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气溶胶粒子微观特性对后向散射回波的影响

中国激光 2019年第4期46卷 234-241页

作者：陈鹏赵继广宋一铄朱常明航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子微观特性对后向散射回波影响的方法。基于Mie散射理论,建立了蒙特卡罗仿真模型,对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射回波特性进行仿真分析,得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰... 详细信息

提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子微观特性对后向散射回波影响的方法。基于Mie散射理论,建立了蒙特卡罗仿真模型,对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射回波特性进行仿真分析,得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰值强度、信号延迟、波形展宽的影响规律,分析了由气溶胶粒子微观特性引起的多种宏观特性的同时作用对后向散射回波产生的影响。结果表明:后向散射回波强度主要取决于散射系数和不对称因子,回波延迟和脉宽与散射系数相关;随着复折射率实部的增大,后向散射回波强度增加,回波延迟和脉宽先减小后增大,但影响较小;随着复折射率虚部的增大,后向散射回波强度先减小后增大,虚部对回波延迟和脉宽无明显影响。

关键词：散射后向散射激光近距探测气溶胶粒子粒子微观特性 Mie散射

气溶胶环境下FMCW与脉冲激光探测性能对比

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红外与激光工程 2020年第6期49卷 179-188页

作者：陈鹏赵继广(指导) 宋一铄王燊航天工程大学研究生院北京101416 北京市遥感信息研究所北京100192 航天工程大学电子与光学工程系北京101416 北京空间信息中继传输技术研究中心北京100094

研究了气溶胶干扰的情况下调频连续波(FMCW)和脉冲激光探测体制的探测性能,并进行两种体制探测性能的量化对比。基于蒙特卡罗方法建立了气溶胶干扰下的目标探测模型,研究了不同距离目标的探测结果,论证了FMCW与脉冲两种体制进行比较的... 详细信息

研究了气溶胶干扰的情况下调频连续波(FMCW)和脉冲激光探测体制的探测性能,并进行两种体制探测性能的量化对比。基于蒙特卡罗方法建立了气溶胶干扰下的目标探测模型,研究了不同距离目标的探测结果,论证了FMCW与脉冲两种体制进行比较的可行性,并量化对比了二者的探测性能。以沙尘气溶胶为例进行了仿真和实验室环境内的测距实验,结果表明:FMCW激光探测系统可以通过提高调制频率来得到更好的探测性能;在气溶胶环境下,FMCW激光探测比脉冲体制有更高的信号杂波比(SCR),意味着更好的探测性能和更强的抗后向散射干扰能力。在气溶胶能见度较低且距离分辨力相同的条件下,400 MHz初始调制频率的FMCW系统探测性能较脉冲体制探测性能提升约8~10 dB。

关键词：调频连续波 FMCW 激光探测气溶胶后向散射抑制信号杂波比

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基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法

红外与激光工程 2019年第12期48卷 40-46页

作者：陈鹏赵继广杜小平宋一铄航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416 航天工程大学航天指挥学院北京101416

散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数,针对二项Henyey-Greenstein(TTHG)相函数的参数不易确定的问题,提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数,该函数可... 详细信息

散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数,针对二项Henyey-Greenstein(TTHG)相函数的参数不易确定的问题,提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数,该函数可以很好地拟合Mie散射相函数,尤其是在大于90°的后向散射方向效果更加明显。相比于HG、HG*、RHG等相函数,文中提出的相函数可以更好地逼近实际散射情况,得到更精确的蒙特卡罗仿真结果。

关键词：蒙特卡罗散射相函数后向散射粒子群优化

基于权值优化分块自适应灰度-距离Markov随机场的无扫描3D激光雷达距离图像重构

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光学学报 2015年第8期35卷 91-100页

作者：郝刚涛杜小平宋建军宋一铄装备学院航天装备系装备学院航天指挥系 95806部队

针对无扫描三维(3D)激光雷达距离图像分辨率低、随机噪声大的问题,以高分辨率单目相机作为辅助,提出基于权值优化分块自适应灰度-距离马尔科夫随机场(MRF)的稀疏距离图像重构方法。在构建灰度-距离MRF多层次相关图基础上,采用分块快速... 详细信息

针对无扫描三维(3D)激光雷达距离图像分辨率低、随机噪声大的问题,以高分辨率单目相机作为辅助,提出基于权值优化分块自适应灰度-距离马尔科夫随机场(MRF)的稀疏距离图像重构方法。在构建灰度-距离MRF多层次相关图基础上,采用分块快速插值策略,克服纹理拷贝并提高重构速度;采用简单线性迭代聚类(SLIC)超像素分割边缘惩罚方法,有效保护图像结构细节;采用空域距离核函数和灰度相似核函数双重引导,并针对不同邻域系统自适应调整核函数标准差,保证算法稳健性;针对各邻域系统,采用共轭梯度法实现了全局能量函数快速优化。标准图像数据和真实图像实验表明所提出方法较双线性插值、双边滤波和标准MRF方法具有更优的综合性能,可有效实现无扫描3D激光雷达距离图像重构。

关键词：成像系统马尔科夫随机场无扫描三维激光雷达单目相机图像重构

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激光三维成像中光电混频技术的研究进展

激光与光电子学进展 2019年第8期56卷 15-23页

作者：卜禹铭曾朝阳杜小平宋一铄航天工程大学北京101416

阐述了光电混频技术的基本原理。基于独立光电器件和组合光电器件两种实现途径,追踪并归纳了光电混频技术的研究进展。受微波光子变频技术的启发,提出了一种基于体型电光调制器的光电混频方法。该方法使用电光调制器在光场进行混频解调... 详细信息

