最新刊期
2025年第33卷第24期
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光学相控阵技术研究现状及展望 AI导读
“光学相控阵技术在自由空间通信、激光雷达等领域取得新进展，有望实现更广泛应用。”摘要：光学相控阵技术基于相干合成原理，可实现自由空间光束的高精度指向和快速偏转。其无需机械部件，在自由空间通信、激光测距传感、激光雷达等领域具有广泛应用潜力，尤其在无人驾驶和军事领域优势明显。本文综述了光学相控阵技术的研究现状，探讨了液晶相控阵、光纤相控阵、基于电光材料的光学相控阵以及基于高折射率对比度集成光波导的光学相控阵等四种主要技术路线。文章综合比较了各类光学相控阵技术的优劣，分析了其在不同应用场景中的优势与挑战，并对未来发展方向进行了前瞻性展望。整体而言，光学相控阵技术正朝着高响应速度、低功耗、大扫描角度、小体积和高集成度的方向发展，有望在激光雷达、成像、自由空间通信等领域实现更广泛的应用。关键词：光学相控阵;液晶;光纤;电光材料;集成光波导0|0|0更新时间：2026-01-14 - “在辐射监测领域，专家研制出10 mW量级的辐射功率标准，解决了太阳辐射监测仪精度验证难题，为气候变化等研究提供技术支撑。”摘要：溯源至国家辐射功率基准的传递探测器动态范围小于1 mW，远低于太阳辐射监测仪测量目标功率，无法检验太阳辐射监测仪的绝对精度。为扩展辐射功率标准动态范围，研制动态范围10 mW的比对探测器，研究了传递探测器对比对探测器的高功率定标方法，解决了缺少高功率辐射功率标准的问题。首先，以中国国家计量院低温绝对辐射计为基准，在0.5 mW量级下对传递探测器的功率响应度进行高精度定标。其次，通过构建可溯源至SI的标准传递链路，在小功率量级下用传递探测器测量标准传递链路分束比，测量重复性达到0.009 5%。然后，在大功率量级下，利用标准传递链路和传递探测器，标定比对探测器响应度。最后，进行比对探测器的线性度、面均匀性、角均匀性、真空空气一致性等误差的实验检测及分析，合成得到高功率辐射功率标准的不确定度。实验结果表明：比对探测器在10 mW量级的响应度为0.508 43 A/W，测量重复性达到0.003 1%，在9.7~10.4 mW范围内响应度变化不超过0.01%，合成不确定度为0.031%，从而可通过比对探测器可建立10 mW量级的辐射功率标准，满足太阳辐射监测仪的比对验证需求。本研究不仅解决了太阳辐射监测仪等大动态辐射测量仪器的精度验证及比对定标难题，也为统一辐射标度提供关键技术基础，为气候变化、辐射收支及太阳能高效开发等研究领域提供支撑。关键词：辐射定标;陷阱探测器;太阳总辐照度;绝对辐射测量0|0|0更新时间：2026-01-14
- “在低轨卫星光度特性研究领域，专家建立了定量评估框架，为天文观测干扰规避提供理论依据和数据参考。”摘要：为精确建模低轨卫星星座的光度特性并评估其对地基观测的干扰影响，本文以Starlink卫星为代表，系统研究了其光度模型、观测几何特征及对天文观测的影响规律。首先，基于NEOSSat天基观测数据，建立了昼侧与夜侧光度模型，定量描述了卫星亮度随相位角变化的特征。其次，结合星座轨道参数与光学几何关系，提出了一种融合天基测光与地基仿真的高效评估方法，综合考虑卫星反射亮度、曝光时间和拖尾效应，构建了卫星尾迹数量的预测模型。最后，搭建地基多视场观测实验系统，通过单视场与双视场对比实验，验证了不同探测星等极限和视场条件下的观测能力。结果表明，Starlink卫星的平均视星等约为
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复杂工况下的多传感融合点云空洞互补方法 AI导读
