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光稀释效应对O_(2)近红外气辉星载测风的影响

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 160-169页

作者：李昊天李发泉李娟王后茂武魁军何微微烟台大学物理与电子信息学院山东烟台264005 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院国家空间科学中心北京100190

利用星载光谱成像干涉仪测量O_(2)(a^(1)Δ^(g))日辉的多普勒频移信息是目前实现全球临近空间大气风场探测的先进技术手段,观测谱线O 19 P 18(7772.030 cm^(-1))的多普勒频移,可以在40~80 km的空间区域进行高精度和高灵敏度的风速测量,... 详细信息

利用星载光谱成像干涉仪测量O_(2)(a^(1)Δ^(g))日辉的多普勒频移信息是目前实现全球临近空间大气风场探测的先进技术手段,观测谱线O 19 P 18(7772.030 cm^(-1))的多普勒频移,可以在40~80 km的空间区域进行高精度和高灵敏度的风速测量,然而其探测精度受大气散射的具体影响尚不明晰。文章旨在分析光稀释效应对临近空间大气风场探测的影响,并对其引起的测风误差进行定量评估。首先介绍了O_(2)(a^(1)Δ^(g))光谱和大气散射的光谱特性。采用最新的HITRAN光谱参数、光化学反应速率常数以及大气模型计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))不同反应机制的贡献。结合光化学反应速率计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))的体辐射率,并分析了太阳天顶角对体辐射率分布的影响,基于爱因斯坦系数和谱线强度分别计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))在不同温度和自吸收效应条件下的光谱辐射模型,并分析了不同地理气象因素对大气散射光谱造成的影响。其次,介绍了临边观测多普勒非对称空间外差光谱仪(DASH)的测量技术原理,描述了如何去除大气散射分量以生成纯净的气辉干涉图,基于DASH仪器概念对获取干涉图像的正演过程进行了阐释。再次,针对反演问题引入了“剥洋葱算法”,在考虑自吸收效应和光稀释效应影响的情况下,消除了目标层上方大气层贡献,解决了干涉图像中目标层信息的提取问题。最后,通过误差分析得到了大气风场探测精度廓线及其随地理气象因素影响的变化规律,证明光稀释效应的存在降低了干涉图对比度并增加了测量噪声,这对临边观测权重和有效信噪比产生了不利影响。研究表明,在45~80 km的切线高度范围内,测风精度受大气散射的影响较小,其误差约为2~3 m·s^(-1);而在45 km以下,测风精度受光稀释效应的影响随海拔高度的降低而急剧增大,且受地表反照率、气溶胶和云量等因素的影响而显著升高,在同时考虑三种因素影响的情况下,其探测下限最低约为40 km。

关键词：临近空间光稀释效应测量精度大气风场光学仪器

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基于FPGA的准直测角系统

光学技术 2007年第1期33卷 56-58,61页

作者：谷林胡晓东陈良益邱任峰中科院西安光学精密机械研究所

为了提高线阵CCD准直测角系统的精度、速度、集成度,以及可靠性,提出一种集成于单片FPGA、光积分时间可自适应调节的片上准直测角系统。以FPGA作为系统处理核心,利用高斯滤波算法对CCD输出信号进行数字滤波,利用边缘自动检测算法获得图... 详细信息

为了提高线阵CCD准直测角系统的精度、速度、集成度,以及可靠性,提出一种集成于单片FPGA、光积分时间可自适应调节的片上准直测角系统。以FPGA作为系统处理核心,利用高斯滤波算法对CCD输出信号进行数字滤波,利用边缘自动检测算法获得图像的像元级边界,在此基础上应用多项式插值算法对图像边缘位置进行亚像元细分,最终计算出失准角。利用VHDL语言以及MAX+plus II软件完成了系统设计。系统仿真和实验表明,所设计的片上系统具有高精度、高集成度、高可靠性的特点。

