三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区出入点的判定方法

三轴光电跟踪系统可以全方位跟踪空间目标,在地平式光电跟踪系统天顶盲区内通过转动X轴实现快速高精度跟踪。用多种三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区进行判定,包括目标距离信息判定方式、Z轴转动速度判定方法、预置盲区判定方法等。判定方法的选择直接影响三轴光电跟踪系统的跟踪精度。理论分析和仿真表明：以Z轴的最大保精角速度来判定地平式盲区的出入点使三轴系统在天顶附近有更高的跟踪精度,且可实现跟踪方式的平稳过渡。     

基于FSM的高精度光电复合轴跟踪系统研究

为解决大惯量光电跟踪器对高速机动目标的角秒级跟踪问题,设计了以快速控制反射镜作为精级,大惯量跟踪架作为粗级的双探测器型光电复合轴跟踪系统,并对快速控制反射镜和复合轴系统所涉及关键技术进行了分析。通过某模拟航路半实物跟踪试验不超过70μrad的跟踪误差,验证了系统设计的有效性。     

两轴光电跟踪仪高仰角跟踪盲区分析

 从轴准直误差、动态滞后误差两方面分析了采用俯仰轴叠加于方位轴光机座结构方式的光电跟踪仪在高俯仰角跟踪时的误差变化及由此导致的盲区问题,从轴准直误差和动态滞后误差两方面对高仰角跟踪盲区的形成及其空间分布进行分析,并用MATLAB进行了仿真,给出跟踪盲区随方位、俯仰角变化的的分布图形。从盲区分布图形可以看出：光电跟踪仪在性能一定的情况下,跟踪盲区随着仰角增大而增大,并结合直线航路给出这两种误差导致的跟踪盲区的计算方法。跟踪直线航路实验数据显示跟踪误差随着仰角增大而增大。     

机载光通信复合轴光路优化设计和跟瞄技术研究

根据机载激光通信的环境和链路距离,采用光电粗精复合轴结构,提出一种双探测器、双光轴机载激光通信复合轴捕获跟踪瞄准系统方案.对整个系统的光路结构进行了分析和优化设计,使粗跟踪精度达120μrad,精跟踪系统带宽大于300Hz,执行动态范围达5mrad,跟踪精度达3μrad,并成功实现通信距离17.5km、通信速率1.5Gbps,误码率达1E-7的飞机对地面激光通信实验.     

多光路共窗口的现代光电跟踪系统

现代光电跟踪系统是集捕获、跟踪、瞄准于一体的大型光电设备 ,是当今光电技术在军事上的重要应用之一。对现代光电系统进行了一般综述 ,重点介绍了一种由可见光、红外、激光三种光路共窗口的光电跟踪仪 ,较详细的阐述了该系统的光机结构及工作原理。这种多光路共窗口的光电跟踪仪设计原理在试验中经过了验证 ,取得了较好的效果 ,证明了三光合一共窗口的设计是合理可行的     

地平式望远镜跟踪机架结构设计与分析

针对某700 mm口径地平式望远镜系统,提出了一种U型跟踪架的结构设计方案。跟踪架结构中方位轴系采用双排密珠球轴承,轴承设计为双排轴向止推钢珠及双排径向钢珠结构,滚珠的密集及均化作用可保证轴系具有高回转精度。俯仰轴系设计采用一端固定、一端游动的结构方式,以补偿机械误差及热变形对回转精度的影响。对望远镜跟踪架进行有限元建模,分析得出其一阶谐振频率可达到47.6 Hz,说明它具有良好的模态特性。使用电子水平仪及自准直仪分别对方位轴及俯仰轴进行定量检测,方位轴轴系晃动优于1.3″,俯仰轴轴系晃动优于1.8″。通过仿真分析及实验测试,证明设计的望远镜跟踪架结构具有高刚度及高回转精度,为同类跟踪架的结构设计提供了一定的参考价值。     