阐述了光电混频技术的基本原理。基于独立光电器件和组合光电器件两种实现途径,追踪并归纳了光电混频技术的研究进展。受微波光子变频技术的启发,提出了一种基于体型电光调制器的光电混频方法。该方法使用电光调制器在光场进行混频解调,后端采用高分辨率、低成本的图像传感器,突破了阵列尺寸对图像分辨率的限制,具有高能量利用率、高信噪比的优势。

关键词：光电子学光电混频技术电光调制体型电光调制器

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激光近距探测抗气溶胶干扰方法研究进展

兵器装备工程学报 2020年第8期41卷 228-233页

作者：陈鹏赵继广宋一铄航天工程大学研究生院北京101416 北京市遥感信息研究所北京100192 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

激光近距探测技术是现代引信领域关键技术,在高精度要求的现代战争任务中发挥了不可替代的作用。同时,战场中弥散的云雾烟尘等气溶胶介质会对激光近距探测性能产生影响,使其性能下降,严重时可能产生虚警,引起导弹早炸。分析了激光近距... 详细信息

激光近距探测技术是现代引信领域关键技术,在高精度要求的现代战争任务中发挥了不可替代的作用。同时,战场中弥散的云雾烟尘等气溶胶介质会对激光近距探测性能产生影响,使其性能下降,严重时可能产生虚警,引起导弹早炸。分析了激光近距探测中气溶胶干扰的情况,从探测体制、硬件改进、信号处理3个角度综述了激光近距探测抗气溶胶干扰的方法,对多种方法进行了分析对比,讨论了激光引信抗云雾干扰的发展方向。

关键词：后向散射激光近距探测抗气溶胶干扰信号处理频域处理

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新型电光材料调制性能研究进展

中国光学 2021年第3期14卷 503-515页

作者：吕潇磊赵继广杜小平宋一铄张朋张建伟航天工程大学电子与光学工程系北京101416

基于电光晶体的偏振调制技术在激光三维成像领域起着越来越重要的作用。受限于铌酸锂(LN)材料的低视场和高半波电压,采用传统电光调制技术难以进一步提升三维成像性能。随着钙钛矿结构电光材料制备工艺的日趋成熟,基于新型材料的电光调... 详细信息

基于电光晶体的偏振调制技术在激光三维成像领域起着越来越重要的作用。受限于铌酸锂(LN)材料的低视场和高半波电压,采用传统电光调制技术难以进一步提升三维成像性能。随着钙钛矿结构电光材料制备工艺的日趋成熟,基于新型材料的电光调制技术将成为突破激光三维成像探测精度的最佳手段,铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT)、锆钛酸镧铅(PLZT)和钽铌酸钾(KTN)3种典型材料具有优良的电光性能和介电性质;能够突破视场和半波电压的限制,但应用到电光调制领域时存在PMNT调制带宽较低、PLZT透过性能较差、KTN实际应用带宽较低等难题。未来的研究将着眼于将该调制技术的实用性,一方面通过掺杂改性等手段提升电光调制性能,另一方面通过建立性能表征模型优化系统的信噪比。

关键词：激光三维成像钙钛矿结构材料偏振调制

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无扫描激光三维成像雷达研究进展及趋势分析

中国光学 2018年第5期11卷 711-727页

作者：卜禹铭杜小平曾朝阳赵继广宋一铄航天工程大学北京101416

无扫描激光三维成像雷达具有体积小、质量轻、高分辨率、高精度和对动态目标无失真成像等优点,目前已成为许多国家研究的重点和热点。本文阐述了闪光式、光子计数、增益调制型等7种无扫描激光三维成像雷达体制和距离选通成像技术的基本... 详细信息

无扫描激光三维成像雷达具有体积小、质量轻、高分辨率、高精度和对动态目标无失真成像等优点,目前已成为许多国家研究的重点和热点。本文阐述了闪光式、光子计数、增益调制型等7种无扫描激光三维成像雷达体制和距离选通成像技术的基本原理,追踪并归纳了其研究进展,对比分析了各体制的技术优劣,并从核心器件角度分析了发展趋势。结论如下:采用2D传感器在光学层面进行时间信息转换实现三维成像的方法具有高分辨率、高能量利用率和高信噪比等特点,在航天、测绘、军事、民用等领域具有突出优势和应用前景。

关键词：无扫描成像激光雷达 2D传感器光学飞行时间

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线性调频连续波时频分析中的余弦变换方法

探测与控制学报 2010年第4期32卷 65-68页

作者：赵继广宋一铄张智诠装甲兵工程学院控制工程系北京100072 装备指挥技术学院北京101416

LFM/CW测距系统中利用傅里叶变换进行时频分析从而得到差频信号的频率,针对其测距分辨力不够高且运算量大、难于实现实时多距离分辨等问题,提出利用余弦变换进行时频分析的方法。利用余弦变换在处理零初始相位单频信号时具有高频率分辨... 详细信息

LFM/CW测距系统中利用傅里叶变换进行时频分析从而得到差频信号的频率,针对其测距分辨力不够高且运算量大、难于实现实时多距离分辨等问题,提出利用余弦变换进行时频分析的方法。利用余弦变换在处理零初始相位单频信号时具有高频率分辨力这一优点,将其应用于处理LFM/CW体制测距系统的差频信号从而提高测距分辨力。理论分析和仿真证实了在一定距离范围内,使用余弦变换处理差频信号可以得到近似正确的频谱,相比使用傅里叶变换时其测距分辨力提高了一倍。

关键词： LFM/CW 初始相位余弦变换分辨力