2019年 第48卷 第S2期
2019, 48(S2): 1-6.
doi: 10.3788/IRLA201948.S205001
高光谱分辨率激光雷达具有分离大气分子散射和气溶胶散射的固有特性，无需假设激光雷达比即可反演气溶胶后向散射系数和消光系数。但由于全球大气气溶胶分布不均匀，造成分子信号接收的高光谱探测通道与参考通道的回波信号信噪比变化大，最终导致反演误差变大。因此必须考虑两通道的接收能量优化分配以减少反演误差。基于回波信号与气溶胶的分布相关机理，将全球气溶胶分布分为三种类型，分析并比较分子通道与平行参考通道的信噪比和反演误差随分光比变化，得到了各大气模式下优化的分光比。
2019, 48(S2): 7-15.
doi: 10.3788/IRLA201948.S205002
钛合金激光增材制造技术在制备小型复杂结构及大型构件的近净成形等方面取得了显著成果，在航空航天领域取得了广泛的应用。为了实现复杂结构大型构件的高精度快速成形，以SLM成形Ti6Al4V合金试样为基底进行LDM沉积，制备出具有双重组织的复合Ti6Al4V合金样品，对其进行退火处理，探究退火温度及各向异性对LDM-SLM复合成形Ti6Al4V试样显微组织演变及力学性能的影响。结果表明：两种工艺复合制备的Ti6Al4V合金显微组织可分为三个部分：以板条为主的LDM区，以细长针状'马氏体为主的SLM区和发生重熔而形成的主要以板条及'马氏体组成的热影响区。力学性能测试结果表明：LDM-SLM复合成形沉积态Ti6Al4V合金具有高强低塑的特性及显著的各向异性；经850℃退火处理后，拉伸过程中的加工硬化现象导致拉伸棒出现双颈缩现象，使强度略有降低但塑性明显提高，综合性能优于其他退火处理试样。
2019, 48(S2): 16-22.
doi: 10.3788/IRLA201948.S213001
激光微推力器由于比冲高、推力水平低、体积功耗低、简单可靠等优点逐渐成为微纳星可负担的起的动力系统选择之一。针对固体靶带式激光微推力器推力输出过程中，由于阵列式激光器点火位置、点火顺序对纳星平台姿态影响问题，建立了基于激光烧蚀力矩的卫星姿态动力学方程，仿真分析姿态角和角速度随时间变化关系。仿真结果表明：在微推力器激光点火顺序可分为两边对称且连续输出和两边对称且间隔输出两种情况下，两种模式对纳星姿态影响存在差异，但无论激光烧蚀力矩由大到小输出或由小到大，力矩对称且连续输出对姿态影响最小，为应用于微纳星姿态稳定控制奠定基础。
2019, 48(S2): 23-30.
doi: 10.3788/IRLA201948.S213002
为了降低导引头隔离度对输出视线角速度的影响，提出了一种隔离度在线抑制方法。首先，基于平台导引头对不同制导信号提取点的导引头隔离度传递函数进行建模；然后，将干扰力矩视为干扰角加速度，采用有限时间滑模扰动观测器对干扰进行估计并实时补偿到回路中，使得隔离度引起的附加视线角速度大大减小。仿真结果表明：所设计滑模观测器能够实时快速跟踪扰动，便于在线补偿并抑制由隔离度引起的视线角速度偏差；采用所提出的抑制策略，使得干扰引起的视线角速度抖动基本消除，提高了输出视线角速度精度，从而有利于精确制导。
2019, 48(S2): 31-37.
doi: 10.3788/IRLA201948.S213003
激光导引头为激光制导武器提供目标的位置信息，是导弹实现对目标可靠打击的主要依赖对象。导弹在飞行过程中，弹体扰动会通过多种方式耦合到导引头的伺服稳定系统中，从而影响视轴的稳定，降低对目标跟踪的准确性。文中简单分析了导引头伺服系统的基本结构及其实现视轴稳定的基本原理，针对导引头的扰动问题，提出了一种模糊滑模控制方法，利用滑模变结构控制具有对扰动完全自适应的优点，结合模糊控制以降低滑模变结构控制的抖振作用，从而提高导引头伺服稳定系统的鲁棒性和导引头的隔离度。仿真结果表明：与PID控制相比，模糊滑模控制能够提高系统的控制品质，达到较好的控制精度和响应速度。
2019, 48(S2): 38-46.
