根据1m光学主镜支撑系统的特殊要求,提出了空间主桁架结构的模态分析与试验方案.运用MSC.NASTRAN软件计算求得前几阶固有频率和振型, 分析出结构存在局部模态.用自由悬挂、单点激振多点拾振法进行模态试验,CADA-X软件辨识模态参数, 结果验证了结构隐含的薄弱环节.计算与试验得到的模态参数相对误差在7.9%内,说明模态分析与试验的方案可行.分析了试验误差和结构产生缺陷的原因,为整星改进设计与光学装校提供可靠依据.

电子束曝光机的偏转系统控制电子束偏转扫描.像差低、偏转灵敏度高、扫描速度快是它的基本要求.对各种偏转器、偏转方式进行分析、比较,从偏转器空间场的数值计算方法、偏转系统的优化、像差校正、偏转器制作工艺、电气参数等方面阐述设计过程和工程实现上一些值得注意的问题.综合考虑偏转器和偏放电路的设计可以得到最优性能的系统.

时域递归最大值滤波是一种较易实现的红外小目标检测方法,但是在递归过程中存在目标膨胀的缺陷,影响了该方法的应用.通过研究分析,提出了条件最小值滤波替换最小值滤波抑制目标膨胀,较好解决了目标膨胀问题.结合空域最大中值滤波预测背景,将点目标和强噪声保留在预测残差中,再通过递归最大值滤波对预测残差进行时域递归处理,以完成能量累积提高信噪比,设计完成的算法实现了对尺度为1个像素,运动速度小于1像素每帧的点目标的可靠检测.

针对电液伺服系统存在的非线性特性、参数不确定性,且不确定性不满足匹配条件,引入虚拟控制量的概念,提出了一种逆向递推鲁棒自适应控制方法.该方法把整个系统分成了一个二阶和一个一阶两个子系统,对其进行递推式的分步自适应控制,从而简化了控制器的设计,使计算量大为减少;利用参数自适应和鲁棒控制相结合的方法,使控制器具有较强的抗干扰性.仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能,与采用PID的控制方法相比,系统具有更好的控制性能及更强的抗干扰性.

针对电影经纬仪外转台随动系统存在的问题,提出了一种采用复合控制、全数字PID控制和CPLD技术相结合来对其进行改造的方法.引入方位速度构成外转台复合控制提高随动精度,以全数字PID控制提高外转台的跟踪性能,采用先进的CPLD技术提高随动系统偏差输入量的精度.结果表明:改造后外转台系统的随动精度为±1.25mm,比改造前提高了±1.75mm,并且能以0.01o/s的速度平稳随动方位,跟踪目标.

利用Ge单晶良好的机械、声光性能,研制出工作中心频率为70MHz、波长为10.6μm的锗声光调制器.该器件采用高品质因数Ge单晶(III)作为声光介质, y36(切铌酸锂晶体作为压电换能器.由于锗器件对热变化特别敏感,所以设计了环绕结构和背面结构两种不同的吸热系统,测试表明,采用环绕结构比采用背面结构时衍射效率可提高10%以上,而且光斑质量也明显变好.用13W高频驱动功率驱动锗晶体声光调制器,其最大峰值衍射率达到68%.

异质结PIN光探测器可分为单异质结光探测器(SHPD)和双异质结光探测器(DHPD),二者在量子效率、频率响应和暗电流方面存在差异.当SHPD光敏面半径为10(m且P区厚度与电子扩散长度之比小于0.2时,其量子效率减小的幅度小于0.32%,带宽增加约0～4%;对于由体效应决定的暗电流,SHPD略优.由此得到当光敏面积较小和P区厚度较薄时,SHPD与DHPD性能相当的结论,为高性能宽带光纤网高速光探测器的设计提供了依据.

倾斜镜面成像系统的像面与光轴倾斜,仅利用轴向自动调焦无法实现像面整体清晰.为此提出一种基于图像清晰度判断的自动调焦方法.该方法将轴向调焦与角度调焦相结合,通过步进方式平移和旋转像接收面,利用离焦函数判断聚焦情况,采用数据拟合回归的方法实现了像面整体清晰.该方法在椭偏成像系统的应用结果验证了其有效性,调焦精度达到微米量级.

提出一种基于样本线建立物像对应关系的标定法.该方法采用三棱柱作为标定块,标定块在标定范围内运动,得到样本线上的点.样本点的像由三棱柱两个棱面上的光带中心线用最小二乘法拟合直线求取交点的方法计算,所得像点到拟合样本线的最大偏差小于0.1像素.样本线将标定空间划分为4个子域,每个子域用线性插值的方法建立各自的映射关系.在自行设计的激光线扫描测量系统中采用该标定法,实际测量标准平面与球面的误差小于±0.05mm.

针对低精度光纤陀螺(FOG)刻度因子线性度较差的问题,提出了采用径向基函数(RBF)神经网络对刻度因子进行建模的方法,以减小光纤陀螺输出误差.通过测量数据对RBF神经网络进行训练,获得神经网络参数,根据神经网络结构和参数可以得到非线性刻度因子的解析表达式,将其作为刻度因子的模型,来提高FOG的精度.同时将RBF神经网络对刻度因子进行建模的结果与传统的建模结果进行了比较,验证了采用RBF神经网络对低精度刻度因子建模是非常有效的.

