扫描成像跟踪激光雷达

设计了一种基于激光图像跟踪的激光雷达系统来实现目标的跟踪测量。该系统通过激光光束二维扫描,形成包含距离和角度信息的三维图像,由测量视场内运动目标的几何中心与视场中心的角度偏差获得脱靶量,利用脱靶量驱动伺服机构使目标几何中心处于雷达扫描视场中心,从而实现目标的实时跟踪,并输出目标距离和角度信息。实测结果表明：采用设计的激光雷达系统对距离900 m的目标进行测量,测距精度优于0.25 m,角跟踪精度优于0.07°,角跟踪能力优于1.2（°）/s,实现了快速捕获目标、高精度跟踪测量和系统小型化等既定目标。     

激光致盲干扰效果评估方法研究

研究了激光致盲干扰设备对光电制导系统、光电成像系统和激光测距机干扰效果的评估方法,分别提出了相应的干扰效果评估准则。对于光电制导系统,可以根据实施激光致盲干扰后制导武器的脱靶量是否超出正常制导精度的三倍或杀伤半径判定干扰是否有效,并根据干扰成功率的大小划分干扰等级。对观瞄用光电成像系统的干扰效果,可以按照致盲激光对成像功能的损伤、破坏程度划分为四个等级;对跟踪用光电成像系统的干扰效果可以根据实施干扰后成像系统能否输出有效跟踪脱靶量,以及脱靶量是否超出正常跟踪精度的三倍判定干扰是否有效。对激光测距机的干扰效果可以依据致盲激光对测距机测距精度、测距能力的影响程度划分为四个等级。     

基于红外图像仿真的光电模拟器研究

针对舰载光电跟踪仪仿真测试需求,提出基于红外图像仿真的光电模拟器的设计。利用Ｖｅｇａ仿真平台计算所得辐亮度和仿真图像灰度值之间线性关系,求解该线性映射关系,对红外仿真场景的图像进行分析标定。通过某型光电跟踪仪定型试验验证,光电通道跟踪精度达到１ ｍｒａｄ,满足系统指标要求。光电模拟器可完成在复杂背景、夜间等外场无法进行的试验条件下,对光电跟踪仪动态性能和战技指标的测试。     

高速摄像实现高精度矢量脱靶量测量方法研究

讨论了如何利用高速摄像系统，完成某型导弹虚拟立靶脱靶量测量的可行性、测量方法和测量精度分析，力求利用较简单固定指向的高速电视摄像系统完成该型号导弹脱靶量测量任务.     

长焦红外光学系统焦距的高精度测量技术

为提高长焦红外光学系统焦距测量的准确性,提出一种将干涉测量、光电自准和激光跟踪技术相结合的焦距测量方法。基于光学系统波前干涉测量光路,利用波前的power值对球面反射镜位置非常敏感的特性,结合激光跟踪仪的空间几何量精密测量和光电自准直仪的精密测角功能,实现长焦红外光学系统焦距的高精度测量。实验中对一理论焦距为1 520 mm的航空长焦红外光学系统进行测试,并结合测试设备的测量精度进行误差分析,5次测量的标准偏差为0.930 mm,测量误差小于0.2%,满足测试技术要求。结果表明这种方法用于长焦红外光学系统焦距的测量是合理可行的。     

Mean-shift跟踪算法及其在光电跟踪系统中的应用

针对光电跟踪系统中实时提取运动目标脱靶量的应用需求,设计了一种基于灰度直方图的Mean-shift 图像跟踪算法,对算法中目标模型与候选模型的建立进行了改进,抑制了背景像素对目标跟踪产生的影响。算法在系统上位机Visual C+ + 6.0平台上实现,当光电跟踪系统捕获到运动目标后,利用Mean-shift图像跟踪算法跟踪运动目标,并实时将运动目标脱靶量作为伺服控制系统的输入信号,驱动跟踪器跟踪目标。实验结果表明：设计的算法可以实时、准确、有效地跟踪运动目标,使稳定后的脱靶量换算得到的角偏差量控制在30"之内。     

