1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国第一汽车集团有限公司研发总院，吉林 长春 130013
为了提升无人机机载光电吊舱在特殊工况条件下的自主侦察能力，本文结合实际工程项目研发了适用于机载光电吊舱的目标定位技术，并在嵌入式GPU（Graphics Processing Unit，型号为Jetson-TX2i）上实现了功能验证。首先，提出一种改进的SURF（Speeded Up Robust Features）算法与GPU加速数字图像处理方案，对不同焦距下获取的两幅图像进行实时特征检测与匹配。接着，利用几何交比不变性校正图像边缘畸变特征点的位置信息。最后，使用最小二乘法估计目标深度信息并结合四元数空间模型确定目标姿态信息，从而实现目标定位。实验结果表明，改进的SURF算法在特征匹配方面，精度和速度都优于经典的SURF算法。若角点特征位置误差控制在一个像素以内，深度误差不超过2%，方位角、俯仰角和滚转角的角度误差分别小于4°，5°和2°，这一误差满足机载光电吊舱的目标定位准确性需求。此外，处理一组（两帧）分辨率为1080P的图像，利用GPU加速可以将处理时间提升至74 ms，这一速度满足机载光电吊舱数据处理的实时性需求。
特征提取 特征匹配 目标定位技术 姿态 feature extraction feature matching targeting technology attitude
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国第一汽车集团有限公司研发总院, 吉林 长春 130013
针对连续域卷积操作跟踪算法中存在的计算复杂问题和过拟合问题, 提出一种降维卷积因式分解方法和一个紧凑衍生模型。本文选取连续域卷积操作跟踪算法中的部分特征通道、因式分解卷积算子, 并结合高斯-牛顿法和共轭梯度迭代求取降维矩阵和分类器, 以达到降低系统的计算复杂程度的目的。选取服从高斯分布的若干样本, 结合联和概率密度函数及混合高斯分布模型, 构建一个更具代表性的紧凑衍生模型, 既能降低过拟合出现的风险又能保证样本的多样性。通过降低模型更新频率, 减少计算复杂度, 同时降低模型漂移发生的概率。经实验验证, 本文基于四类标准数据集获得的跟踪性能曲线积分比连续域卷积操作跟踪算法最少高出0.8%, 最多高出13%。结果表明, 降维卷积因式分解法和紧凑衍生模型可以有效地提升系统跟踪性能。
连续域卷积操作 卷积因式分解 过拟合 紧凑衍生模型 C-COT factorized convolution over-fitting compact generative model
南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 211100
采用磁控溅射法以石墨为靶材在玻璃衬底上沉积了类金刚石(DLC)薄膜, 用原子力显微镜表征了不同氮气流量条件下生长薄膜的形貌, 用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和分光光度计分析了样品的微结构、元素的价态和透光性能.结果表明：沉积的薄膜均为非晶结构.通入2 sccm氮气时, 薄膜的光学透过率大大提高, 此时DLC薄膜内的氮元素含量为5.88%,sp3键百分比为64.65%,ID/IG值为1.81; 掺氮DLC薄膜在可见光范围内光学透过率达到95.69%.随着氮气流量增加, DLC薄膜光学透过率呈现出下降的趋势.退火2 h后不掺氮DLC薄膜光学透过率呈小幅度下降, 而掺氮DLC薄膜的光学透过率几乎没有变化.
DLC薄膜 氮气流量 磁控溅射 透过率 退火 Diamond like carbon thin film Nitrogen gas flow rate Magnetron sputtering Transmittance Annealing
1 南京航空航天大学 能源与动力学院, 江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学材料科学与技术学院 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 江苏 南京 210016
采用共溅射法结合后硒化成功制备出CZTSSe薄膜, 主要研究了不同的硒化温度对CZTSSe薄膜与电池性能的影响。分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、霍尔效应测量仪及数字电源表对不同硒化温度下制备的CZTSSe薄膜的结构、形貌、光电与太阳电池性能进行了表征与分析。结果表明, 当硒化温度为580 ℃时, CZTSSe薄膜的结晶性最好, 薄膜表面均匀致密且其电阻率和载流子浓度达到最小值和最大值, 分别为1.57 Ω·cm和8.2×1017 cm-3, 该硒化温度下制备得到的CZTSSe太阳电池的短路电流和转换效率最高达到30.68 mA/cm2和5.17％。相对于550 ℃和600 ℃硒化温度下的CZTSSe太阳电池, 其光电转换效率分别提高了36％和6％。另外, 随着硒化温度的升高, CZTSSe薄膜在XRD中的(112)峰位和Raman中的A1模式振动峰位都向小衍射角和短波数方向移动, 薄膜的禁带宽度也从1.26 eV减小至1.21 eV。
铜锌硒硫硒 共溅射 硒化温度 电池性能 CZTSSe co-sputtering selenization temperature solar cell property
1 南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转化材料与技术重点实验室, 南京 211106
2 蚌埠工业设计院 浮法玻璃新技术国家重点实验室, 安徽 蚌埠 233018
采用低成本溶胶凝胶旋涂法制备了不同Mg含量的Zn1-xMgxO薄膜, 用其代替传统化学水浴法制备的CdS作为铜铟镓硒 (Cu(In,Ga)Se2, CIGS) 薄膜太阳电池的缓冲层材料.用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和X射线光电子能谱仪等研究了Mg掺杂量对Zn1-xMgxO薄膜的结构、形貌、光学性能及Zn1-xMgxO/CIGS异质结之间能带排列的影响.结果表明: 所制备的Zn1-xMgxO薄膜均为非晶结构; 随着Mg掺入量的增加, Zn1-xMgxO薄膜的表面形貌由条纹状变为六方形纳米颗粒, 表面粗糙度由23.53 nm减小到1.14 nm; 光学带隙值由3.55 eV增大到3.62 eV; Zn1-xMgxO/CIGS之间的导带偏移值由+0.68 eV减小到-0.33 eV, 导带排列由“尖峰状”变为“悬崖状”; 当配制的溶液中Mg源和Zn源的摩尔比为0.1时, 所制备的Zn0.82Mg0.18O/CIGS之间的导带偏移值为+0.22 eV, 电池效率最高, 达5.83%.
