导弹末区轨迹的单站定位测量

通过对导弹末区轨迹单站定位测量方法所采用的位置测量方程和速度加速度测量方程的推导,介绍了导弹末区轨迹的单站定位测量原理。系统误差分析结果表明,影响导弹末区轨迹测量精度的主要因素是测量设备的方位角和俯仰角测量误差,而不是通常认为的激光测距误差。通过单站定位测量法与多站交会测量法之间的性能比较,论述了单站定位测量法的技术优势。     

二维振镜扫描系统调向误差分析

对比分析现有光束扫描系统的优劣,提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置,光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析,建立二维振镜扫描系统调向模型,并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明:二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″,调向角误差小于9″,调向误差小于10″,能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。     

低值LD激光测距望远镜

研制成一种小型 ,低值 ,便携式 ,对人眼安全 ,无合作目标的 L RF- 1型系列 L D激光测距望远镜 .激光波长 90 5 nm ,激光峰值功率 17W,脉宽 2 5 ns,重复频率 10 0 Hz,系统的测距范围 1～ 10 0 0 m,望远镜放大倍率 6倍 ,测距精度 <± 1m,有多种工作模式 ,既能测距又能测速并具有省电功能 .L RF- 1型系列 L D激光测距望远镜是一种激光雷达系统 .本文对光子测距方程和 L D激光测距望远镜的优化设计进行了讨论 ,对系统的信噪比进行了分析     

无人机光电设备对地目标单站无源定位方法北大核心CSCD

光电侦察设备已广泛应用于中小型无人机对地侦察,为实现无激光测距信息的无人机光电设备对地目标单站无源定位,提出了基于虚拟椭球的单站无源定位方法,构建了对地目标单站无源定位模型。利用空间射线与虚拟椭球交汇原理,通过等效方位角和等效俯仰角解算、目标高度估计和目标定位解算等步骤,实时获取目标的大地坐标。仿真结果表明,高度估计误差低于500 m条件下,单站无源定位方法可实现经纬度定位精度为10−3°、高度定位精度为150 m的三维目标定位,可实现高于50%置信度的优于10%R无源定位精度的相对定位。     

提高短距离脉冲式激光测距精度的研究

脉冲式激光测距机因其结构简单、非合作目标、测量速度快、测量距离远等特点,被广泛应用于军事,遥感,工程建设等领域。但脉冲激光测距在短距离(100m内)测量中相对误差较高,大大限制了脉冲激光测距在短距离测距中的应用。针对短距离脉冲激光测距误差进行分析,采用单片机控制TDC-GP2芯片在一个测量周期内进行多次测量,然后通过单片机计算取其平均值后输出,结合自动增益控制(AGC)技术、温度控制技术、以及雪崩二极管(APD)接收放大技术等,大大地提高了短距离脉冲激光测距的精度。     

人眼安全激光测距模组紧凑化设计技术

随着激光测距仪的应用范围越来越广,紧凑型的测距仪需求量也越来越大。研制的高精度紧凑型中远程人眼安全激光测距模组,采用小型灯泵浦人眼安全激光器作为发射激光源,将激光器中的调Q晶体与工作物质键合,并在电气以及光机上做了改进,使得整机尺寸小于150mm×100mm×70mm,重量1kg。具有多目标测距和距离选通功能。经过外场测试,作用距离大于20km,测距精度±3m。该测距模组结构紧凑、测程远、测距精度高,适装于多种光电系统。     

基于大地坐标的目标脱靶量交汇测量方法

为提高目标的交汇测量精度,提出了一种基于大地经纬度坐标的数据交汇方法。在交汇测量系统中,根据靶心和电视经纬仪的大地经纬度和高程,建立了空间直角坐标系。当目标进入电视经纬仪视场时,电视经纬仪从视频图像中捕获目标,提取目标方位角和俯仰角;根据交汇测量模型,计算出了目标在靶心坐标系下任意时刻的空间位置坐标。该方法已应用到了试验靶场飞行目标脱靶量测量系统中。实测结果表明,该方法可实时测量目标脱靶量,相对测量误差<10-4,具有较高的测量精度。     

