干涉法和补偿法等双折射测量方法需要转动待测样品或偏振元件,操作不便、测量速度慢、精度有限。提出了一种双弹光调制与上位机组成的双折射系统。由弹光调制来产生调制信号,加载待测样品信息,调制信号采集至上位机中进行数据处理,进一步完成延迟量和快轴方位角求解。对测试方案原理进行分析,重点进行了系统数据处理的上位机设计与实现,完成了软硬件系统搭建。采用1/4波片进行了实验测试,实验结果表明延迟量测量相对误差为2%,快轴方位角测量相对误差为0.4%,延迟量和快轴方位角的标准差分别为0.056nm和0.022°。

在波片相位测试中，引入0~2π涡旋相位板，通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系，对相位延迟量进行仿真计算，实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了270°，理论测量误差不超过±0.71%。

针对飞行器集群系统中存在着定位精度差异较大的飞行器集群飞行情况, 以及传统主从式协同导航结构系统存在可靠性低、不能充分利用集群系统协同导航信息的问题, 提出了一种分层式结构的集群飞行器协同导航方法。该方法将参与集群的飞行器按照其定位精度高低分层, 同层飞行器定位精度相当, 一架低精度层飞行器可以同时接受多架高精度层飞行器的协同导航信息, 然后建立基于相对距离以及相对角度的协同导航模型, 最后通过卡尔曼滤波来修正低精度层飞行器的机载导航信息。仿真结果表明, 该结构相对于传统主从式协同导航结构能够有效提高集群飞行系统中低精度层飞行器的定位精度, 并可增强集群协同导航系统的可靠性和容错性能。

利用三个测量波段(290,320,355 nm),进行了海水目标及溢油目标(原油、重油、柴油、汽油、棕榈油)反射特性的室外实验,获得了探测目标的上升辐射强度和溢油-海水对比度与太阳高度角和方位角的关系曲线。结果表明,当太阳高度角为40°~60°时,原油-海水对比度为14%~44%,重油-海水对比度为15%~35%,汽油-海水对比度为12%~26%,棕榈油-海水对比度为15%~47%,柴油-海水对比度为3%~12%。说明联合三个波段,可以在不同太阳高度角和方位角下实现对不同油的探测和识别,表明紫外波段在海面溢油的早期探测和识别方面具有突出优势。

雷达散射截面作为雷达目标识别的重要参数, 在实时获取运动目标的雷达散射截面(RCS)时存在实时性差的问题。针对运动的飞机雷达目标, 提出了一套利用MATLAB调用CST MWS实现太赫兹单站RCS的建模、计算和数据处理一体化的仿真方法, 并且实现了复杂目标的太赫兹RCS的实时获取, 仿真计算了F-16飞机和Su-27飞机的缩比模型的太赫兹RCS, 由MATLAB调用CST得到的RCS特性曲线与只用CST仿真的RCS特性曲线完全吻合, 且通过输入散射太赫兹波的方位角和俯仰角能正确输出实时太赫兹RCS。结果表明该方法能正确调用CST实现太赫兹RCS的实时获取, 验证了该方法的有效性、正确性以及便利性。

为了能够快速精确地测量波片相位延迟量和快轴方位角, 实现测量系统的集成化和自动化, 设计了基于弹光调制技术与数字锁相技术相结合的波片测量系统。采用弹光调制器对检测激光进行调制, 运用基于FPGA的数字锁相技术提取调制信号的一、二倍频项, 利用优化算法解调出波片相位延迟量和快轴方位角, 步进电机带动波片转动使快轴到达零度位置, 相位延迟量由LCD显示出来。搭建了实验系统, 并对1/4波片进行了测量。实验结果表明: 该系统对1/4波片快轴方位角的测量精度优于0.31°, 相位延迟量的测量精度和重复度分别优于99.47%和0.14°。测量系统的弹光调制器驱动信号、电机驱动信号、数据运算都由FPGA控制,实现了光机电一体化。

土壤作为自然界的重要组成部分之一, 对生态系统的形成和人类的生存均起着绝对不可忽视的作用, 故对于土壤热红外偏振辐射特性的研究, 具有十分重要的现实意义。 而且, 关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究, 国内外还未见报道。 研究结果表明: 随着探测角的改变, 土壤的偏振亮度温度在0°～80°范围内呈现非线性变化, 当探测角的变化范围为60°～80°时, 其偏振亮度温度随着探测角的增大而呈现明显的上升趋势; 不同方位角条件下, 土壤的偏振亮度温度会发生改变, 在0°～240°范围内, 随着方位角的增大而呈现上升趋势, 在240°～320°范围内, 呈现下降趋势; 波段和偏振角对于土壤的偏振亮度温度的变化均具有一定的影响, 而且二者的变化曲线的波动幅度都较为平缓; 不同土壤类型的偏振辐射亮度温度不同, 呈现草甸黑土>淋溶黑钙土>典型黑钙土>草甸风沙土的规律。 以上研究为热红外偏振遥感基础理论研究提供重要依据。