基于数据配准提高光电经纬仪的测量精度

研究了目标相对于视场中存在相对运动时,光电经纬仪测量精度下降,且下降程度与目标相对运动速度的大小相关的现象。基于电视曝光原理分析了这种现象产生的原因,讨论了提高光电经纬仪事后处理精度的新方法。提出了基于目标脱靶量与编码器位置信息的数据配准方法,并对该算法实际操作的可行性进行了分析。实验结果表明,此算法可以使光电经纬仪测量精度改善20%～30%,即CCD像素分辨率从1/2提高到了1/3。     

应用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪

报道了一套适用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪,为激光外差辐射计提供用以反演大气成分的柱浓度和垂直廓线的太阳光。太阳跟踪系统采用太阳运行轨迹跟踪与光电跟踪相结合的跟踪方式,具有精度高、全时空特点。测量了该太阳跟踪仪的跟踪精度,X和Y轴方向跟踪精度分别达到0.068°和0.06°,能够满足激光外差辐射计在大气和天文领域中对太阳光收集的要求。进而把太阳跟踪仪与实验室研制的激光外差辐射计集合起来,测量了3.5 μm附近的太阳光谱,得到了CH₄在整层大气中的吸收情况,为下一步反演整层大气中CH₄的柱浓度和垂直廓线奠定了基础。     

基于单元探测器的激光跟踪技术研究

在激光通信、激光制导和交会对接的过程中,为了实现对远距离目标的捕获和跟踪,提出了 一种基于单元探测器的激光跟踪技术,该技术以单元探测器测量距离信息,通过快反镜使光束螺旋扫描视场,并反馈角度信息,由此得到三维图像.信号处理端通过处理三维图像可以获取目标相对视场中心的脱靶量,控制端根据脱靶量驱动快反镜偏转,使目标一直处于扫...     

高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法研究

提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置,为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标,用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法,对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响,全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。     

基于被动声学的超声速武器脱靶量解算方法

针对武器试验环境日趋复杂,电磁干扰强,且现有主动雷达体制反舰武器矢量脱靶量测量系统存在易受干扰这一问题,该文提出利用多个声学基阵,通过测量超声速武器飞行过程中产生的激波,获取该武器在不同时刻相对声学基阵的方位,进而采用平面相交求解该武器的矢量脱靶量。仿真计算结果表明,当声学基阵测向误差为1°,弹道偏角为45°时,中靶点解算精度优于1.2 m,航向角和俯仰角解算精度优于0.5°,测量精度满足试验评定要求,可为被试武器性能评定提供有效支撑,具有十分重要的军事意义。     

基于双目视觉的空间脱靶量测量技术研究

为了测量飞行目标的空间脱靶量,采用在指定区域附近放置凝视等待式双目相机,测量飞行目标位置、速度等参数,得到空间脱靶量信息。在建立数学模型后,设计了运动目标测量系统,并对系统误差进行了分析。实验和结果分析表明,该系统对运动小球的测量相对误差小于2%,验证了系统设计的可行性。     

动态像面法测量水面落点位置及误差分析

为了测量弹丸水面落点的位置, 建立了基于CCD相机动态像面的测量模型。该模型通过CCD相机辅助采集相关点位的图像信息, 对水面落点的位置函数以及误差进行了研究。首先, 利用空间几何获得靶船上三定点相对于测量船的方位、俯仰信息。接着, 结合t时刻观测图像上定点的像面坐标, 运用底片常数模型建立像面坐标和角度信息两套参量之间的关系函数, 从而得到目标落点的方位、俯仰信息, 再利用异面交会法计算出目标落点位置。最后, 分析了目标落点位置的误差来源(质心误差, 位置误差)、误差以及各误差源与位置坐标之间的关系。实验结果表明:在测量船位置精度达到0.05 m, 图像质心定位精度达到0.5 pixel时, 在最小交会误差的情况下, 目标落点的位置测量误差分别为2.8, 4.9, 4.3 m。     

Laser Doppler velocimeter with variable optical frequency shift

An opto-electronic system that allows a stable accurate frequency shift, variable from 10 kHz to 50 MHz, to be introduced in a laser Doppler velocimeter (LDV) has been developed. The system combines a fixed optical-frequency shift obtained using a Bragg cell with an electronic shift which results from mixing the detector signal with a variable local oscillator frequency phase locked to the Bragg cell driver. This paper discusses the advantages of the system in both a tracker and a counter based LDV.     

