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多维度大容量超表面全息及光场变换

光学学报 2024年第2期44卷 52-61页

作者：陈彦杰徐正琨赵睿哲李晓炜王涌天黄玲玲北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心北京100081 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室北京100081 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室北京100081

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了... 详细信息

超表面的设计与制造极大地推动了在片上紧凑光学系统中实现光场调控的应用。传统光学系统中的光学透镜、空间光调制器以及偏振光学元件虽具备光场调控的功能,但体积庞大、光场调控功能单一等因素限制了其应用。超表面为光场调控提供了新平台,有望解决传统光学元件和系统向微型化、集成化和多功能化发展的瓶颈。主要围绕超表面的多维度全息混合复用、二维/三维光场变换、矢量光场的产生与操控三方面进行介绍。最后,对超表面的未来发展趋势进行了展望。

关键词：超表面多维度光场调控全息成像光束整形

弹道冲击下石墨烯和聚乙烯改性芳纶织物的钝伤防护性能

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兵工学报 2024年第1期45卷 35-43页

作者：王哲刘鹏陈婧黄广炎张宏北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心现代兵器技术实验室重庆401120

芳纶凭借其轻质高强的特点广泛应用于防弹领域。为提高单层芳纶织物的抗钝伤能力,采用热塑性树脂聚乙烯(Polythene,PE)与石墨烯纳米粒子表面改性方法提升芳纶织物的抗钝伤性能。以背衬凹陷为标准,对不同质量配比改性芳纶织物的抗钝伤能... 详细信息

芳纶凭借其轻质高强的特点广泛应用于防弹领域。为提高单层芳纶织物的抗钝伤能力,采用热塑性树脂聚乙烯(Polythene,PE)与石墨烯纳米粒子表面改性方法提升芳纶织物的抗钝伤性能。以背衬凹陷为标准,对不同质量配比改性芳纶织物的抗钝伤能力和能量吸收特性进行测试对比。对比结果表明:石墨烯和PE两种改性方法均可提升芳纶织物的抗钝伤能力,其中PE改性方法使得改性织物面密度增加较小但抗钝伤能力显著提升,10%PE的防弹能力和比吸能值较纯芳纶分别提升了18.0%和30.8%;石墨烯改性织物刚性的增加使其低速抗钝伤能力增强,但是过大的纱线间摩擦使其高速防护能力减弱,2%石墨烯粉体为石墨烯改性织物的最佳配比。此外,优化验证得到了2层10%PE和13层的6层正交超高分子量PE无纬布防弹衣组合设计。

关键词：改性芳纶织物钝伤防护背衬凹陷防弹性能能量吸收

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增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能

兵工学报 2024年第2期45卷 395-406页

作者：薛浩王涛黄广炎崔欣雨韩洪伟北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120 31002部队北京100094

为探索增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能,采用选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制造316L不锈钢材料毛坯,通过机加工、抛光等操作得到了直径12 mm的增材制造316L不锈钢球形破片。开展打印态316L不锈钢材料的显微计... 详细信息

为探索增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能,采用选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制造316L不锈钢材料毛坯,通过机加工、抛光等操作得到了直径12 mm的增材制造316L不锈钢球形破片。开展打印态316L不锈钢材料的显微计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)和静动态力学试验研究,获得了打印态316L不锈钢在材料沉积方向的Johnson-Cook(JC)模型参数,进行了增材制造和传统冷轧工艺制造的316L不锈钢球形破片侵彻6 mm厚Q235钢靶的弹道试验。研究结果表明:增材制造球形破片的弹道极限速度比传统冷轧制造破片低2.5%左右,弹道性能有小幅提升,暗示了增材制造工艺用于制造战斗部预制破片的潜力;开展的数值仿真研究获得了与试验结果一致的剪切冲塞穿靶机理,仿真与试验穿靶速度数据比较吻合,弹道极限速度误差仅为1.4%左右,仿真结果也表明JC模型用于描述增材制造316L不锈钢材料穿靶行为的可行性。

关键词：球形破片弹道性能 316L不锈钢增材制造

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火焰燃料电池技术研究进展

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2147-2156页

作者：王雨晴史翊翔蔡宁生北京理工大学机电学院北京100081 清华大学能源与动力工程系热科学与动力教育部重点实验室北京100084

火焰燃料电池(Flame Fuel Cell,FFC)是一种新型固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC),将富燃火焰与SOFC直接耦合,具有装置简单、燃料适应性广、启动快速等特点,在小型天然气分布式供能以及动力系统中极具应用前景。本文首先... 详细信息

火焰燃料电池(Flame Fuel Cell,FFC)是一种新型固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC),将富燃火焰与SOFC直接耦合,具有装置简单、燃料适应性广、启动快速等特点,在小型天然气分布式供能以及动力系统中极具应用前景。本文首先介绍了FFC的发电原理与研究概况,随后分别从燃料富燃特性、富燃火焰中电池性能特性以及FFC电堆集成与系统分析三个方面介绍了火焰燃料电池的相关研究进展,并展望了超高温燃料电池研发、衰减机制研究以及规模化放大等发展方向。

关键词：火焰燃料电池富燃燃烧抗热震性分布式供能系统

光束轨道角动量模态人工智能感知方法研究进展(特邀)

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光学学报 2024年第14期44卷 24-37页

作者：周诗韵王亦舒杨觐瑜高春清付时尧北京理工大学光电学院北京100081 信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081 光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)作为一种全新的光场调控自由度在超大容量光通信、旋转体探测、高分辨率成像、光信息存储、量子技术等前沿领域展现出巨大的应用潜力。在上述应用中,实现快速、高精度的OAM模态感知十分重要。随着人工智能... 详细信息

