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基于大气湍流效应的双波长激光传输特性实验研究 被引量：4
1
作者 袁纵横 张静 +1 位作者 张文涛 朱宝平 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期686-690,共5页
为研究大气湍流作用下不同波长激光信号的传输特性,建立了基于双波长条件下的激光光束传输实验测试系统,在此基础上进行了室外实验测量,得到了双波长光束同信道传输时的光束漂移和光强起伏变化的测试数据。实验结果表明,大气湍流对激光... 为研究大气湍流作用下不同波长激光信号的传输特性,建立了基于双波长条件下的激光光束传输实验测试系统,在此基础上进行了室外实验测量,得到了双波长光束同信道传输时的光束漂移和光强起伏变化的测试数据。实验结果表明,大气湍流对激光信号的传输具有较大的影响,且光强的闪烁系数与波长有很大的关系,选择波长较长的激光束可减少湍流对光强起伏的影响;光束质心漂移具有很大的随机性,且其质心变化与波长之间无明显的直接联系。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合,对空间大气通信具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 大气光学 光通信 湍流效应 光斑质心漂移 光强起伏
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一种新的基于频域的相关跟踪算法 被引量：1
2
作者 李蓉 周维柏 《昆明理工大学学报(理工版)》 CAS 北大核心 2009年第5期36-41,共6页
提出了一种定位精度高、运算量小的实时相关跟踪算法.算法通过对目标进行差分尺度空间滤波,提取目标的区域特征,增强了相关匹配峰值强度和抗干扰性;其次,将大规模的相关匹配运算由时域转换到频域进行,从而保证了相关跟踪的实时性;利用... 提出了一种定位精度高、运算量小的实时相关跟踪算法.算法通过对目标进行差分尺度空间滤波,提取目标的区域特征,增强了相关匹配峰值强度和抗干扰性;其次,将大规模的相关匹配运算由时域转换到频域进行,从而保证了相关跟踪的实时性;利用加权的目标边缘质心和形心的偏差量后向抑制模板更新时的漂移量,从而减弱模板更新时的模板漂移现象,保证了复杂场景下的目标跟踪.实验表明,算法能够适应在低对比度、复杂场景下的目标跟踪,同时对跟踪过程中摄像头抖动也不敏感.仿真结果表明,该算法运算耗时低,配准峰值强. 展开更多
关键词 相关跟踪 尺度空间 模板漂移 频域 质心
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大气湍流对激光空间传输特性影响的实验研究 被引量：11
3
作者 姜楠 李晓英 +1 位作者 牛春晖 刘鑫 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期708-712,共5页
为了研究大气湍流对不同波长激光传输特性的影响,利用MATLAB对其进行了仿真,设计湍流模拟箱进行实验,将仿真和实验结果对比进行了理论分析和实验验证。对激光波前光强分布进行了观察与记录,并对不同波长激光束在相同大气条件下的光束漂... 为了研究大气湍流对不同波长激光传输特性的影响,利用MATLAB对其进行了仿真,设计湍流模拟箱进行实验,将仿真和实验结果对比进行了理论分析和实验验证。对激光波前光强分布进行了观察与记录,并对不同波长激光束在相同大气条件下的光束漂移和光强起伏做了测量与分析;就大气湍流对线偏振光的偏振态影响进行了实验观测。结果表明,随着大气湍流的增强,激光波前光强分布容易受到明显的影响;激光束的光强起伏随着波长的增大而减小,其方差最高到达2.79×10^(-2),而光束漂移则与波长无关,方差最高到达9.11×10^(-12);线偏振光受到湍流效应的影响,其光强产生随机变化,且随着湍流强度的提高,变化程度更剧烈。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合,这对激光大气传输的研究具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 大气光学 大气湍流 光强闪烁 光斑漂移 线偏振光
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飞行器推力偏心及质心漂移总体估算方法研究 被引量：2
4
作者 张朋 谭湘霞 《现代防御技术》 北大核心 2015年第4期62-67,共6页
对于在大气层外采用直接侧向力控制的飞行器来说,由于推力偏心以及质心漂移的存在,飞行器轨控发动机在工作时,会在滚转、俯仰、偏航等通道中产生附加的姿态干扰力矩。若干扰力矩过大,就会导致姿态失稳。首先建立了一个完整的基于直接侧... 对于在大气层外采用直接侧向力控制的飞行器来说,由于推力偏心以及质心漂移的存在,飞行器轨控发动机在工作时,会在滚转、俯仰、偏航等通道中产生附加的姿态干扰力矩。若干扰力矩过大,就会导致姿态失稳。首先建立了一个完整的基于直接侧向力控制的飞行器仿真模型,以动力学模型为基本方程,分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)推导出了飞行器推力偏心和质心漂移的滤波模型。最后给出了仿真算例,验证了滤波模型的正确性并对2种滤波模型的特性进行了对比。 展开更多
关键词 大气层外 直接侧向力 推力偏心 质心漂移 扩展卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波
