A COMPLEX OF TWO OPTIMIZATION IDEAS IN OPTICAL AUTOMATIC DESIGN

ＡＣＯＭＰＬＥＸＯＦＴＷＯＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＩＤＥＡＳＩＮＯＰＴＩＣＡＬＡＵＴＯＭＡＴＩＣＤＥＳＩＧＮＷａｎｇＹｏｎｇｚｈｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ,ＮＵＤＴ,Ｃｈａｎｇｓｈａ,４１００７３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：...     

光学仪器最佳调整方案的确定

光学仪器调整是否合理对保证光学仪器的质量起着重要的作用,当前的调整理论视光学系统为无象差的理想系统,即在制定调整方案时没有考虑调整对象差的影响,将光学零件调整对系统象差的影响引入到光学仪器的调整理论中,可使光学仪器的调整方案更加合理,完善。     

基于线加速度计卫星平台颤振测量下的高分辨率光学遥感影像重建方法

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,本文提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。本文采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明：本文提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振,设计的颤振影像地面重建模型可以有效改善平台颤振下推扫式光学影像扭曲成像的影响,补偿后的影像扭曲变形现象明显消除。     

基于主动相位控制的脉冲激光相干合成技术

提出并验证了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的主动相位控制脉冲激光相干合成方案.利用低通滤波器滤除脉冲激光光强变化导致的性能评价函数起伏,提取出相位噪声导致的性能评价函数变化,然后将这个低通滤波后的性能评价函数用于SPGD算法的极值寻优过程,从而实现脉冲激光的锁相.对该方案进行了理论分析和数值模拟,并进行了两路脉冲激光相干合成实验.实验结果表明,当系统从闭环到开环时,系统性能评价函数均值提高到开环的1.6倍,干涉条纹长曝光对比度从0提高到0.43.在该方案中,通过增加合成脉冲激光路数,并在各路脉冲激光中引入多级功率放大器,能够得到更高的合成功率输出.     

光纤激光水听器的PGC实时全数字解调系统

概述了基于麦克尔逊干涉仪的光纤激光水听器的相位载波零差法(PGC)调制解调原理,通过数学推导及仿真,分析了调制信号和混频信号的频差是导致全数字化解调结果错误的主要因素之一。针对该诱导因素提供了可行的解决方案,并实现了基于DSP的1 MHz采样频率下使用PGC方法的全数字实时解调系统。对低频水声波段800Hz水声信号进行解调,实验结果表明:解调信号波形良好。     

地球静止轨道航天器绕飞持续观测任务轨迹规划与控制

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit, GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire (CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和重力加速度二次长期项偏差对CW方程进行改进,补偿非线性偏差的长期项和主要的摄动项。在轨迹规划问题上,计算绕飞轨迹的初始相位角区间,以保证成像卫星在整个绕飞任务中都能够以良好的观测角观测GEO航天器。基于CW方程和改进的CW方程对成像卫星接近和绕飞GEO航天器全过程进行仿真,基于CW方程的仿真没有达到预期目标;基于改进的CW方程的仿真达到预期目标,全过程所需施加的总速度增量仅为4.67 m/s,工程上具有很强的可行性。     

车载光学测量设备任务调度问题建模与求解

为提高观测方案效费比、改进探测能力,探索了一类车载光学测量设备的观测任务调度问题,并给出了解决方案。将观测任务调度问题建模为一个寻找最优观测方案的数学问题,结合设备的性能特点,给出了观测方案的数学描述,梳理了观测方案应满足的约束,提出了评价观测方案质量的指标,进而利用多属性决策方法来计算不同方案的总体效能,并排序获得最优方案。仿真算例验证了方法的有效性,相关研究成果对车载光学测量设备的运用实践具有一定的参考价值。     

Numerical investigation on cooling performance of filter in a pyrotechnic gas generator

As a key part of the pyrotechnic gas generator,the filter not only removes the particulate matter but also cools the hot gas to a safe level.This paper aims to improve the understanding of the basic heat and flow phenomenon in the gas generator.The pyrotechnic gas generator is modelling by a simplified filter structure with fiber arrays.A finite-volume model of the heat and fluid flow is proposed to simulate the detailed multi-dimensional flow and energy conversion behaviors.Several verification results are in good agreement with data in different references.Simulation results demonstrate that the filter can not only absorb heat from the gas but also cause the high intensity enhancement of the heat transfer.The per-formance difference between inline and staggered arrays is also discussed.The findings of the study put a further prediction tool for the understanding and design of the filter system with fibers.     

用 Gd2O3 做介质缓冲层制作金属包覆光波导偏振器

首次报道了采用Ｇｄ２Ｏ３薄膜作介质缓冲层制作金属包覆Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导偏振器。通过对理论模型的计算选取合适的介质缓冲层厚度,给出了理论计算和实验结果。测试结果表明,我们实际制作的Ｇｄ２Ｏ３／Ａｌ包覆Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３偏振器的偏振消光比＞３５ｄＢ。     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。