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目标光学特性建模与仿真
作者:本站编辑 发布时间:2019-04-04 点击:1352

       标光学特性建模与仿真在航空航天、通讯导航、遥感探测等领域有着重要的应用价值。核心技术在于传感器信息采集、传输、测量及其应用等各个环节的仿真验证,涉及目标的红外辐射特性、背景及目标特性研究,激光传输效应、场景建模及探测感知等,在国防战略装备、光电对抗、军用目标及其环境特性、智能交通等领域有着及其广泛的应用。IDIP实验室从上世纪90年代开始,从事该方向研究。先后承担国家自然科学基金、863计划(703专题)、总装预研、航空基金等多项研究项目。同时,与航天科工、兵器集团、中船重工所属研究所保持长期的科研合作,取得了一系列创新科研成果。已发表学术论文60余篇,授权发明专利10余项,出版著作2部。经过近20年的研究积淀,形成了以下技术优势:

       • 多光束合成、高能激光传输仿真

       • 红外场景及目标成像仿真       

       • 激光雷达与场景重建

       • 光电精密测量及应用

     

       近年来,实验室取得的代表性研究成果如下:  

        、对地观测大气背景辐射特性仿真(星地传输)

        地球大气光谱辐射快速传输仿真模型,包括斜程传输和临边传输。基于C/C++平台,以动态链接库DLL形式,开发了相关软件模块。该模块具备典型大气下路径大气光谱/平均透过率和背景干扰辐射分析技术。

图1 地球大气光谱辐射快速传输仿真建模

       

        、卫星遥感/远红外成像仿真、建模及图像分析

        研制开发了卫星红外遥感的典型背景/目标仿真分析平台(MFC平台)。具备多波段、多视角下背景场景、不同高度的目标仿真以及物理叠合(含图像融合)分析技术。

图2 红外遥感的典型背景/目标仿真分析平台

      三、基于相位屏的高能激光大气传输仿真

       基于Rytov平缓微扰法,采用谱反演法相位屏仿真等,设计了脉冲和连续高斯激光光束在Kolmogorov湍流下远场光斑特性分析软件。

  

图3  高能激光大气传输仿真

        四、激光测量及应用

       1. FMCW激光测距关键技术

      调频连续波(FMCW)激光测距方法具有适应性强、抗噪能力强、自动化程度高、复杂程度低、成本低廉等优势,在非接触式轮廓测量、医学成像、精密仪器制造、激光雷达等诸多领域具有广阔的发展前景。本实验室经过多年的建设,已初步完成FMCW激光测距系统,该系统目前在国内相关产品中处于领先水平,扫频速率达100GHz/ms,扫频宽度>80GHz,测量精度达到几十到数百微米。

图4 FMCW激光测试系统结构图

 

      2. 高精度光学测量仪

        高速、高精度大口径激光能量测量仪:为配合大量程、远程测距机的性能评估,研发了ns脉宽、J级脉冲激光能量测量仪,该仪器具备高速(10KHz)数据率,高精度(优于5%),大口径(100mm)等特点,也可以用于连续激光功率测量。中/远红外固体材料红外发射率测量仪:为了评估某类目标的红外隐身能力,研发、设计了固体材料表面的便携式红外发射率实时测量仪,该仪器可以实现3-5mm和8-14m双波段固体材料红外发射率实时同步测量。

 

(a)                                                                  (b) 

图5 激光测量技术,(a)高速、高精度大口径激光能量测量仪;(b) 中/远红外固体材料红外发射率测量仪

 

      该方向技术带头人及骨干成员包括:杨春平高级工程师,王卓然教授,李伟教授,彭真明教授等。