“在地下空间三维重建领域，专家提出了融合单线激光雷达与深度相机的空洞补全方法，有效提升了三维重建的完整性与可靠性。”摘要：针对地下空间三维重建中因光照不均、强光、弱光、尘雾及遮挡等复杂环境干扰造成的点云空洞问题，本文提出了一种融合单线激光雷达与深度相机的空洞补全方法。首先通过联合标定建立两传感器的时空一致性关系，利用残差回归实现深度相机点云的结构保持型降噪，再基于加权频谱熵（Weighted Spectral Entropy ，WSE）评估切片连续性，动态筛选优势切片并进行自适应融合，以补全因环境干扰产生的空洞区域。为验证方法的有效性，在弱光（5 lux）、强光（10 000 lux）、强光+尘雾及渐变干扰四种干扰条件下，选取五种深度学习补全方法以及多线激光雷达替代方案进行对比实验。结果表明，本文方法在四种工况下的Chamfer Distance （CD）和Earth Mover's Distance（EMD）均优于对比方法，CD分别降低85.82%，82.64%，82.39%和83.33%，EMD分别降低90.68%，86.41%，88.19%和89.08%；且尺寸误差小于20 mm。研究结果表明，该方法在复杂地下工况下保证测量精度的同时具有显著的空洞补全优势，能够有效提升三维重建的完整性与可靠性。关键词：深度相机;单线激光雷达;数据融合;三维重建;点云空洞补全0|0|0更新时间：2026-01-14
现代应用光学
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复合驱动柔顺指向平台优化设计与分析 AI导读
“在空间光学仪器领域，专家设计了压电-电磁复合驱动的对称过约束柔顺指向平台，通过有限元和实验验证了其角刚度分析模型的准确性，并优化了结构设计，显著提升了平台的工作频率和定位精度。”摘要：针对空间光学仪器不同工况下的角度精细调整问题，设计了压电-电磁复合驱动的对称过约束柔顺指向平台。根据弹性梁、伪刚体理论和传递矩阵建立了复合驱动柔顺指向平台的角刚度分析模型。通过有限元及实验验证平台理论角刚度结果的准确性，由理论解析方程解析了材料和重要几何参数与平台运动特性的映射关系。为了进一步提高平台在传动比和固有频率方面的综合特性，采用有限元方法对初始结构设计进行了拓扑优化处理，对比探究了载荷变化对指向平台偏摆角度、传动比及轴间耦合等运动性能的影响。最后，加工实验样机对复合驱动指向平台的性能进行测试。有限元和实验结果表明：拓扑结构相比初始结构在功能方向的固有频率分别提高了168.99%和170.00%，角刚度平均提升了15.33%，最大寄生耦合比降低了20.29%；同时，通电线圈能够有效调节指向平台偏摆角度，抵抗平台载荷引起的偏转损失。综合有限元和实验结果，提出的平台设计方案能够同时实现较高工作频率和高精度定位性能。关键词：过约束构型;电磁;压电驱动;拓扑优化;精密定位0|0|0更新时间：2026-01-14 - “在固结磨料研磨技术领域，专家分析了研磨盘转速对熔融石英工件表面粗糙度和平面度的影响，为优化研磨盘转速提供理论依据和实践参考。”摘要：研磨盘转速是固结磨料研磨技术的关键参数，对熔融石英工件的表面粗糙度和平面度具有重要的影响。为确定最优研磨盘转速，分析了转速对磨粒轨迹和研磨垫磨损均匀性影响规律。基于实际研磨块排布方式，定量描述了研磨垫表面磨粒坐标。根据坐标系转换法，建立了磨粒运动轨迹方程，结合网格划分和轨迹离散化处理，计算了磨粒轨迹均匀性；同时，依据磨粒在工件表面有效接触轨迹长度，评估了研磨垫磨损分布规律，采用变异系数表征研磨垫磨损均匀性。