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长焦距无热化星敏感器光学系统设计 被引量：8
5
作者 伍雁雄 乔健 王丽萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期275-284,共10页
光学系统是自主导航星敏感器实现恒星光信号收集以及高精度姿态测量的核心组件。以高精度星敏感器光学系统为研究对象,分析了影响光学系统探测不同色温恒星精度的机理,恒星色温及环境温度变化引起的质心漂移量误差通过后期标定抑制的难... 光学系统是自主导航星敏感器实现恒星光信号收集以及高精度姿态测量的核心组件。以高精度星敏感器光学系统为研究对象,分析了影响光学系统探测不同色温恒星精度的机理,恒星色温及环境温度变化引起的质心漂移量误差通过后期标定抑制的难度大,需要在光学设计阶段进行控制;建立了光学系统设计波长权重计算模型及分配方法;在性能评价方面,除了常规的能量集中度、畸变以及非对称像差之外,提出采用恒星色温质心漂移量以及温度变化质心漂移量作为精度评价的主要指标。根据应用需求设计了一款基于航天卫星平台的长焦距星敏感器光学系统,焦距为95 mm,相对孔径为F/2.4,视场角为8°×8°,探测光谱范围为450~1 000 nm,3×3像元内能量集中度大于85%。基于常规玻璃材料校正了超宽谱段长焦距光学系统的倍率色差,全视场倍率色差不超过0.9μm。精度分析结果表明:2 600~9 800 K范围内不同色温恒星的质心漂移量小于0.36μm;在工作温度0~40℃范围内,焦距变化量小于2.7μm,温度变化引起的质心漂移量小于0.45μm。 展开更多
关键词 星敏感器 无热化 光学设计 长焦距 质心漂移量
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基于浮动车轨迹数据的路网快速提取 被引量：8
6
作者 米春蕾 彭玲 +2 位作者 姚晓婧 陈六嘉 池天河 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期12-19,共8页
浮动车轨迹数据包含丰富的路网信息,随着浮动车轨迹数据的逐渐公开,从中提取路网信息已成为可能。目前,大多数算法提取路网时,使用统一的阈值忽略了轨迹数据的密度差异,且只考虑了轨迹的形态没有考虑轨迹的方向,严重影响了提取结果的几... 浮动车轨迹数据包含丰富的路网信息,随着浮动车轨迹数据的逐渐公开,从中提取路网信息已成为可能。目前,大多数算法提取路网时,使用统一的阈值忽略了轨迹数据的密度差异,且只考虑了轨迹的形态没有考虑轨迹的方向,严重影响了提取结果的几何精确度和拓扑正确度。为此,该文提出了一种自适应半径质心漂移聚类方法,能根据轨迹密度、道路宽度自动调整聚类参数和利用轨迹方向实现道路拓扑连接。首先,通过自适应半径质心漂移聚类方法计算路网骨架点,采用小波聚类算法获取路网骨架点的方向集;然后,根据聚类半径和方向对骨架点进行递归连接,生成路网数据。利用深圳市福田区一天的浮动车轨迹数据进行了算法实验验证,将实验结果与栅格化方法、约束三角网方法的结果进行了定性定量评价分析。实验结果表明,该文算法提取的路网数据在几何精确度及拓扑正确度上都有明显的提高,且算法适合大数据处理。 展开更多
关键词 浮动车轨迹数据 路网提取 自适应半径质心漂移聚类 小波聚类
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亚秒级甚高精度星相机光学系统设计 被引量：9
7
作者 伍雁雄 吴洪波 +3 位作者 张继真 王灵杰 朱杨 张新 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期312-321,共10页
高精度星相机是航天测绘、侦查相机实现精确定位测量的关键设备。分析了长焦距星相机光学系统设计难点,采用新型双高斯向远摄型过渡的结构型式,设计了精度达到亚秒级的星相机光学系统。光学系统焦距为200 mm,相对孔径为F/2,视场角为7.5&... 高精度星相机是航天测绘、侦查相机实现精确定位测量的关键设备。分析了长焦距星相机光学系统设计难点,采用新型双高斯向远摄型过渡的结构型式,设计了精度达到亚秒级的星相机光学系统。光学系统焦距为200 mm,相对孔径为F/2,视场角为7.5°×7.5°,光谱范围为500~800 nm。针对恒星色温范围大的特性,在未采用特殊色散玻璃材料的情况下校正了光学系统的色差,实现不同色温恒星的质心位置一致性;采用负折射率温度系数的冕牌玻璃进行热补偿,实现光学系统对恒星探测的亚秒级无热化设计。设计结果表明:光学系统畸变优于0.003%,垂轴色差优于1.5μm,2600 K^9800 K范围内色温恒星的质心位置精度优于0.2″;在0℃~30℃范围内,焦距变化不超过5.1μm,除1视场外质心位置精度均优于0.4″。 展开更多
关键词 光学设计 星相机 无热化 消色差 质心漂移量
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激光远场聚焦特性实验研究 被引量：5
8
作者 张合勇 郭劲 +2 位作者 赵帅 王挺峰 邵俊峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期20-26,共7页