星间激光通信中复合轴系统的带宽设计研究

星间激光通信中,由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统完成了系统的大范围、高精度跟踪任务。对复合轴系统进行了基于Z变换的数字模拟以研究其带宽设计。根据计算的卫星轨迹和粗跟踪系统机械误差,得到了粗跟踪系统的带宽设计结果;给出了粗跟踪系统和精跟踪系统的配合工作关系;得到了精跟踪系统的带宽设计结果;最后研究了在中高频扰动下,复合轴系统的带宽设计。以上结果为星间激光通信中的复合轴系统控制系统设计提供了重要依据。     

机动平台光电跟踪系统的自抗扰控制研究

针对机动平台光电跟踪系统跟踪目标需具备较强动态抗扰能力的问题,提出了一种将包含了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈三个环节的结构完整的自抗扰控制器用于光电跟踪伺服系统的速度环的思路。针对某单轴稳定转台设计了二阶自抗扰控制器,并进行了仿真研究。结果表明,该控制器对外扰变化及系统模型不确定性具有良好的鲁棒性和适应性,且能有效抑制系统中存在的非线性因素的影响。     

对光电搜索跟踪系统干扰效果的评估方法

为评估电子对抗装备对光电搜索跟踪系统的干扰效果,针对光电搜索跟踪系统工作过程中的搜索、捕获、跟踪三个不同阶段,提出了相应的干扰效果评估方法。在光电搜索跟踪系统的搜索阶段和捕获阶段,分别依据实施干扰前后光电搜索跟踪系统的目标发现概率和捕获概率的变化来评估对系统的干扰效果。在跟踪阶段,以实施干扰后系统跟踪误差是否超出无干扰时正常跟踪精度的三倍来判定一次干扰是否有效,依据多次试验的干扰成功率来评估干扰效果和确定干扰效果的等级。     

两轴四环架稳定系统抗扰性能分析

两轴四环架稳定是一种高精度的陀螺稳定方案,广泛应用于机载光电侦察吊舱等侦察监视设备中.分析了两轴四环架稳定平台的主要扰动源及其对系统的影响,根据多框架光电稳定平台的结构推导出各框架的运动学耦合方程,并且分析了该光电稳定平台在抗扰性能方面的主要优点.对两轴四环架系统控制模型的仿真计算表明两轴四环架稳定系统的稳定精度为0.04mrad.     

多传感器光电系统视轴一致性测试方法研究

本文详细介绍了宽光谱的多传感器光电瞄准跟踪系统的视轴一致性测试的三种方法：像纸法、CCD 法和靶标法,详细分析了各种测试方法的主要误差来源.通过搭建一定的试验环境,分别用像纸法、CCD 法和靶标法对同一多传感器光电系统的视轴一致性进行了测试和分析.研究结果表明,CCD 法测试视轴一致性能达到了较高的准确度.     

双轴旋转靶标式光电测试系统设计

根据光电跟踪测量设备在制造和修理过程中的内场测试需求,从双轴转台设计、直流力矩电动机选型、控制系统设计、靶标设计和应用软件设计等五个方面研究了双轴旋转靶标式光电测试系统设计问题。提出了基于该系统的光电跟踪测量设备的电视和红外两个通道的方位和俯仰跟踪精度、跟踪速度、跟踪加速度等功能和性能的内场测试方法。该系统具有可靠性高、测试环境可控、重复性好、效费比高等特点。     

一种基于光电经纬仪的数据预测跟踪技术

针对光电经纬仪上的跟踪器,提出了一种基于合成角数据的预测跟踪技术.利用目标的前几帧脱靶量和对应的经纬仪角度信息计算合成角,再以前几帧合成角数据为依据,利用线性动态模型推导出下一帧的合成角信息,计算出目标在图像中的位置,从而实现了对目标的预测跟踪.实验证明,该方法可以实现预测跟踪,减小处理区域,提高跟踪器的处理速度,有效地避免波门外虚假目标的干扰.     