doi: 10.3788/IRLA201948.S213004
民以食为天，食以安为先，在各种农药，食品添加剂广泛应用的背景下，非法食品添加剂对食品安全形势造成严重影响，非法食品添加剂痕量定性检测有重大意义。为实现对吡啶的定性检测，提出了一种基于HCPCF（Hollow Core Photonic Crystal Fiber）SERS的传感系统，采用银纳米颗粒制作SERS基底，设计同向收集SERS信号装置，通过对HCPCF拉锥并实现选择性填充，利用光谱仪采集输出信号的检测方案。经对浓度为0.004 975%的液体样本进行试验，检测出明显的吡啶特征SERS谱。实验结果表明该传感系统能够实现对液体样本中吡啶痕量的定性检测。
2019, 48(S2): 47-59.
doi: 10.3788/IRLA201948.S204001
由于被动式气体红外成像检测技术具有检测效率高、直观可视和不需要激光照明等特点，成为石油天然气泄漏检测的重要手段。从红外成像检测石油天然气等烷类气体泄漏的原理出发，重点介绍了国内外具有代表性的红外探测器、气体泄漏红外成像检测系统，分析了其技术特点和成像系统中的一些关键技术；归纳总结了气体探测系统性能评价技术的发展现状，对于气体检测技术应用和系统性能改善具有较大的参考作用。最后，分析了烷类气体泄漏红外成像检测技术发展的方向及存在的问题。
2019, 48(S2): 60-67.
doi: 10.3788/IRLA201948.S204002
为提高锁相热波检测技术的缺陷识别能力和准确度，提出了基于移相技术的温度序列处理方法。建立厚度渐变的碳纤维复合材料阶梯板模型，研究不同调制周期下厚度与相位的关系，通过数值计算对比分析了不同调制周期温度序列不移相与移相对相位的影响，结果表明：移相180后，相位对厚度的灵敏度提高了三倍，不同厚度之间的相位差明显变大，增强了对缺陷的识别能力。采用含平底洞缺陷的碳纤维板进行了实验验证，比较了不移相和移相180得到的相位图，结果表明：移相后可以识别出更小的缺陷，而且缺陷附近的对比度得到了显著提高，验证了移相技术对提高锁相热波检出能力的有效性。
2019, 48(S2): 68-74.
doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
涂硼中子探测器作为3He中子探测器的替代技术，已经成为了当今研究的焦点。对于涂硼中子探测器而言，B4C薄膜的应力需要减小，与铝基底间的粘附力需要增大。为了增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力，该实验使用直流磁控溅射技术在不使用基底加热的前提下制备应力较小的B4C薄膜，同时在铝基底和B4C薄膜之间添加Mg-Al合金层。该实验主要研究了沉积过程中溅射气压对B4C薄膜应力的影响，以及Mg-Al合金层及其溅射气压和厚度对B4C薄膜粘附力的影响。实验结束后采用扫描电镜和透射电镜对薄膜的微观结构进行了表征和分析。实验结果表明，当沉积过程中溅射气压增大时，B4C薄膜的应力减小并趋于稳定。超薄多孔的Mg-Al合金层与B4C、Al2O3有着明显的反应，能够在不使用基底加热的前提下有效地增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力。
2019, 48(S2): 75-80.
doi: 10.3788/IRLA201948.S217002
从结构设计、实验制备和光谱呈色性能检测等方面，对基于光栅/胶体晶体结构色的光学性质进行了深入研究。围绕实现宽色域、窄禁带、高亮度和各向异性结构的光子晶体色彩控制问题，通过重力沉降和垂直沉积自组装的方法，探索了光栅/胶体晶体微球复合光子晶体的呈色机理。采用重力沉降法，当分散液浓度为1%时，胶体微球均匀地附着在光栅上。当分散液浓度为5%时，胶体微球可以紧密排列，但不能形成单层或双层密排结构，将会沉淀多层，已观察不到光栅结构。采用垂直沉降组装法，当分散液浓度在1%时，组装效果不好，不能形成致密结构，当溶液浓度为5%时，复合结构组装效果较好，胶体晶体组装于光栅凹槽中。实验中还进行了光谱性能测试，对其颜色特性进行评价，为其在防伪印刷领域得到有效应用奠定理论与实践基础。
2019, 48(S2): 81-89.