通过开展熔融石英工件研磨实验，对比分析了不同研磨盘转速下工件表面粗糙度和平面度。仿真与试验结果表明：研磨盘转速对磨粒轨迹均匀性和研磨垫磨损均匀性影响规律一致，随着转速增加，两者均趋于改善，但当研磨盘与夹具转速为简单整数比时，均匀性明显下降。在转速为46 r/min时，磨粒轨迹最为复杂，轨迹均匀性和研磨垫磨损均匀性最好，此时熔融石英表面粗糙度Sa和平面度PV分别为112.31 nm和4.26 μm，为最优加工效果。本研究为优化固结磨料研磨盘转速、提升研磨垫磨损均匀性提供了理论依据和实践参考。关键词：转速优化;磨粒轨迹;磨损均匀性;固结磨料研磨0|0|0更新时间：2026-01-14
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三柔性梁激光视觉测振与自适应模糊滑模控制 AI导读
“在航空航天领域，专家设计了自适应反步模糊滑模控制器，有效抑制了三柔性梁耦合结构的振动，为太空机械臂等设备提供解决方案。”摘要：三柔性梁耦合结构广泛应用于航空航天领域，如太空机械臂。为实现对由三根柔性耦合压电梁组成的可移动柔性多体系统的主动振动控制，本文设计了一种自适应反步模糊滑模控制器（ABFSMC），并采用激光位移传感器和线激光视觉测振系统对柔性梁的振动进行高精度测量。该系统包括两根通过弹簧耦合的柔性压电梁和一根独立柔性梁。建立了系统的动力学模型，结合小波变换与霜冰优化算法，对状态空间方程的参数进行了优化辨识，从而获得了更接近实际的精确模型。基于所提出的ABFSMC控制器，分别在定点激励和梯形轨迹激励两种激励方式下开展了振动测量、控制仿真和实验研究。实验结果表明：线激光视觉测振系统具有较高的测量精度，测量误差小于0.1 mm；在定点激励条件下，ABFSMC控制器可在约9 s内将双柔性梁耦合系统的振动有效抑制，而传统的PD控制器则需约15 s才能实现相同效果；在梯形轨迹激励下的双梁系统，以及定点激励和梯形轨迹激励下的单梁系统中，ABFSMC控制器亦均表现出更快的振动抑制能力。研究结果表明，所提出的ABFSMC控制器在振动抑制性能方面显著优于传统的大增益PD控制器，尤其在小幅值振动抑制效果上表现更为优异。关键词：激光视觉;系统辨识;主动振动控制;三柔性梁系统;自适应反步模糊滑模控制0|0|0更新时间：2026-01-14 -
复合金属纤维基高响应柔性湿度传感器制备 AI导读
“最新研究突破了柔性湿度传感器响应速度和稳定性的瓶颈，为环境监测和可穿戴设备开发提供关键技术。”摘要：针对传统柔性湿度传感器普遍存在的响应速度受限、灵敏性与稳定性难以兼顾的难题，本文提出基于金属氨络合配位复合金属纤维基高响应柔性湿度传感器电纺直写方法，完成Cu/Ag复合金属敏感结构的创新制造，双金属优势互补既规避材料固有缺陷，也强化了高响应性能。烧结后的Cu/Ag复合金属纤维电阻率仅为4 kΩ/cm；Cu/Ag复合金属湿度传感器快速响应与精准检测能力优异，线性度高达R²=0.99，且吸附响应时间仅1.1 s、脱附响应时间仅2.4 s，迟滞量最低为2.1%；传感器稳定性强，在100 ℃高温环境持续工作120 min后电阻漂移仅<4.5%，而在相对湿度为85%的高湿环境下持续工作120 min后漂移仅<3%。本研究兼具工艺可控性与低成本优势，不仅满足高性能柔性湿度传感对高响应性的核心需求，更为环境监测、可穿戴健康设备领域的湿敏器件开发提供关键技术支撑。关键词：金属氨络合配位原理;电液耦合喷印技术;复合金属纤维;湿度传感器3|0|0更新时间：2026-01-14
微纳技术与精密机械