关键词： CCD FPGA VHDL 亚像元细分边缘检测片上系统

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空间碎片天基光学探测系统离焦问题分析

光子学报 2016年第1期45卷 141-145页

作者：曾德贤胡炳梁宋海军装备学院北京101416 中科院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室西安710119 中科院西安光学精密机械研究所科技与管理部西安710119

从相对距离、大气压力、温度变化三个方面分析了天基光学探测系统离焦产生的原因及离焦变化情况,提出通过离焦调制传递函数模型分析离焦对系统性能影响的方案,仿真分析了不同离焦量下系统等效调制传递函数的变化及其对成像质量的影响.... 详细信息

从相对距离、大气压力、温度变化三个方面分析了天基光学探测系统离焦产生的原因及离焦变化情况,提出通过离焦调制传递函数模型分析离焦对系统性能影响的方案,仿真分析了不同离焦量下系统等效调制传递函数的变化及其对成像质量的影响.结果表明,随着离焦量的增加,图像质量逐渐下降,相对距离变化导致的离焦为正值,大气压力变化导致的离焦为负值,温度变化导致的离焦在中心温度左右有正有负,三者导致的离焦量可部分抵消.该研究为天基光学探测系统的设计、补偿措施的制定以及性能评估提供了数据支持.

关键词：光学探测成像质量调制传递函数离焦空间环境

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神光Ⅲ装置用搭载平台高准确度自动瞄准方法

光子学报 2014年第6期43卷 201-205页

作者：王维王拯洲何俊华张敏韦明智闫亚东中科院西安光学精密机械研究所西安710072

为了实现搭载平台对打靶目标的高准确度定位瞄准,提出了一种基于视觉伺服的瞄准方法.定义视觉系统中的脱靶量与投影矩阵,并用投影矩阵计算脱靶量,使得计算值接近于真值;再使用三自由度混联机构运动模型,提高姿态调节准确度;最后,通过投... 详细信息

为了实现搭载平台对打靶目标的高准确度定位瞄准,提出了一种基于视觉伺服的瞄准方法.定义视觉系统中的脱靶量与投影矩阵,并用投影矩阵计算脱靶量,使得计算值接近于真值;再使用三自由度混联机构运动模型,提高姿态调节准确度;最后,通过投影矩阵与运动模型优化视觉伺服策略,使得整个瞄准过程得到很大简化,不需较准视觉系统即可进行自动瞄准.将搭载平台安装到神光装置上进行自动瞄准准确度检测,得到其瞄准准确度为:X方向11μm,Y方向12μm,Z方向14μm.搭载条纹相机进行激光打靶考核验证,得到了物理实验过程的完整数据,表明该瞄准方法满足工程使用要求.

关键词：搭载平台视觉伺服投影矩阵运动模型

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无压缩多路数字视频光纤传输系统的研制

光子学报 2005年第1期34卷 150-153页

作者：王华汶德胜李相国郑培云李涛张颖中科院西安光学精密机械研究所西安710068

提出了一种无压缩多路数字视频光纤传输系统 ,该系统基于时分复用技术采用比特串行数字视频传输方式实现在一根光纤中传输多路视频信号介绍了系统设计思想、关键技术及高速数据接口设计 ,并通过实验证明该系统工作稳定、实时传输效果好。

关键词：数字视频光纤传输串行传输 TDM 信道编码 PECL电平

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多目标跟踪

光子学报 1997年第2期26卷 149-154页

作者：周绍光熊仁生吴圣雄汪金祥中科院西安光学精密机械研究所西安710068

本文论述了多目标光电跟踪探测技术发展概况，包括跟踪算法及光电传感设备，并讨论了将来的发展趋势．

关键词：多目标跟踪跟踪起动数据关联光电探测雷达

用于月球风化层遥感的光谱分离技术研究(英文)

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光子学报 2005年第10期34卷 1510-1513页

