1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 中国科学院空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
3 上海工程技术大学电子电气学院，上海 201620
4 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
5 中国科学院上海天文台，上海 200030
6 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
从信标光链路中高效地获取运动平台的姿态信息是运动平台量子光通信成功的关键之一。针对运动平台量子光通信的实际需求，提出一种探测载体平台旋转姿态角的信标姿态解耦方法，有望显著提高量子光通信的动态链接效率。经0°、45°、－45°偏振片起偏调整的RGB三色合束信标光，携带着载体平台的旋转姿态角信息，经自由空间传输后由地面接收系统解耦。接收端利用光电探测器获得信标光的三色光强值，根据三色光强值的差动、比值构造特征参数β，建立信标光旋转角θ与特征参数β间的关联曲线，利用该曲线反演载体平台的空间旋转角信息。分析θ在0°～90°的变化趋势及β的数值结果，并对不同距离下的测量结果进行误差分布分析。实验表明，所反演的信标空间姿态角度测量精度可以达到±0.05°。室内实验结果的3σ值小于0.5°；室外实验结果的3σ值小于1°。综合整体性能分析，所提方法具有测量运动平台空间旋转姿态角的能力，可用于在浮空平台或类似领域中进行姿态角度测量。
测量 量子光通信 偏振激光 空间旋转角 三维姿态 光电探测器 中国激光
2022, 49(18): 1804001
1 长春理工大学, 吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
为了提高氧化铝陶瓷导轨超精密研抛加工的工作效率, 分析了研抛压力、研抛速度以及磨料添加间隔等工艺参数与研磨抛光效率的关系。首先, 根据氧化铝陶瓷导轨的特性及物理参数, 确定研磨抛光盘以及磨料的选型。然后以高精度平面平晶作为检测工具, 平晶与导轨表面形成干涉条纹, 利用条纹的数量定量表征研抛效果。最终得到氧化铝陶瓷导轨的最佳工艺参数: 每个研抛压力应该控制在40 N; 研抛线速度为45 m/min; 研磨剂的添加时间为30 min。在同等时间内, 应用此套工艺参数可以达到更高的面型精度。
高精度 陶瓷导轨 超精研抛 high-precision ceramic guides ultra-precision polishing
1 上海大学通信与信息工程学院，上海 200444
2 中国科学院上海天文台光学天文技术研究室，上海 200030
3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
4 上海天文光电科技有限公司，上海 200030
面向国内开放低空的发展趋势和重点区域的防护要求，结合最新的光机电控技术，提出一种可对低空空域进行快速目标搜索的光电技术，并研制了一套样机系统。该系统利用搭载在高精度一维转台上的线阵CCD 相机连续采集360°低空全景图像，图像数据通过千兆以太网滑环实时传输至数据处理工作站；数据处理工作站对全景图像进行实时检测，解算得到可疑目标的方向，进而实现对低慢小目标的搜索发现。利用该样机系统开展了初步的观测试验，结果表明：利用该系统可以对低空空域的慢速飞行目标进行全方位的搜索侦查，在大气透明度良好的情况下，最远可以探测到2300 m处的300 mm×300 mm×200 mm大小的无人机目标，测向精度达到602。本研究工作为解决低慢小目标搜索发现问题提供了一种有效手段。
低慢小目标 目标检测 低空防护 全景图像采集 low slow small target target detection low airspace protection panoramic image acquisition
1 中国科学院上海天文台，上海 200030
2 中国科学院大学，北京 100049
为开展地球同步轨道(GEO)空间目标监视监测试验，上海天文台在2015年研制了具有超大视场的“地球同步轨道带动态监视光学系统样机”，样机的有效视场达到100平方度。视场内目标数量众多，如何从复杂的观测图像中有效识别出GEO目标是本文研究的重点。GEO目标相对地面静止，恒星相对地面以15″/s的速度运动，提出相邻帧图像差分与航迹关联结合的方法，通过相邻帧图像差分法去除大部分恒星虚警，利用航迹关联确认目标，并将属于同一个目标的观测点位联结。通过对样机实测数据的处理分析，验证了该方法的可行性和准确性，平均每个观测夜晚，可识别视场内超过50个GEO目标，识别准确率超过95%。
GEO目标 超大视场 目标识别 GEO targets wide field of view objects recognition
空间目标观测中，目标亮度直接影响着其跟踪能力及定位精度。激光技术作为主动测量技术，通过地面激光跟踪与测量系统向低照度空间目标主动发射激光，望远镜及CCD相机在接收目标反射的太阳光的同时亦接收激光信号，可提高目标星象在CCD上的亮度，有利于目标跟踪和测量。采用532 nm波长低功率激光作为地面光源，对带激光反射器卫星开展了激光主动增亮实验，验证技术方法可行性。根据太阳光谱辐照度理论、地面测量系统参数、激光测距雷达方程等，分析了激光主动增亮卫星前后视星等。利用星象灰度对比法，获得了实验中所测量卫星增亮前后视星等，并与理论计算结果进行了比较，验证了理论与实验方法的合理性，为进一步开展激光主动增亮技术的研究与应用奠定了基础。
测量 低照度空间目标 激光主动增亮 灰度比对法 目标视星等 观测实验 光学学报
2014, 34(s2): s212002
对于低轨道空间目标，易受到地影影响，使地面光学测量系统无法实现对地影目标光学观测，影响目标光学观测弧段和数据量。激光照亮技术为主动探测，利用地面激光跟踪与测量系统，向地影中目标发射激光束，望远镜及电荷耦合器件(CCD)相机接收目标返回的激光信号，达到CCD探测阈值，获取目标图像信息。采用了532 nm波长激光作为地面光源，开展对地影中带激光反射器卫星激光主动照亮，验证技术方法可行性。根据地面系统参数，理论分析了CCD的激光回波信号信噪比、卫星激光照亮星等。利用图像灰度对比法，获得了实验中所照亮卫星的视星等，并与理论计算结果进行了比较，验证了理论与实验方法的合理性。
激光光学 激光主动照亮 地影空间目标 照亮星等 中国激光
2014, 41(s1): s108003
中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
离散余弦变换(DCT)压缩图像的客观质量评价通常采用均方误差(MSE)和峰值信噪比(PSNR),而缺乏对图像几何衰变的考虑,这正是基于位置信息的图像测量系统的关键.针对这一问题,对两幅高空间冗余图像进行DCT压缩实验研究,结果表明:用4×4分块,1:2压缩比时,MSE和PSNR变化不大,但有1或2个像元的几何衰变.与一般情况下光学测量系统总体误差只有1～2个像元比较,在因压缩而产生像元级的位置变化时,将会严重影响测量精度,因此对这类图像进行DCT压缩时应十分关注?负嗡ケ?
DCT压缩 均方误差 峰值信噪比 图像几何衰变
1 吉林师范大学,吉林,四平,136000
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
一台经纬仪只能测量目标的方位角和俯仰角,即只能测得目标的方向.为确定空间运动目标在某一瞬间的位置,采用两台(或多台)经纬仪合理布站进行交汇测量的方法,可得到目标点的坐标值,根据不同时刻的坐标值,用最小二乘法对目标航迹进行曲线拟合,从而可以外推预测目标下一时刻的位置、速度和加速度.
经纬仪 交汇测量 曲线拟合 目标跟踪
