二次曲面全息元件的光线追迹

本文应用光栅理论导出二次曲面全息元件子午、弧矢及空间光线的追迹公式,并用实例说明用法,为曲面全息光学系统设计提供了依据。     

光学系统失调对像差的影响

本文从改进光路的矢量追迹公式入手,给出一个包含光学系统偏心量在内的矢量追迹公式,从而编制出一种精确计算光学系统三维偏差对全像差影响的通用程序。利用这个程序可以得出涉及光学系统偏差对像差影响的各类问题的解答。     

含激波流场的光线追迹方法

高速流场中的激波会产生明显的气动光学效应,导致光线发生偏移、聚焦等。从理论上考察了在不同入射角条件下,光线经过激波后发生角偏移量与激波强度的关系;针对通过计算流体力学得到的激波流场,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的光线追迹的思想和方法,以提高追迹的精度;对所建立光线追迹方法的精度进行了考察。结果表明,所建立的光线追迹方法适用于激波流场的光线追迹,具有较高的精度。     

弯曲致受抑全内反射式液位检测效应仿真实验分析

从传统的有损光纤结构的液位传感方法入手,深入研究塑料多模光纤传输过程中的包层模式下的弯曲损耗、受抑全内反射以及光能量耦合机理,在理论上揭示传感器效应的作用机制,从几何光学的理论出发,使用光线追迹方法,进一步模拟宏弯曲光纤内的光线传播路径,光纤受抑全内反射效应的能量变化机制,仿真结果与理论分析一致,搭建实验平台对前述理论分析和仿真模拟结果进行进一步的测试和验证。实验结果表明,该效应相对于传统有损光纤结构方法,可以进行高精度高灵敏度的稳定可靠液位传感测量。     

LED均匀准直光学系统设计

为了获得均匀准直光,设计了一种LED光学系统。该光学系统由一个全内反射(TIR)透镜和一个自由曲面透镜组成,可以用于水下光通信和水下成像系统的照明。其中,TIR透镜入射曲面将LED发出的球面波准直为平面波然后使之均匀分布;自由曲面透镜将均匀分布的光线转换为平面波。同时,设计了三种不同出射光斑直径的光学系统。经仿真实验表明:该光学系统可以实现大于0.76的均匀度和89%的出射光效(TOE)。为了保持较高的均匀性和出射光效,自由曲面透镜的半径不应小于TIR透镜。     

星光导航大气折射模型及数据模式研究北大核心

星光大气折射模型及大气数据模式是整个星光折射自主导航方案中的一个重要组成部分。利用光线追迹方法,建立了一种考虑大气空间不均匀性的星光大气折射模型,模型数据基础为自主建立的基于实测廓线数据的全球范围三维空间格点化大气参数廓线模式。同时分析了新建立的星光折射模型与基于单点大气密度指数高度分布的传统星光折射模型之间的差异,相对于传统模型,新模型由于考虑了大气不均匀性,理论精度更高。     

星光导航大气折射模型及数据模式研究

星光大气折射模型及大气数据模式是整个星光折射自主导航方案中的一个重要组成部分。利用光线追迹方法,建立了一种考虑大气空间不均匀性的星光大气折射模型,模型数据基础为自主建立的基于实测廓线数据的全球范围三维空间格点化大气参数廓线模式。同时分析了新建立的星光折射模型与基于单点大气密度指数高度分布的传统星光折射模型之间的差异,相对于传统模型,新模型由于考虑了大气不均匀性,理论精度更高。     

XNAV中的相对论效应(II)——光线弯曲和引力延缓

详细讨论了XNAV基本方程中的广义相对论效应之一:脉冲星到观测者的光线弯曲和传播时间的引力延缓。计算出1PN度规下的光线弯曲轨迹和时间延缓以及2PN度规下的引力延缓,文中得到的结论是对现行公式的修正。     

XNAV中的相对论效应（Ⅱ）——光线弯曲和引力延缓

详细讨论了XNAV基本方程中的广义相对论效应之一脉冲星到观测者的光线弯曲和传播时间的引力延缓.计算出1PN度规下的光线弯曲轨迹和时间延缓以及2PN度规下的引力延缓,文中得到的结论是对现行公式的修正.     