doi: 10.3788/IRLA201948.S209001
对于高能激光系统，由于普遍存在发射激光与探测跟踪的波长差，大气湍流成为了其瞄准精度的影响因素之一，所以文中旨在研究大气湍流对高能激光系统瞄准精度的影响。采用高能激光系统的发射激光轴和光电探测跟踪轴的角偏差表征瞄准精度的受影响程度，首先利用Zernike多项式法构造大气湍流相位屏，然后通过角谱衍射理论建立激光传输模型，最后基于以上方法仿真分析了不同大气湍流强度和不同跟踪成像波长两种情况下角偏差的变化情况。最终开展了相关的实验证实了上述仿真结果的正确性。研究结果表明，在相同的湍流条件下，不同的跟踪成像波长会带来不同的角偏差，其中跟踪成像波长与发射激光波长越接近，角偏差越小；而在同一探测跟踪波长条件下，角偏差随着湍流强度的增大而增大。上述结果可对高能激光系统在工程应用中提升跟瞄毁伤能力提供重要的参考依据。
2019, 48(S2): 90-97.
doi: 10.3788/IRLA201948.S209002
随着激光技术在众多科学领域的应用，激光波段大气透过率的实时获取尤为重要。基于测量和模拟计算分析研究，提出利用太阳光度计测量的数据获取红外波段激光大气透过率的方法，该方法低成本、高时效、可同时获得多激光波段的大气透过率。通过与532 nm激光雷达实测结果的对比，误差小于5%，并将该方法与激光传输评估软件根据实时测量的大气参数模拟计算得到的两个红外激光波段透过率进行了对比，统计误差分别小于8.5%和8.0%。该方法对激光工程在实际大气中的应用具有参考价值。
2019, 48(S2): 98-102.
doi: 10.3788/IRLA201948.S219001
太赫兹成像技术广泛应用于无损检测、生物医学、国防安全等领域。介绍了一种基于波导结构的太赫兹共焦成像系统。首先，搭建了一套集成的连续太赫兹波反射式成像系统，用金属刀片验证成像效果，结果表明该系统能实现接近波长量级（3 mm）的空间分辨率；其次，对混凝土进行太赫兹成像，能够清晰地呈现出混凝土中的钢筋结构。在此基础上，通过在太赫兹探测器端引入金属针孔，构建太赫兹共焦成像系统，并将其用于泡沫中两根钢钉的空间分布检测，实现了样品的三维信息提取，准确测得两钢钉的空间距离（24 mm）。结果表明：文中提出的基于波导结构的太赫兹共焦成像系统具有结构紧凑，便携集成等优势，特别适合于实际工程化应用。
2019, 48(S2): 103-108.
doi: 10.3788/IRLA201948.S218001
降低光纤损耗是当前空芯光子带隙光纤的研究重点。以19芯空芯光子带隙光纤为例，采用有限元方法，从光纤结构设计角度出发，系统地研究了光纤结构参数与光纤损耗之间的关联性。研究结果表明，增大包层空气孔层数、包层空气孔占空比以及包层空气孔的倒圆角直径可以有效降低光纤的限制损耗（降低到10-4 dB/km以下）；而表面散射损耗的大小取决于芯模和表面模之间的耦合，纤芯壁厚增加以及纤芯扩张系数增大都会导致芯模与表面模的耦合增强，增大光纤表面散射损耗，并且由于表面模的出现也会导致光纤的传输带宽变窄。受光纤结构的限制，19芯空芯光子带隙光纤的光纤损耗难以降到1 dB/km以下，进一步降低光纤损耗，只能通过去掉更多的空气孔，形成更大的空芯结构。研究结果为优化空芯光子带隙光纤结构、降低损耗提供了理论依据和指导。
2019, 48(S2): 109-116.
doi: 10.3788/IRLA201948.S218002
当大气光通信在沙尘气象条件下工作时，基于隐训练序列估计方法的固有优势将受到叠加数据信息、功率分配和直流偏置的制约。针对该信道环境的特点，文中提出了一种有效改善隐训练序列估计性能的方案。该方案中，采用数据依赖法来减轻叠加数据信息对估计性能的干扰，采用相关匹配法来消除直流偏置，并采用均衡后信噪比最大准则推导了最优功率分配因子。通过均方误差、功率分配因子、误码率和算法复杂度对算法性能进行了评估。结果表明：该方案以算法复杂度小幅增加为代价，较传统估计方法的性能有了显著提升。
2019, 48(S2): 117-124.