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)作为一种全新的光场调控自由度在超大容量光通信、旋转体探测、高分辨率成像、光信息存储、量子技术等前沿领域展现出巨大的应用潜力。在上述应用中,实现快速、高精度的OAM模态感知十分重要。随着人工智能(AI)在各领域的快速发展,将AI技术作为光束OAM模态感知的新型解决方案引起了国内外学者的广泛关注。本文从AI的应用模型角度出发,对近年来基于AI技术的光束OAM模态感知方法进行了系统性综述,主要包括机器学习、深度学习及混合学习模型下的OAM模式分布探测和多模混合光束谱测量,同时讨论了扰动下基于AI的OAM模态感知方法研究进展。

关键词：轨道角动量人工智能模式识别谱测量

MCJ-UNet:一种双/多通道联合InSAR相位解缠网络

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雷达学报（中英文） 2024年第1期13卷 97-115页

作者：丁泽刚孙涛王震赵健史一鹏陈浩龙陈之洲王岩曾涛北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所北京100081 卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学) 北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

干涉合成孔径雷达(InSAR)可实现地表高程的高效获取,在地形测绘中应用广泛。双/多通道InSAR技术可借助不同通道(基线、频点)的高程模糊度差异,解决相位欠采样问题,完成高程陡变区域的干涉相位解缠,实现InSAR技术在测绘困难区域的有效应... 详细信息

干涉合成孔径雷达(InSAR)可实现地表高程的高效获取,在地形测绘中应用广泛。双/多通道InSAR技术可借助不同通道(基线、频点)的高程模糊度差异,解决相位欠采样问题,完成高程陡变区域的干涉相位解缠,实现InSAR技术在测绘困难区域的有效应用。该文即面向高效高精度相位解缠需求,利用深度学习这一有力工具,结合不同通道的相位特征及相互约束关系,提出了一种双/多通道联合干涉相位解缠网络:Multi-Channel-Joint-UNet(MCJ-UNet)。该网络的构建以双通道(双频、双基线)InSAR为基本观测构型,并可实现向多通道构型的扩展,其构建的核心思路主要包括3点:首先,将干涉相位解缠中的模糊数估计问题转化为语义分割问题,并采用UNet网络完成分割处理;其次,引入挤压激励模块(SE)动态调整信息权重,以增强网络不同通道对其所需信息的感知能力;最后,利用多通道联合约束下的相位残差优化损失函数,实现网络调谐。此外,为避免语义分割结果的边缘细节误差对解缠效果的影响,该文还提出了一种基于多通道联合约束的解缠误差自修正方法,以保证解缠质量。模拟地形仿真数据、真实地形仿真数据以及TerraSAR-X实测数据验证了所提方法的有效性。

关键词：干涉合成孔径雷达(InSAR) 多通道相位解缠深度学习 UNet网络

强度分类变换在平面激光诱导荧光探测气溶胶流场中的应用

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激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 81-90页

作者：陈思颖郝伟陈和郭磐徐清玥薛帆北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术实现气溶胶流场的实时探测,对气溶胶流场运动的研究有着重要意义。针对PLIF气溶胶流场实时探测中微弱信号可视性较差的问题,提出一种信号强度分类变换方法,根据信号强度特征设定限制条件,通过迭代将信号... 详细信息

利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术实现气溶胶流场的实时探测,对气溶胶流场运动的研究有着重要意义。针对PLIF气溶胶流场实时探测中微弱信号可视性较差的问题,提出一种信号强度分类变换方法,根据信号强度特征设定限制条件,通过迭代将信号分为若干强度区间,并对各区间内信号强度重新规划赋值。将强度分类变换方法应用于PLIF气溶胶流场探测的荧光信号处理,与限制对比度自适应直方图均衡化(CLAHE)的处理结果相比,该方法在大动态范围荧光信号的微弱信号增强、噪声抑制方面具有较好的效果,对微弱信号信背比的提升超过20%。针对气溶胶流场不同变化阶段,所提方法可以实现25 frame/s的实时处理,满足对气溶胶流场荧光信号实时探测的要求。

关键词：激光诱导荧光气溶胶探测分类变换实时探测图像增强

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无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

机械工程学报 2024年第3期60卷 34-46页

作者：汪首坤许永康陈志华司金戈李斌王军政北京理工大学伺服运动系统驱动与控制工信部重点实验室北京100081 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对... 详细信息

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。

关键词：无人机移动自主回收目标定位动态轨迹跟踪柔顺承接

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基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法

航空学报 2024年

作者：张敏王霞李宇阳北京理工大学光电学院北京理工大学光电成像技术与教育部重点实验室

为了实现绝对航向角度获取，提出一种基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法。通过输入观测地的位置信息和观测时间信息，得到太阳赤纬角和太阳时角，从而计算出地理正北坐标系下的太阳方位角。再利用天空的偏振分布特性，结合基于太... 详细信息

为了实现绝对航向角度获取，提出一种基于简化太阳方位角的绝对航向角解算方法。通过输入观测地的位置信息和观测时间信息，得到太阳赤纬角和太阳时角，从而计算出地理正北坐标系下的太阳方位角。再利用天空的偏振分布特性，结合基于太阳子午线提取的偏振光导航定向算法，可以解算绝对航向角信息，以实现导航的目的。计算机仿真和外场实验结果表明：太阳方位角的均方根误差小于0.01°，室外静态航向角解算的均方根误差小于0.2°，动态航向角解算的均方根误差为0.53°，基本满足多数场景下导航的测量精度要求。

关键词：仿生导航偏振光导航太阳方位角绝对航向角偏振