光电经纬仪电控系统数据在线调试分析研究

针对光电经纬仪嵌入式电控系统便携式调试的要求,设计了一套在线调试分析系统,上位机采用ATEML公司的哈佛处理器TSC21020-20MB为核心实现嵌入式的MCU控制系统,下位机由美国Silicon Laboratories公司的新一代具有USB2.0接口的C8051F340(简称F340)单片机和普通便携式计算机(简称PC)上运行的GUI程序组成在线调试分析系统。通过下位机在线或事后数据分析,实现了参数整定,协助上位机,进而实现对运动目标的监测、搜索与捕获、精确定向和稳定跟踪。为解决调试问题提供了一种全新的思路和新颖的方法。     

舰载光电经纬仪预测跟踪技术研究

研究了舰载光电跟踪设备的稳定跟踪技术,提出了一种基于机动平台预测跟踪方案.利用坐标转换将前几帧合成角数据转换到大地坐标系,并利用合成角轨迹预测当前帧合成角数据,然后将预测结果转换到甲板坐标系,实现了机动平台的稳定跟踪;给出了该预测结果与在甲板坐标系直接预测结果的比对,证明该预测技术更为精确,有利于实现机动平台的稳定跟踪.     

基于双目立体视觉的视线跟踪系统标定

针对使用主动红外光的视线跟踪系统存在的限制,构建了在自然光条件下允许头部自然移动的视线跟踪系统,该系统通过双目立体视觉系统获取眼睛特征参数,在三维空间中重构眼睛视线向量来估计眼睛的视线。通过头戴式标定板来估计头部姿态,减少了视线跟踪过程中头部移动带来的误差影响;提出了一种视线跟踪系统中个人参数的标定方法,该方法先假定眼睛视轴与光轴重合,由此计算出眼球的中心、半径、眼睛视轴与光轴的夹角的初始估计值,用非线性优化算法对这些初始值进行优化。通过实验表明,提出的视线跟踪算法对使用者限制较少,同时具有较高的视线估计精度,能满足很多视线跟踪应用场合的需要。     

光电跟踪系统计算机辅助控制实现

建立了基于数值微分的目标运动状态滤波预测模型,用s-函数实现了卡尔曼滤波预测算法。利用目标位置拟合方法给出角位置信息,并以此为观测信息通过卡尔曼滤波预测出当前角位置和角速度信息,将其引入跟踪控制系统中以克服脱靶量滞后问题,同时也实现了系统的等效复合控制。仿真结果表明,基于数值微分的模型适用于角度跟踪,滤波预测具有较好的鲁棒性。通过对两个不同等效正弦输入的验证,可知角位置合成精度对共轴跟踪影响较大,在脱靶量和跟踪架角位置采样匹配对应时,跟踪仿真精度较高,而对等效复合控制跟踪误差影响较小,输入信号角频率增大时误差增大。     

地面最小操纵速度试飞光电测试方法

针对地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于机载摄影测量与地面光电跟踪测量相结合的光电测试方法。简要介绍了地面最小操纵速度试飞光电测试系统设计;详细论述了系统标定、地面跟踪目标自动检测、基于机载摄影的飞机偏心距测量、基于光电跟踪测量的飞机航迹与速度测量等方法原理;总结了飞行试验测试实施流程;最后开展了飞行试验验证。试验结果表明,该方法有效可靠,可提供直观的飞机侧偏过程画面,实现飞机偏离跑道方向优于2 mm、高程方向优于2 cm和航向优于5 cm的定位测量精度,完全满足地面最小操纵速度试飞对光电测试数据的完整性、直观性和准确可靠性等要求。     

再生反馈技术在跟踪控制系统中的应用

为提高伺服系统跟踪精度，利用现代计算机辅助控制技术，用软件进行坐标变换与反变换、数字计算与滤波和再生补偿量的计算，构成具有再生反馈(近似前馈)的复合控制跟踪系统，最终实现对高速运动目标的高精度跟踪。此技术应用于国家某重点项目中，经过陆地试验和海上试验，充分验证了试验效果很理想。本技术可应用于各种运动目标的跟踪系统中，可有效提高系统跟踪精度。