薄膜 缓冲层 溶胶凝胶法 表面粗糙度 能带结构 导带偏移值 Thin films Buffer layers Sol-gel process Zn1-xMgxO Zn1-xMgxO Surface roughness Band structure Conduction band offsets
南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 210016
结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅, 利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx, 采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide, ITO)薄膜, 在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构, 增加光吸收, 进而提高电池转化效率。研究结果表明, 在不同衬底温度下沉积ITO时, 薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250 ℃时, ITO薄膜性能最优, 在400~1 000 nm波长范围内, 平均透过率达到93.1%, 并展现出优异的电学性能.通过优化H2O2预处理时间, 减小了SiOx层中氧空位缺陷, SIS电池短路电流得到明显提高, 从未处理前的26.84 mA/cm2提升到经H2O2处理15 min后的34.31 mA/cm2.此时, 电池性能最优, 转化效率达到3.61%.
光电材料 太阳能 磁控溅射 SIS太阳电池 黑硅 ITO薄膜 H2O2预处理 光电转化效率 Electro-optical materials Solar energy Magnetron sputtering SIS solar cell Black silicon ITO film H2O2 pretreatment Photoelectric conversion efficiency 光子学报
2017, 46(11): 1116002
南京航空航天大学材料科学与技术学院， 江苏省能量转换材料与技术重点实验室， 江苏 南京 210016
结合SiO2纳米球掩模和反应离子刻蚀技术制备了结构呈周期性排列的多晶黑硅，利用低浓度的NaOH溶液去除由荷能离子撞击所带来的损伤层，优化了多晶黑硅结构。在多晶黑硅上用原子层沉积技术沉积一层Al2O3薄膜，并对样品进行快速热退火处理。结果表明，采用低浓度的NaOH溶液可以完全去除损伤层，在保持原有黑硅结构的基础上使表面结构更加光滑；经450℃快速热退火后少子寿命达到29.34 μs，表面复合速率为306 cm·s-1，在可见光范围内平均反射率降至7.12%。
材料 反应离子刻蚀 去损伤 表面钝化 氧化铝
1 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 210016
2 江苏辉伦太阳能科技有限公司, 南京 210061
采用一步银铜双原子金属辅助化学腐蚀法, 室温下在多晶硅表面制备纳米陷光结构, 再利用纳米结构修正溶液在温度为50℃时对硅片进行各向异性重构, 可控制备出不同尺寸的倒金字塔陷光结构.用分光光度计测量了多晶硅表面的反射率, 用扫描电镜观察了多晶硅表面形貌, 用少子寿命测试仪测量了多晶硅钝化后的少子寿命.结果表明: 影响倒金字塔结构尺寸的主要影响因素是制备态黑硅纳米结构的深度, 当深度越深, 最终形成的结构尺寸也越大; 纳米结构修正溶液重构时间越长, 所形成的倒金字塔结构尺寸越大, 反射率也变大; 经原子层沉积钝化后的倒金字塔结构中少子寿命随其尺寸的增大而增加; 当倒金字塔边长为600 nm时综合效果最佳, 反射率为9.87%, 少子寿命为37.82 μs.
纳米光电材料 太阳能 金属辅助化学法 多晶黑硅 倒金字塔 银铜双原子 Nano-photoelectric material Solar energy MACE Multicryslline-black-silicon Invert pyramid Ag and Cu dual elements
1 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 210016
2 常州大学 江苏省光伏科学与工程协同创新中心, 江苏 常州 213164
为了研究CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅的光致发光特性, 选用电阻率为0.01~0.02Ω·cm的P型硅片, 先采用二步阳极氧化法制备自支撑多孔硅, 再利用电泳法将CdS纳米颗粒填充入该自支撑多孔硅中.采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线衍射分析、光致发光谱分析对所制备样品的形貌、相结构、组份及发光性能进行研究.实验结果表明：自支撑多孔硅内部成功填充了CdS纳米颗粒, 该CdS纳米颗粒衍射峰为(210); CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅光致发光峰峰位发生红移, 且从570 nm转移到740 nm; 电泳时间直接影响CdS纳米颗粒的填充量, 导致相关的发光峰强度及发光峰位明显不同.
纳米颗粒 阳极氧化法 电泳法 自支撑多孔硅 光致发光 CdS CdS Nanoparticles Anode oxidation method Electrophoresis method Freestanding porous silicon Photoluminence
南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏 南京 210016
利用选区激光熔化（SLM）工艺成功制备了TiC增强Ti基纳米复合块体材料，其中TiC质量分数为30%。研究了激光线能量密度η（激光功率与扫描速率之比）对SLM成形试件的表面形貌、致密度、微观组织及力学性能的影响。结果表明，在η=400 J/m时，SLM成形试件表面较为光滑，成形致密度达到95.5%，平均显微硬度为750 HV，增强体TiC以细小层片状纳米结构均匀分布于Ti基体中。摩擦磨损试验表明，激光成形复合材料的摩擦系数为0.2，远低于SLM纯钛成形件（摩擦系数为1.2）。在较高激光线能量密度下（800 J/m），因热裂纹产生和增强体TiC枝晶粗化，致使复合材料致密度、显微硬度及磨损性能下降。
激光技术 快速成形 选区激光熔化 纳米复合材料 显微硬度 磨损
