1 机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
3 纽卡斯尔大学工程学院，英国 纽卡斯尔 NE1 7RU
针对超精密运动台的二维亚微米级精度同步测量需求，提出并建立了平面反射式二维光栅测量系统，研究了平面反射式二维光栅的平面位移同步测量方法，分析了平面反射式二维光栅测量系统的误差传递模型。通过Vold-Kalman滤波算法，对光栅信号中存在的高次谐波误差、幅值/相位误差进行实时修正和滤除。采用反正切细分算法和周期测量法对光栅正交脉冲的频率进行测量，实现对被测目标的高分辨率测量和实时运动速度测量。同时，构建了亚微米级测量精度的平面反射式二维光栅测量系统，测量范围为500 mm×500 mm，x、y方向的定位精度为±0.3 μm，测量分辨率为0.005 μm。
测量 平面反射式二维光栅 反正切细分算法 亚微米级测量 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312018
为实现飞行器远距离突防时自主航迹规划效率提升的目标, 结合该任务背景下雷达威胁分布特点, 采用剖分网格理论组织栅格环境, 从底层表征方式出发改进A*算法。利用剖分网格的编码表征组织结构得到方位信息, 从而针对性地施加惩罚因子, 指向性地改进实际移动路径代价计算方式, 而后依据雷达威胁分布特点, 通过编码比较位的变化分段变步长寻找子节点。仿真结果表明, 改进算法的计算节点大大减少, 在所寻航迹总的代价值近似的情况下, 改进算法总能在威胁分布密集的环境中更迅速地规划出可行航迹, 较好地适用于飞行器突防背景。
自主航迹规划 剖分网格 远距离突防 威胁密集分布 惩罚因子 分段变步长 autonomous trajectory planning subdivision grid long-range penetration dense distribution of threats penalty factor variable step size in sections
1 西北大学信息科学与技术学院，陕西 西安 710127
2 北京师范大学信息科学与技术学院，北京 100875
针对传统的切连科夫荧光断层成像（CLT）方法的重建精度相对较低的问题，提出一种基于有限元剖分信息的局部连接网络（FES-LCN）。该网络由全连接子网络与结点连接子网络组成，其中结点连接子网络根据有限元剖分信息建立，用于预测初步重建结果与真实光源之间的残差。为验证该网络的性能，设计了物理仿真实验和数字鼠实验，结果表明，基于有限元剖分信息的局部连接网络具有良好的稳定性和准确性。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617031
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心, 广西 桂林 541004
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
3 武汉理工光科有限股份公司, 湖北 武汉 430000
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
5 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
6 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
7 电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室光纤光学研究中心, 四川 成都 611731
8 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
9 香港理工大学电机工程系, 香港 999077
10 山东省光纤传感技术重点实验室, 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
11 北京知觉科技有限公司, 北京 100085
12 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
四十多年来,我国光纤传感技术在经济发展和市场需求的牵引下快速成长。针对我国光纤传感若干典型的细分技术领域,概括性地给出了各个细分技术的发展历程、技术现状及面临的主要问题,使读者能更好地理解我国光纤传感技术发展的样貌,把握我国光纤传感技术市场需求呈指数型增长的发展趋势。
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
环境振动会在干涉测量过程中产生随机倾斜、移相误差,导致测量精度下降。为了降低环境振动对移相干涉测量的影响,提出了一种基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量方法。首先,利用Fourier变换将干涉图变换到频域;然后,利用频域细分操作对峰值坐标进行亚像素精度定位,求解出振动倾斜平面;最后,利用最小二乘法计算出待测面的相位分布。实验结果表明,本方法与同步移相法的复原结果具有高度一致性,波面峰谷值和均方根值的偏差较小;且本方法无需对硬件进行改动,可为振动环境下的移相干涉测量提供一种低成本、高精度的解决方案。