为使发射光束以会聚形式传播,进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验。将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统,采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距,实现不同距离的光斑聚焦。然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW,标准偏差... 为使发射光束以会聚形式传播,进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验。将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统,采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距,实现不同距离的光斑聚焦。然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW,标准偏差0.67 mW。并利用光束质量分析仪测量聚焦光斑的能量分布。进而采用Matlab中EDGE函数以及Sobel算子进行边界提取,同时进行中值滤波和53H法滤波,最后得到在给定边界提取阈值下的光斑直径为5.56 mm,标准偏差为0.24 mm;光斑中心漂移0.56 mm,占光斑直径10.43%。实验测量聚焦光斑能量损失严重,初步分析为3个因素:受限孔径衍射、激光传输衰减、像差引起光斑弥散。其中衍射和像差引起的衰减占主导,如果进行系统优化设计,可使这两项影响降至最小,通过初步实验研究,为后期进行系统设计提供数据参考。 展开更多
关键词 图像处理 远场会聚 SOBEL算子 53H滤波 质心抖动
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海洋湍流信道中因斯-高斯光束及信号传输特性实验研究 被引量：4
9
作者 张鹏 戴辉 +5 位作者 何爽 范云龙 陈航 王圆鑫 南航 佟首峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期201-211,共11页
因斯-高斯(IG)光束在复杂信道传输中具有较好的抗干扰能力。为此设计并搭建了基于模拟海洋湍流信道的激光通信实验平台,详细研究IG光束在海洋湍流信道下光束信号的传输及通信特性。首先实验对比研究了不同海洋湍流强度条件下,IG光束和... 因斯-高斯(IG)光束在复杂信道传输中具有较好的抗干扰能力。为此设计并搭建了基于模拟海洋湍流信道的激光通信实验平台,详细研究IG光束在海洋湍流信道下光束信号的传输及通信特性。首先实验对比研究了不同海洋湍流强度条件下,IG光束和高斯光束传输后的光强闪烁指数、质心漂移和探测器接收功率情况;其次通过调制0.5~3 MHz频率的方波信号,进一步研究两种光束传输后调制信号波形失真特性;最后进行IG光束和高斯光束的7.5 Mbit/s通信性能对比实验。实验结果表明:IG光束的闪烁指数、质心漂移、功率抖动均优于高斯光束,且随着海洋湍流强度增加,IG光束闪烁指数和质心漂移改善能力增强,功率抖动改善能力降低。在不同模拟海洋湍流中,相同频率的IG光束调制方波波形失真度整体低于高斯光束。在误码率为3.8?10-3(前向纠错阈值)时,IG光束在不同注水高度信道、不同温度信道和不同盐度信道中的通信性能比高斯光束分别提高了0.8 dB、4 dB和2.5 dB。该实验结果可以为IG光束应用于水下激光通信提供参考。 展开更多
关键词 因斯-高斯光束 海洋湍流 闪烁指数 质心漂移 功率抖动 波形失真度
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螺旋因斯-高斯光束海洋湍流信道传输与通信特性仿真研究 被引量：2
10
作者 戴辉 张鹏 +5 位作者 何爽 陈航 范云龙 王圆鑫 李晓燕 佟首峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第9期165-176,共12页
为了研究螺旋因斯-高斯(HIG)光束在海洋湍流信道下的传输与通信特性,首先基于随机相位屏法和功率谱反演法,仿真研究了HIG光束经过海洋湍流后的传输性能(光强分布、相位分布、闪烁指数、质心漂移和重叠)与传输距离之间的关系,而后基于对... 为了研究螺旋因斯-高斯(HIG)光束在海洋湍流信道下的传输与通信特性,首先基于随机相位屏法和功率谱反演法,仿真研究了HIG光束经过海洋湍流后的传输性能(光强分布、相位分布、闪烁指数、质心漂移和重叠)与传输距离之间的关系,而后基于对数正态强度概率密度函数进一步分析通信误码率性能。为实现最优传输与通信性能,优化分析HIG不同光束参数(椭圆度、阶数、度数)下的性能规律。仿真结果表明:与高斯光束相比,HIG光束在不同距离下都具有较好的抗湍流能力,其中在100 m海洋湍流信道中(ε=10^(-5)m^(2)∕s^(3),X_(T)=10^(-5)K^(2)∕s,ω=-0.15,η=10^(-3)m,L_(0)=10 m),闪烁指数降低58%,质心漂移降低53%,误码率降低3个数量级。随着湍流强度增加,HIG光束传输与通信性能降低,且相比高斯光束,HIG光束性能改善能力减弱:在相对弱湍流状态下,误码率改善约4个数量级;在相对强湍流状态下,误码率改善约1个数量级。且随着海洋湍流外尺度增加,HIG光束质心漂移小幅增加,其余参数几乎保持不变。经过优化可知,椭圆度、阶数、度数存在最优值,可提高通信性能和传输性能,其中阶数最为敏感。仿真研究结果将有可能为HIG光束应用于水下光通信提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 海洋湍流 螺旋因斯-高斯光束 随机相位屏 闪烁指数 质心漂移 重叠 误码率
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