根据二维面阵CCD能够快速采集二维图像的特点,提出了一套由视频测试信号发生器、投影屏幕、CCD摄像机和计算机组成的液晶投影显示颜色均匀性测量及校正系统.该系统利用面阵CCD对液晶投影图像三色分量的二维亮度分布进行分时测量,并根据测量及分析得到的校正数据对输出的三色亮度比例进行修正,实现了对液晶投影显示系统颜色均匀性的校正.实验表明,校正后屏幕上各个区域的色坐标和平均色坐标的偏差的标准差为5.23×10-4,仅为校正前的10.46%,色均匀度提高了一个量级.

提出了用打靶法计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程的算法.该算法不仅可以求解前向泵浦、背向泵浦的拉曼放大器传输方程,也可以计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程.该算法利用了先猜测,再修正的逐渐逼近的方法来求解传输方程.利用该算法,对用三波长拉曼光纤激光器泵浦的拉曼放大器进行了优化设计,在波长分别为1427nm,1445nm和1466nm,功率分别为500mW,120mW,400mW时,获得了1dB带宽约为40nm的结果,并用试验进行了验证.

针对大容量二维组合码,提出一种可调光纤布拉格光栅(FBG)编解码器的设计方法,该设计方法利用了光纤布拉格光栅的反射和可调谐特性,所得编解码器结构简单、容易集成、变址容易.在OOK调制输出速率为1Gbit/s,输出功率为1mW的W-OCDMA系统仿真实验中,该FBG编解码器结构实现了正确的编解码,时间延迟1ns,功率损耗约1dB,并且具有良好的匹配滤波特性.该FBG编解码器将是适用于W-OCDMA系统较为理想的器件.

采用神经网络的方法,利用其对于输入、输出参量已知,但解析关系未知的函数具有良好逼近能力的这一特点,构造了双层(2-5-1型)反向传播(BP)神经网络.利用数值优化技术的LM算法训练该网络,获得了宽带拉曼光纤放大器(FRA)中增益带宽、增益平坦度与抽运光数目配置的非线性依赖关系.模拟结果表明:在增益平坦度确定的条件下,不同增益带宽处,抽运光数目必存在下限值.

根据全息理论,从点光源菲涅尔全息图的计算出发,提出一种利用主菲涅尔波带计算三维物体菲涅尔全息图的方法.通过读取3DS文件直接获得三维物体表面各点的空间位置信息,模仿物理全息计算出点的菲涅尔图,将组成三维物体的各点的菲涅尔波带叠加从而获得三维物体的全息图.该方法区别于用菲涅尔衍射公式的传统全息计算,用加法运算代替指数、乘除运算,从而大大加快了计算输出全息图的速度,且具有信息连续、无冗余信息等特点.实验对由1060个采样点组成的物体进行全息计算,生成一幅1024×768的全息图,所需时间为83s.

针对毫米波图像分辨率较低、噪声大、成像物体边缘提取困难等问题,提出了一种基于自适应图像二值化的毫米波图像边缘检测方法.该方法通过对图像直方图的分析,自动地确定两个峰值的位置,得出阈值,对图像进行二值化,再对二值化后的图像进行边缘检测.实验表明,这种方法能较好地检测出毫米波图像中人与物体的边缘信息,同时又去掉了大多数由噪声引起的伪边缘.该方法避免了大量的方差计算,计算量仅为大津法的50%左右,能够满足自适应性和实时性的要求.

介绍了一种针对高速CCD图像采集的嵌入式实现方案,通过引入32Bit/66MHz PCI总线标准,以及有关的缓存组织等技术,解决了数据采集的速度和小型化问题,使得该项技术可适用于更为宽泛的应用环境.在此基础上,给出了嵌入式系统中PCI总线的配置过程,以及软硬件设计中需要注意的问题.该方案对于嵌入式高速图像记录技术中系统结构的设计也是一种有益的探索.

提出了量化MCLT变换系数的音频数字水印盲检新算法.嵌入的水印为视觉可辨的二值标志图像,对水印降维处理后,利用密钥通过PN序列发生器产生的伪随机序列调制水印信息,然后通过量化MCLT系数的方法将其嵌入音频中.通过大量实验,得到了决定水印鲁棒性和不可感知性的量化参数选择上限.实验结果表明,该算法对所嵌水印的音频质量未见降低,对信号处理和随机裁剪型的攻击具有很高的鲁棒性.

提出了一种基于遗传算法的衍射光学元件优化设计方法;在衍射光学元件设计中遗传算法运行参数对遗传算法性能有一定的影响:采用较大的群体规模,遗传算法越容易获得最优解;交叉算子越大,遗传算法全局搜索能力越强;选择算子对遗传算法的影响不是太大;如果要进一步提高解的精度,可选取较大的终止代数.数值计算结果表明,用遗传算法优化设计的衍射光学元件,其误差小于5.2%,衍射效率达到91.2%.遗传算法很适合衍射光学元件的优化设计.