机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的影响

为克服机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的不良影响,分析了转动惯量、结构谐振频率、摩擦力矩等伺服机械结构因素与伺服系统性能的关系,包括分析转动惯量与伺服系统性能的关系、结构谐振频率与伺服系统性能的关系、摩擦力矩与伺服系统性能的关系,探讨了消除或减小机械谐振的措施.该分析方法可应用于设计和制造响应速度快、跟踪精度高的光电跟踪伺服系统.     

船载系泊状态下基于原子重力仪的绝对重力测量

重力场是反映地球质量分布及变化的重要参数,动态重力测量在地质调查、地球物理、资源勘探等领域有着重要应用.目前动态重力测量均基于相对测量原理,动态相对重力仪存在零点漂移问题,影响其测量性能.动态绝对重力仪可以为相对重力仪提供同步同址校准,解决其长漂问题,因此备受关注.本文基于原子重力仪和惯性稳定平台,搭建了一套船载绝对重力动态测量系统,并在船载系泊状态下开展了绝对重力动态测量实验.经评估,船载系泊环境下的重力测量灵敏度为16.6 mGal/Hz^-1/2,1000 s积分时间内重力测量的分辨率可达0.7 mGal.通过两周的绝对重力测量,评估了系统的稳定性.为了评估绝对重力的动态测量精度,将船上测量点与码头高精度绝对重力基准点的绝对重力值进行了比较,两点之间的绝对重力值差及其不确定度评估结果为(–0.072±0.134)mGal.本文结果为海洋相对重力仪的同时同船校准提供了一种新方案.     

热光效应对星敏感器测量准确度的影响

运用"热-结构-光"耦合分析方法,计算典型星敏感器光学系统(6透镜光具组,f=56 mm,相对孔径1/1.3)恒星像斑理想质心位移和亚像元内插质心偏移量,研究温度分布对星敏感器测量准确度的影响.以20℃为光学系统标定温度,计算光学系统均匀温度分布、轴向温差分布和上下侧温差分布三种条件下,星敏感器测量误差.均匀分布温度变化20℃时,星敏感器测量误差约0.07″;轴向温差10℃和20℃时,测量误差分别约为0.17″和0.31″;上下侧温差仅2℃时,测量误差就高达1.46″.计算结果表明,上下侧温差分布对星敏感器准确度影响最大,均匀温度分布影响最小.     

Spatial Distribution of Energetic Electrons during Magnetic Reconnection

Electron acceleration by the inductive electric field near the X point in magnetic reconnection is an important generation mechanism for energetic electrons. Particle simulations have revealed that most of energetic electrons reside in the magnetic field line pileup region, and a depletion of energetic electrons can be found near the centre of the diffusion region [Phys. Plasmas, 13 (2006) 012309]. We report direct measurement of energetic electron in and around the ion diffusion region in near-Earth tail by the cluster, and our observations confirm the above predictions: a depletion of the high-energy electron fluxes is detected near the centre of the diffusion region. At the same time, the plasma temperature has a similar profile in the diffusion region. .     

基于互相关的气泡速度的测量方法研究

通过对比互相关技术和多普勒技术的差别，从一个新的角度把互相关技术应用于尾流测速的研究中.实验中利用高速CCD相机拍摄模拟尾流图像.利用快速傅里叶变换实现互相关算法，为提高计算准确度采用高斯曲线拟合互相关函数的峰值并给出拟合公式，得到了亚像素级的运动速度.为标定互相关算法的准确度，文中采用图像平移的方法验证算法的可行性和可靠性.最后把算法应用于模拟尾流的实验中.该方法有望在舰船尾流速度信息的实时获取上起到重要的应用价值.