效果评价是评估光电对抗效果、进行战术部署的重要依据，是烟幕技术的重要研究内容。针对目前评价方法杂、评价方法选用无据可依的现状，在综述当前烟幕遮蔽和干扰效果评价研究现状的基础上，从烟幕本身的遮蔽性能、被干扰对象工作性能、烟幕干扰前后图像质量受影响的角度，系统归纳了能较好地描述烟幕遮蔽和干扰效果的主要评价指标及其测试方法，指出了方法的优缺点、适用场合与局限性，并对下一步研究工作和发展方向进行了展望。
烟幕遮蔽 干扰效果评价 透过率 光电导引头 图像质量 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2200004
陕西科技大学 电子信息与人工智能学院，陕西 西安 710021
为实现实验室火灾识别并解决因火苗小导致相机采集到的图像火焰不显著，以及火焰伴随烟雾遮挡影响分割识别精度的问题，提出一种改进的语义感知的实时热红外和可见光图像融合分割网络。通过融合热红外与可见光图像，提供热辐射信息以增强可见光图像中因烟雾遮挡而降低的光谱信息以及火焰燃烧前期的显著性，完成对实验室烟雾遮挡下火焰以及火焰燃烧前期小火苗的分割。对融合网络中的梯度残差密集块（GRDB）增加中间特征传输块（IFTB）并引入权重块，减少融合时火焰图像的信息损失，在增强火焰图像显著性的同时以最少内容损失为基准还原可见光图像结构信息。在Deeplabv3+语义分割网络中添加基于梯度变换的边缘提取模块（EEM），增强融合图像中明暗变换显著的火焰烟雾图像边缘信息，减少烟雾遮挡对火焰分割的影响，提高火焰分割识别精度。实验结果显示，通过融合可见光与热红外图像使火焰燃烧前期图像的火焰检测分割识别精度得到了提升，改进的火焰分割网络在自采数据集中的平均交并比为91.27%，分割效率为11.96 FPS，表明改进的融合分割网络对实验室火焰烟雾分割识别的效果有明显提升，对于实验室火焰烟雾检测具有现实应用价值。
火焰烟雾检测 图像融合 语义分割 IFTB 边缘提取 flame smoke detection image fusion semantic segmentation IFTB edge extraction 大气与环境光学学报
2023, 18(2): 108
针对狙击作战中对狙击手的探测、定位及告警的需求，开展了枪口焰烟光学特性测试研究。根据枪口焰烟文献资料与光学测量设备的性能参数，设计了枪口焰烟光学特性外场测试详细方案。对某5.8 mm与7.62 mm口径弹道步枪的枪口焰烟光学特性进行了外场测试。测试结果表明，枪口焰烟辐射主要集中在2 μm～5 μm，持续时间约为6 ms，辐射能量最大值出现在2 ms附近，5.8 mm弹道步枪枪口焰烟在中波和长波的辐射强度均高于7.62 mm。枪口焰烟光学特性的测试结果为枪口焰烟的探测及**发射药的改进提供了重要依据。
枪口焰烟 光学特性 测试 gun flame and smoke optical properties test
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 南京大学 大气科学学院，江苏 南京 210023
激光雷达具有探测距离远，分辨率高，对气溶胶浓度变化敏感等优势，偏振激光雷达还能够对粒子形态做区分，根据消光系数及退偏比值识别云、雾、烟尘等。利用偏振激光雷达进行扫描观测，可以实现火灾烟尘的快速识别。通过对不同波长的激光雷达探测距离进行仿真，结果表明，波长为1064 nm的激光雷达探测距离为532 nm波长的1.3~1.4倍。通过优化扫描策略及算法，可剔除固定障碍物及临时移动障碍物的影响。为避开安装点位周边高度相近的障碍物，通常会给激光雷达设置一定仰角，对存在探测仰角时产生的水平距离偏差及垂直高度测量偏差进行计算，当激光雷达探测仰角为2°时，6 km处测量高度偏差为209.397 m。使用高斯烟羽模型对烟尘浓度分布进行仿真，当大气稳定度为B，平均风速为1 m/s时，200 m高度处烟尘浓度分布高值点距地面火点的径向距离≥1 km，为火点准确定位提供了修正依据。分别在辽宁省盘锦市盘山县绕阳湖景区，广东省东莞市观音山森林公园进行外场实验，偏振激光雷达在开阔地带及多障碍物山体地带下，均能够快速识别烟尘。
偏振 激光雷达 退偏比 遥感 烟火监测 polarization lidar depolarization ratio remote sensing fire smoke monitoring 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220508
1 西南林业大学林学院, 云南 昆明 650224
2 巴音郭楞蒙古自治州林业和草原局, 新疆巴州“三北”防护林建设管理办公室, 新疆 巴音郭楞 841009
3 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所, 国家林业和草原局森林保护学重点实验室, 北京 100091
目前遥感林火监测主要侧重极轨卫星火点探测精度, 而基于多源遥感影像进行火点、 烟雾特征等综合火场信息遥感监测识别研究较少。 以云南省安宁市2020年5月9日森林火灾为研究对象, 基于高分六号卫星宽幅(GF-6 WFV)数据和风云三号D极轨气象卫星中分辨率光谱仪(FY-3D MERSI)数据进行火场烟雾、 火烧迹地提取及火点判识。 首先根据GF-6 WFV影像, 选取6种光谱特征指数, 以最大似然法、 支持向量机分类法及随机森林分类法, 识别火场烟雾和火烧迹地, 并进行精度评价; 然后, 基于1 km的FY-3D MERSI中红外通道数据, 对潜在火点识别算法进行改进, 根据FY-3C VIRR和MODIS火点探测基本原理, 利用动态阈值和上下文检测法识别火点, 再结合250m分辨率的远红外通道优化识别结果。 最后结合两种数据提取的烟雾、 火点及火烧迹地信息, 探讨分析GF-6 WFV与FY-3D MERSI对于林火的监测能力。 结果表明: 通过5种特征指数及GF-6 WVF数据的8个波段, 能有效识别出烟雾及火烧迹地, 3种分类方法中随机森林分类效果最佳, 总体分类精度和Kappa系数为97.20%和0.955; 改进后的FY-3D MERSI数据火点识别算法, 能有效提高火点识别的准确率; 将中红外通道与远红外通道相结合探测火点, 能使火点识别能力由千米级提高至百米级; 综合GF-6 WFV及FY-3D MERSI数据可有效提取火场的烟雾、 火烧迹地及火点信息。 利用多源数据, 可多方位进行林火监测预警, 对于提高卫星遥感林火监测能力具有重要意义。
卫星遥感 林火监测 烟雾特征 Satellite remote sensing GF-6 WFV GF-6 WFV Forest fire monitoring FY-3D MERSI FY-3D MERSI Smoke characteristics
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
2 中国人民解放军96712部队, 江西 景德镇
基于末敏弹用毫米波辐射计的工作原理, 分析研究了毫米波辐射计的烟幕干扰机理、干扰材料发射率测试原理及方法。在缩比的小铁板上方动态施放筛选的高发射率干扰材料, 小铁板的辐射信号急剧减弱。测试结果表明, 采用由高发射率干扰材料布设形成的烟幕干扰毫米波辐射计是可行的。
末敏弹 毫米波辐射计 烟幕干扰 测试方法 terminal sensitive projectile millimeter wave radiometer smoke screen jamming testing method
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220263