作者：薛彬杨建峰赵葆常中科院西安光学精密机械研究所空间光学研究室

为了解决混合像元问题,发展了一门新的技术——光谱分离技术,线形混合模型是目前应用最成功的方法,但是当应用到月球风化层遥感时,其存在两个内在的缺陷一是由于充分混合引起的非线性,二是纯光谱的不“纯”性.对于第一个缺陷,从Hapke理... 详细信息

为了解决混合像元问题,发展了一门新的技术——光谱分离技术,线形混合模型是目前应用最成功的方法,但是当应用到月球风化层遥感时,其存在两个内在的缺陷一是由于充分混合引起的非线性,二是纯光谱的不“纯”性.对于第一个缺陷,从Hapke理论出发,充分考虑了数据的特点,大大简化多重散射模型来提高充分混合的线形性,同时降低了原模型计算的复杂度;对于后一个问题,提出用修正线形混合模型来弥补“纯”光谱中的误差.该方法通过Relab数据库中的模拟月壤的光谱数据进行了验证,试验结果表明,这种方法具有很好的性能.

关键词：光谱分离技术月球风化层修正的线形混合模型单次反照率

应用短时Fourier变换对尾流光学信号分析

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光子学报 2004年第12期33卷 1533-1536页

作者：纪延俊何俊华郑黎陈良益中科院西安光学机械精密研究所

为弥补声探测尾流的不足,利用激光的独特优势,采用激光探测舰船尾流的方法.根据光信号的随机特性,确定了信号的分析方法短时Fourier变换.在信号的时频分布图中,表征了信号频率随时间的变化关系.通过对气泡幕光学信号时频图的分析,推测... 详细信息

为弥补声探测尾流的不足,利用激光的独特优势,采用激光探测舰船尾流的方法.根据光信号的随机特性,确定了信号的分析方法短时Fourier变换.在信号的时频分布图中,表征了信号频率随时间的变化关系.通过对气泡幕光学信号时频图的分析,推测舰艇尾流的强弱.把这种探测手段应用于鱼雷自导,可提高鱼雷的作用距离、减小鱼雷半径,增强战斗力.

关键词：尾流尾流自导气泡幕短时傅里叶变换

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环形线负载驱动变曲率反射镜技术

光子学报 2016年第8期45卷 22-31页

作者：解晓蓬赵惠李创樊学武任国瑞柴文义许亮苏宇中科院西安光学精密机械研究所空间光学应用研究室西安710119

从薄板弹性理论出发,对可实现曲率变化的环形线负载驱动模型进行分析,给出了基于该模型的大镜厚比变曲率反射镜的形变方程.以较小的驱动力实现较大的中心形变为目标,利用MATLAB软件对不同反射镜厚度、驱动环半径下的反射镜形变情况进行... 详细信息

从薄板弹性理论出发,对可实现曲率变化的环形线负载驱动模型进行分析,给出了基于该模型的大镜厚比变曲率反射镜的形变方程.以较小的驱动力实现较大的中心形变为目标,利用MATLAB软件对不同反射镜厚度、驱动环半径下的反射镜形变情况进行模拟计算,结果表明,反射镜厚度范围在2~4 mm之间、驱动环半径数值在反射镜有效半径1/2处最佳.以此为依据,设计并研制了口径为100 mm、厚度为3 mm的铍青铜环形线负载驱动变曲率反射镜结构及原型样片,给出了变曲率反射镜整体结构前10阶的振动模态分析结果.完成装配后,反射镜原型样片的面形精度接近λ/30（λ为波长）.对该结构进行极限曲率变化和面形精度保持的验证实验,通过对变曲率反射镜结构进行改进,环形线负载驱动能够实现超过30个波长（632.8 nm）的中心形变,且面形精度的变化与反射镜中心矢高的变化呈弱相关.

关键词：光学变焦无运动部件变焦变曲率反射镜环形线负载驱动薄板弹性理论有限元分析