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。     

二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术

库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光传递环节多,跟踪模型复杂。针对这两个问题,首先,对比了3种传统库德光路,选择二次成像型库德光路并对其进行设计,通过设计使后续子光路光学口径减小,利于后续子光路轻小型化设计;随后,对二次成像型库德式激光通信终端的跟踪模型进行推导,通过反射镜矩阵和坐标变换建立跟踪模型,并用Matlab-Simulink对跟踪模型进行仿真;最后,通过地面试验,对终端的跟踪性能进行测试,实测方位跟踪最大脱靶量为84.65μrad(3σ)、俯仰最大脱靶量为56.33μrad(3σ),满足通信要求的150μrad(3σ),二次成像型库德结构和跟踪模型可满足星间激光通信粗跟踪捕获和跟踪要求。     

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。     

动基座激光束定向偏差测量新方法

提出了将二维摆镜和象限探测器相结合的动基座激光束定向偏差测量新方法.以摆镜作为快速调整激光发射主光轴方向的元件,利用象限探测器测量从目标返回激光主光轴的动态变化量,并从中分离光轴稳定平台运动对摆镜的耦合作用,得到激光主光轴相对目标视线的偏角,进而操控激光发射主光轴稳定瞄准目标.该方法具有较好的实时性,适用于运动目标的跟踪及时间为秒级的机载激光制导武器.     

动基座激光束定向偏差测量新方法

提出了将二维摆镜和象限探测器相结合的动基座激光束定向偏差测量新方法.以摆镜作为快速调整激光发射主光轴方向的元件,利用象限探测器测量从目标返回激光主光轴的动态变化量,并从中分离光轴稳定平台运动对摆镜的耦合作用,得到激光主光轴相对目标视线的偏角,进而操控激光发射主光轴稳定瞄准目标.该方法具有较好的实时性,适用于运动目标的跟踪及时间为秒级的机载激光制导武器.     

光束控制系统组件化仿真及运动解耦方法研究

利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架,对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制驱动量自动解耦的数值仿真新方法,并在动态跟踪控制可视化过程中完成了光束定向器机架、多块快速倾斜镜驱动控制以及光学传输成像的仿真,满足了光束控制系统建模仿真的普适性、灵活性、易用性设计目标。最后,大气传输校正联合仿真实例证明:利用精跟踪、自适应光学技术能有效抑制大气低频扰动幅值,校正高频扰动的影响。     

视场外激光干扰图像对目标获取性能的影响分析

以现有的目标获取性能模型NVLESD(Night Vision and Electronic Sensors Directorate)为基础,分析杂波对于"人在回路"目标获取性能的影响。针对视场外激光干扰图像的特点,运用图像边缘概率尺度修正后的目标获取性能模型对激光干扰图像进行分析。对CCD探测器的视场外干扰实验结果表明,该方法能够较好地反映激光干扰图像对于搜索探测概率的影响,从而验证了方法的有效性。     

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.     

空间激光通信组网反射镜联动跟踪控制技术

为提高光学天线能量利用效率,实现空间激光通信组网,本文对反射镜联动跟踪控制技术展开研究。首先,阐述了系统组成原理,详细论述了基于单探测器多执行器的反射镜联动跟踪控制策略。接着,通过分析激光链路能量,得到了联动跟踪约束条件及误差要求。然后,建立了双反射镜联动跟踪数学模型,对伺服控制器进行仿真。最后,搭建原理样机对跟踪性能进行测试。实验结果表明,系统能够对目标进行稳定跟踪,跟踪脱靶量精度优于83μrad,双镜联动精度优于26μrad,系统接收光功率显著提高。本文研究为实现空间一对多激光通信链路组网奠定了基础。     

像切割器技术积分视场三维光谱仪

基于国内外积分视场技术的发展趋势,搭建了积分视场三维光谱技术实验平台,进行积分视场单元像切分器的设计、加工以及性能检测方法与定标方法的研究。设计并制作完成了九切分单元像切割器,通过模拟望远镜输入端,进行了系统的性能分析,并进行了三维光谱数处理和定标。系统杂散光控制较好,总体光学效率高于40%。