doi: 10.3788/IRLA201948.S218003
为了能够在实验室内真实模拟激光通信光束在星间链路中的传输过程，评估通信终端通信性能。首先对通信光束的传输过程进行了分析，研究了激光通信光束传输和光学级联放大中心取样之间的关系；接着，采用物理光学的方法，利用放大倍率和传输距离之间的关系设计了一可应用于不同通信波长和通信距离测试的链路模拟系统；然后，对研制的设备进行测试分析和标定，并对放大倍率和能量衰减之间的关系进行分析；最后，讨论了该设备对于空间激光传输模拟距离精度的模拟情况。结果表明：系统能够模拟100 000 km以内的激光通信终端，对于距离的模拟精度约在4%以内，稳定性在2%以内，满足大多数情况下通信终端的测试要求。
2019, 48(S2): 125-133.
doi: 10.3788/IRLA201948.S226001
针对无人机在复杂战场环境的侦察任务中，目标在视场中尺寸过小、边缘和纹理信息较少所造成的目标识别难题，提出一种新的基于深度学习的单阶段目标识别网络DRFP。DRFP网络以残差结构为骨架，使用特征金字塔结构实现特征融合；其次在损失函数中使用添加了调整因子的交叉熵函数，实现对难样本的重点关注、训练；最后使用高斯型非极大值抑制算法（G-NMS），提高目标密集区检出率。使用无人机航拍图像数据集进行地面车辆目标识别的实验结果表明：所提出的单阶段模型的精度（mAP值）为83.16%，达到了两阶段网络模型的水平；同时，识别速度符合实时性的要求。
2019, 48(S2): 134-141.
doi: 10.3788/IRLA201948.S226002
针对单帧图像深度估计的弱泛化性，提出了基于深度学习的序列图像深度估计技术，利用深度卷积神经网络作为基础框架，结合对极几何约束，构建从序列图像到图像对应深度信息的端对端映射，实现仅依赖序列图像信息的无监督深度估计。同时，构建了一类基于场景三维几何信息的损失函数，舍弃原始基于图像间重投影误差的损失函数，提高算法鲁棒性。最后，通过开源数据库验证了算法的准确性和精度，同时，通过红外图像数据集验证了算法的泛化性，为军事领域应用奠定了基础。
2019, 48(S2): 142-148.
doi: 10.3788/IRLA201948.S226003
为了提高基于异源模板匹配的自动目标识别方法的精度和准确率，提出了一种采用直线组几何基元的图像匹配算法，该算法利用直线组表示目标，利用直线组中各条直线构成的三角形面积之比作为描述直线组的特征量，在所有候选直线组中找到与目标匹配的最佳直线组，并确定组内直线的一一对应关系，求出模板图与实时图中的同名点，最后利用同名点检测出实时图中目标的位置；此外，还提出了一种在实时图中进行直线提纯的方法。该方法可以提出实时图中的主要直线，为文中所提算法的精确性提供了保障。实验结果表明：文中提出方法具有较高的匹配精度和准确率。
2019, 48(S2): 149-155.
doi: 10.3788/IRLA201948.S226004
针对Harris角点检测算法对于弹载线阵列红外图像检测角点数量过少及精度较低等问题，提出一种改进算法。首先利用Canny算子检测目标边缘以确定目标区域，再采用三阶B样条梯度算子对目标区域滤波获得M矩阵，然后使用三阶B样条函数与高斯窗口函数的卷积代替原高斯窗口函数对M矩阵进行平滑滤波，进行角点提取，最后在非极大值抑制时采用自适应阈值，以去除伪角点。实验结果表明，文中算法与Harris算法相比，不仅增加了角点的提取数量，在算法的总运行时间上缩减了3/4。
2019, 48(S2): 156-163.
doi: 10.3788/IRLA201948.S216001
设计了两种具有不同结构的用于制备光学金刚石膜材料的新型微波谐振腔，第一种山字形剖面的重入式谐振腔，具有能提供足够大的微波谐振空间，激发出高密度等离子体的优点，对其改进后，沉积基台倒置，减少杂质，有助于提高膜的质量。在第二种谐振腔结构优化过程中发现，微波传输结构部分设计过渡锥台比直接连接时，沉积台上方可获得更强的电场强度，有利于提高沉积速率。对气体供给方式及流速进行了优化，提出了两种工作气体供给模式，模式I从中心孔进入，模式Ⅱ从环状孔进入。结果表明：模式I有利形成均匀膜层，最佳气体流速范围为5~10 m/s。设计的微波谐振腔可应用于高品质光学金刚石膜的制备。