气动光学窗口热辐射效应建模研究

飞行器在大气层内高速飞行时产生严重的气动光学效应,光学窗口因气动加热,温度急剧升高,产生强烈的红外辐射,形成辐射干扰,导致红外探测器产生非均匀辐射背景,严重影响成像质量,降低接收系统的信噪比和探测距离。主要研究窗口热辐射效应,使用有限元分析法,将光学窗口划分成规则网格,计算每个网格的辐射能,运用光线追迹法,得到像面上的辐射分布及像元上的辐通量。最后利用所建立的模型对均匀温度和存在温度梯度的窗口进行了仿真。     

某型光电头盔瞄准具原理误差的校正

就某型光电头盔瞄准具扫描部件光学系统具体结构 ,分析研究了其头位测量中十棱镜反射面非共面定轴转动所致原理误差 ,导出了基线校正、测角校正两种校正公式。前者与原技术资料所给出的结果完全吻合 ,后者已成功应用在改型的光电头盔瞄准具中。     

射线追踪法应用于传播预测的研究

近年来,随着射线追踪法的发展,利用精确的3维数字地图,使精确的电波传播预测成为现实。但是这种方法有很大的缺陷,文中从现阶段城市3维地图建立现状和控制成本的角度考虑,探索了结合射线追踪技术和传统电波传播预测方法,借助计算机辅助设计分析,实现传播覆盖预测的一种新方法,并尝试实现了一个工程案例,进行了相关分析。     

气动光学效应中调制传递函数的计算方法

从Maxwell方程出发 ,推导了光在湍流中传播的调制传递函数的计算公式。依据折射率起伏相关函数的两种形式 ,计算了光学相位差。根据湍流的动能和动能耗散率输运方程 ,建立了折射率起伏方差的计算模型。最后 ,指出了文中所给公式的适用范围 ,对更好地进行调制传递函数的计算提出了建议。     

GPS坐标系的转换及其在姿态求解中的应用

在GPS导航应用中,经常涉及到WGS84坐标系、导航坐标系以及载体坐标等的相互转换。从欧拉角的旋转公式推导出发,详细研究了这几种坐标系的转换关系,推导出其在工程应用中的转换公式,并对其在姿态求解中的应用进行了论述。该公式已通过Vc6程序实现,并通过了工程实践数据的验证。该公式计算简单,便于实现,有较好的应用价值。     

航路点导航参数计算

根据当前船位和预置的航路点位置计算航路点导航参数是舰船导航的基本问题,为此推导了一组大圆航法和等角航法下航路点导航参数的解析计算公式,非常适合于在组合导航系统中使用。     

结合景象匹配与惯导信息的SAR平台定位方法

利用高度传感器提供高度信息,结合高精度异源图像匹配技术与惯导系统漂移修正方法实现SAR平台定位。根据成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点在水平面的投影共线的特性,在单帧图像中心线上均匀选取若干点与光学基准图进行高精度景象匹配;计算平台在水平面上投影位置,并利用高度信息确定其空间位置;使用序列图像定位结果估计惯导系统漂移参数,对惯导系统输出的位置数据进行修正,实现高精度的SAR平台定位。对各误差因素的影响进行分析,推导了精度估计公式。仿真和实际序列图像实验结果表明,方法正确可行,具有较高的平台定位精度,具备一定工程实用价值。     

具有规范化的四元数递推计算的公式误差估计

对捷联式制导系统中目前常用的四元数递推公式进行误差估计,给出利用观测数据计算四元数的误差界的公式,还介绍了保持四元数范数不变的一类递推公式。     

面向管理员的网络可生存性建模与计算

从网络系统安全评价和管理的角度出发,紧密结合可生存性定义和可生存性的四个特征属性,建立了面向管理员的网络可生存性量化模型;给出了该模型的算法流程;提出了面向管理员的网络可生存性计算公式,该公式中包括恢复率和系统状态转移矩阵的计算方法,反映出可生存性对网络空闲资源和恢复时间的要求;最后进行了面向管理员的网络可生存性计算的仿真实验,表明可以利用有限的网络资源实现高水平的网络可生存性。     

单位反馈非线性系统的一种辨识方法

用算子符方法及傅里叶变换研究了单位反馈线性系统的一种辨识方法,并给出了辨识算式。     

考虑质心流动与偏移的通用弹道仿真模型

引入了质心坐标系的概念,对弹体坐标系的定义作了适当修正,给出了考虑质心流动与偏移的通用弹道仿真模型及相应的转动惯量与惯性积的计算公式