- “在浮选泡沫稳定度视觉检测领域，研究者提出了FIRSegNet模型及稳定度估计方法，有效提升了抗光照变化影响能力，为复杂光照环境下泡沫稳定度的准确定量描述提供解决方案。”摘要：针对可见光图像易受光照影响而导致浮选泡沫稳定度视觉检测不准确的问题，对泡沫表面进行红外热成像，将不稳定气泡检测转换为红外显著目标分割，提出一种泡沫红外显著目标分割的FIRSegNet模型及稳定度估计方法。首先，基于U-Net架构进行FIRSegNet模型构建，采用Swin Transformer模块构建编码器网络捕捉长距离依赖关系，提升模型对图像全局上下文的理解能力；其次，在跳跃连接中嵌入双重交叉注意力模块（DCA），以更好地融合不同尺度红外泡沫图像的特征信息，增强模型分割不同大小红外显著性区域的能力；然后，提出一种残差细化模块（RRM），学习分割图与真值之间的残差以改善红外显著区域的边缘细节，实现显著目标的精细化分割；最后，根据显著目标分割结果计算泡沫稳定度。实验结果表明：本文方法在自建数据集能取得较好的分割效果，较主流分割模型的mIoU平均提升1.73%，mDice平均提高0.63%，MAE平均降低11.6%，分割精度得到一定提升；正常光照下不同工况泡沫稳定度预测的RMSE，MAE，MAPE和AMAPE平均值分别为0.014 5，0.0133，2.384 8%和0.025 6，在过曝光和低照度光照条件下的预测误差显著低于现有方法。本文方法具有较强的抗光照变化影响能力，保证了复杂光照环境下泡沫稳定度的准确定量描述，为后续的浮选生产工况与指标预测奠定基础。关键词：浮选泡沫;红外显著目标分割;泡沫稳定度估计;Swin Transformer网络;双重交叉注意力;残差细化网络3|0|0更新时间：2026-01-14
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跨模态交互学习与迭代融合的3D视觉定位 AI导读
“在3D视觉定位领域，研究者提出了跨模态交互学习与迭代融合的新方法，有效提升了定位精度和稳定性。”摘要：针对现有3D视觉定位方法存在的对单一模态信息依赖过强、视角变化适应性差以及跨模态特征融合效果有限的问题，提出了一种跨模态交互学习与迭代融合的3D视觉定位方法。该方法包括多模态特征提取与跨模态特征融合两个阶段。在特征提取阶段，分别采用点云编码器和文本编码器提取点云与文本特征，并引入点云的类别信息；在特征融合阶段，设计基于Transformer的点云特征增强模块，以提升点云特征的表达能力；通过对称交互学习模块捕捉点云与文本特征之间的深层关联，有效抑制无关特征干扰；跨模态迭代融合模块逐步融合跨模态信息，增强模型在复杂场景下的定位能力。实验结果表明，本文方法在ScanRefer、Nr3D和Sr3D这3个经典的3D视觉定位数据集上均取得了综合的精度提升。在ScanRefer的unique子集上，Acc@0.25和Acc@0.5分别达到了86.19%和69.68%；在Nr3D和Sr3D的easy子集上，定位准确率分别达到了65.20%和74.87%。本文方法在多种3D场景中均展现出稳定的定位能力，验证了其在增强多模态交互与跨模态融合方面的卓越性能。关键词：3D视觉定位;点云;交互学习;迭代融合;Transformer2|0|0更新时间：2026-01-14 - “最新研究利用1D-CNN与荧光光谱技术，实现乳腺癌亚型高精度识别，分类准确率达98.7%，为乳腺癌分子分型智能诊断提供技术路径。”摘要：乳腺癌是对女性健康威胁极大的肿瘤之一，其分子亚型与患者临床治疗用药等关系密切，准确判别乳腺癌的分子亚型对临床指导治疗和改善预后有着重要作用。本文提出一种基于一维卷积神经网络（1D-CNN）与荧光光谱技术相结合的端到端分析方法，分析过程中无需光谱预处理，流程简化且保留更多有效信息。