测量与计量 倾斜移相 频域细分 最小二乘法
布里渊光时域分析(BOTDA)系统中, 不同的脉冲宽度对应不同的空间分辨率, 但不同脉冲宽度下的布里渊信号会重叠在同一位置。首次对该现象进行了理论分析, 并基于该现象提出了一种新的布里渊光时域定位技术。通过正反两次测量对应变或温度段的端点进行定位, 无需降低脉冲宽度就能提高空间分辨率, 克服了泵浦脉冲宽度对空间分辨率的限制。实验在24711 m的光纤上分布使用20~100 ns的脉冲均实现了1 m应变段的定位, 并通过双峰洛伦茨拟合测得其应变为1880 με, 其应变测量不确定度为36 με。该技术相比于其它BOTDA定位技术, 无需通过降低脉冲宽度来提高空间分辨率, 操作简单有效, 将在分布式传感领域具有广泛的应用前景。
布里渊光时域分析(BOTDA) 脉冲划分 应变测量 长脉冲 Brillouin optical time-domain analyzer (BOTDA) pulse subdivision strain measurement long pulse
1 北京理工大学 光电学院 仿生机器人教育部重点实验室，北京 100081
2 中国人民解放军陆军研究院系统工程所，北京 100039
三维成像激光雷达因获取信息丰富、抗干扰能力强、分辨率高等优势已广泛应用于地貌勘测、自动驾驶、智能交通、视觉跟踪等**与民用领域。随着雪崩光电二极管（APD）探测器件的发展与三维成像体制的多样化(例如：微机电系统扫描、相控阵、闪光等)，激光雷达性能较早期已得到大幅提升。立足于军民领域对激光雷达的新需求，迫切需求新方法、新体制进一步提升三维成像的综合性能。首先从APD三维成像激光雷达的发射单元、接收单元、算法单元（数据处理单元）三方面关键技术展开分析。然后，以载荷应用需求对三维成像激光雷达进行了分类阐述与讨论，重点以车载环境感知为例深入讨论了现有激光雷达的应用现状与军民应用所面临的难点问题。基于APD器件的三维成像方法多元化发展，讨论了两种适用于APD器件的新型三维成像方法（异构变分辨率与鬼成像）。最后，在分析三维成像激光雷达研究现状的基础上，总结了三维成像激光雷达正朝着大视场、高分辨、高精度、实时性、模块化、智能化的方向发展，为进一步研究高性能三维成像激光雷达奠定基础。
三维成像 激光雷达 雪崩光电二极管 识别 变分辨 three-dimensional imaging lidar APD identification subdivision 红外与激光工程
2020, 49(9): 20190549
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
针对精细导星仪(Fine Guidance Sensor, FGS)姿态测量精度受星点提取系统误差影响的问题, 提出了一种基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)拟合法的高精度星点定位系统误差补偿方法。为了解决拟合样本少、输入特征差别大等问题, 采用对输入范围不敏感、易于训练的决策树作为基模型, 并根据当前模型拟合残差梯度, 结合集成学习中的提升方法生成新的基模型得到系统误差与探测器填充率、采样窗口尺寸、星斑束腰半径以及星点质心坐标计算值之间的函数关系, 以此函数关系为基础对星点质心坐标估计值进行系统误差校正。实验结果表明: 与支持向量回归机(Support Vector Regression, SVR)相比, 基于GBDT的高精度星点定位算法的误差减小了60.6%, 经该算法补偿后的质心误差为0.014 5 pixel, 相比于质心法误差减小了61.5%。
精细导星仪 系统误差 梯度提升决策树 星点定位 亚像素质心细分算法 fine guidance sensor systematic error gradient boosting decision tree star centroiding subpixel centroid subdivision algorithm 红外与激光工程
2019, 48(11): 1113005
中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
法布里珀罗(F-P)标准具间隔d的高准确度测量对干涉测量结果具有非常重要的影响。论文基于F-P干涉成像图片信息, 结合峰位坐标局域细分原理和圆方程回归, 尤其应用了一种新型的虚拟面阵像元细分和信号平滑化技术, 准确地求出干涉图像各同心圆环直径Di, 实现干涉级次整数部分k0和小数部分ε的准确计算, 完成F-P间隔d的三波长小数重合法测定。实验对比分析了细分和非细分方式对测量结果的影响, 测得细分方式下的d=(2 009.961 91±0.000 06) μm, d的不确定度粗估值(Uε/k0)=9.8×10-7。实验验证了像元细分方法的有效性, 为提高间隔d的测量准确度提供了有效的途径和方法。
光学计量与仪器 虚拟面阵像元细分 改进小数重合法 F-P标准具间隔 峰位坐标回归细分 optical metrology and instrument virtual plane pixel subdivision excess fraction method inner interval of F-P etalon peak position coordinate regression subdivision