自主设计搭建激光诱导荧光光谱系统，采集4类乳腺癌亚型组织的自体荧光光谱，通过高斯函数拟合光谱数据，对乳腺癌组织生化信息进行定量与定性分析。利用1D-CNN模型进一步挖掘光谱数据深层特征，实现对乳腺癌亚型的高精度识别。此外，采用梯度加权类激活映射（Grad-CAM）技术对模型关注的关键光谱区域进行可视化分析，增强了模型的可解释性。实验结果表明：乳腺癌亚型组织的分类准确率达98.7%，召回率为97.2%，精确率为98.1%，F1分数为97.7%。本研究所提出的方法展现出良好的临床应用前景，可为乳腺癌分子分型的智能诊断提供有效的技术路径。关键词：光谱分析;乳腺癌分型;荧光光谱;一维卷积神经网络0|0|0更新时间：2026-01-14
- “在遥感图像分割领域，专家提出了一种全局感知与多尺度特征增强算法，有效提升了复杂场景下的目标分割精度。”摘要：面对遥感影像中背景场景复杂、目标分布密集且尺度差异导致实例分割精度受限的问题，提出一种面向全局感知与多尺度特征增强的遥感图像分割算法。设计局部全局感知混频模块，构建空间及频率双域并行特征通路。空间分支通过多尺度可变形卷积组，自适应捕获目标边缘细节；频率分支利用傅里叶变换解耦全局频率成分。该模块可有效增强重叠遮挡复杂场景下的特征判别能力。提出混合卷积自注意力机制，在保留局部几何特征提取精度的同时，提升算法对多尺度目标的分割鲁棒性。使用结构增强状态空间模块，实现空间信息的多维度聚合，强化复杂背景下小目标的特征表达与分割精度。引入指数移动平均的滑动损失函数，通过滑动动态加权机制实时调整权重分配，有效缓解类别不平衡导致的优化偏差问题。在ISAID和NWPU VHR-10数据集上的实验结果表明，所提算法
- “在跨模态匹配领域，研究者提出了融合KL散度互学习机制与三重注意力模块的ConvNeXt端到端方法，有效提升了卫星与无人机影像匹配精度和几何稳健性，具备工程可部署性。”摘要：针对卫星与无人机影像在尺度、视角及模态间存在显著差异所带来的匹配挑战，本文提出一种融合KL散度互学习机制与三重注意力模块的ConvNeXt端到端跨模态匹配方法。本方法以ConvNeXt为骨干网络，并在其中引入空间-通道-方向三重注意力，以提升对尺度、旋转等几何形变的鲁棒性，同时强化对方向性结构的建模能力。同时，通过KL散度引导不同模态分支进行互学习，有效对齐卫星图与无人机图的特征分布，缓解由视角差异引发的模态偏移。在University-1652上，本方法在双向检索均取得较高精度：Drone→Satellite的R@1/AP为89.40%/90.98%，Satellite→Drone为93.44%/89.33%。相对ConvNeXt-Tiny，R@1/AP分别相对提升2.21%/1.80%（Drone→Satellite）与2.19%/2.73%（Satellite→Drone）；较近期代表方法（TransFG，GeoFormer）亦有小幅优势，与近几年部分算法相比仍具有竞争力。消融表明：三重注意力与KL互学习分别带来4.13%和3.55%的R@1增益。效率方面，在统一协议下单卡推理（bs=1）延迟20.83 ms，峰值显存0.53 GB；同图多目标设置中，K=5时V-Rate@5=97.7%。综上，在保证实时性的同时，方法显著提升跨模态检索精度与几何稳健性，具备工程可部署性，并能在同图多目标场景下有效抑制干扰候选，适用于无人机视觉导航与地理定位等应用。关键词：卫星无人机图像匹配;跨模态匹配;ConvNeXt;三重注意力;KL散度;视觉地理定位0|0|0更新时间：2026-01-14
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