光学无线电测量信息融合定位方法

在外弹道测量系统中,将光学设备与无线电设备测量数据进行融合处理,可以提高系统的综合测量水平和设备的使用效率。利用部署在光电经纬仪附近的雷达,建立光电经纬仪和雷达联测定位模型。由全微分公式,根据测站站址差将光电经纬仪的测角信息与雷达的测距信息进行数据融合,可以得到目标相对于雷达的方位角和俯仰角,从而确定目标的空间三维位置;分析了定位模型的主要误差来源和对定位结果的影响。结果表明,光电经纬仪雷达联合定位算法得到的精度优于雷达单台定位精度,联合定位的精度达到2 m以内,同时发挥了光电经纬仪和雷达跟踪测量的长处。     

基于光参量振荡器的重频人眼安全激光器技术研究

 对KTP-OPO的相位匹配进行了理论分析和计算,并绘制了角度调谐曲线。基于光参量振荡器,选用KTP非线性晶体,在1.57μm人眼安全激光波段进行了实验研究。将脉冲氙灯侧面泵浦Nd∶YAG 1.064 μm激光应用于腔内KTP-OPO设计中,在工作频率5 Hz时,输出激光能量32 mJ,脉冲宽度7.22 ns,光 光转换效率为41%。这一结果使重频远距离人眼安全激光测距成为可能。     

高分辨率调频连续波激光绝对测距研究

大空间精密测量在重大装备制造、空间科技、国防工业等方面发挥着重要作用,激光高精度绝对长度测量是大空间精密测量领域的重要研究课题.调频连续波激光测距是近年来激光绝对测距研究的热点,它克服了脉冲法测量分辨率低和相位法激光测距存在2π缠绕模糊度问题的缺点,有着测量精度高、量程大的优点.本文研究了调频连续波激光测距的原理,分析了影响其测距分辨率的主要原因,证明了利用等光频间隔采样来抑制激光调制非线性对测距结果影响的可行性.该方法可以提高测距分辨率,且系统构成简单、实用性强.搭建了光纤调频连续波激光测距系统,并加入了辅助干涉光路对测量信号进行等光频间隔采样.利用该系统进行了测距分辨率实验,实验结果表明,本系统测量分辨率可以达到50μm,测量范围达到了10m.     

Simple eye-safe lidar for cloud height measurement and small forest fire detection

A simple and robust eye-safe lidar was developed on the basis of a rangefinder optical scheme comprising an Er:glass laser which generates 8 mJ pulses of 1540-nm radiation with the pulse repetition rate of 0.17 Hz and a 38-mm-diameter telescope. Reliable measurements of the cloud height up to 3700 m and early forest-fire detection with a range of 3000 m were experimentally demonstrated. Theoretical estimations indicate that using an optical scheme built around a 10 Hz Er:glass lasers and 150 mm light gathering optics early forest fire detection in a range up to 6500 m can be achieved.     

高频共振预探测多脉冲激光测距方法

在无合作目标激光测距中,提出了一种高频共振预探测和多脉冲相关处理对远目标距离进行高精度测量的技术方案.脉冲回波光电流信号经高频共振预探测电路进行放大滤波处理并转换为包含高精度定时特征点的高信噪比的双极性衰减振荡脉冲信号;之后利用多脉冲相关处理构造出的新脉冲函数进一步改善其信噪比.理论计算结果表明:最小可探测光脉冲电流仅为17 nA,与直接探测脉冲方法相比信噪比可提高60倍;在回波光电流脉冲峰值1:10000的动态范围内,走离误差小于0.1 ps.根据此原理研制出了脉冲激光测距仪,仪器在激光发射平均功率约为1 mW时,无合作目标测程大于2000 m,在1.5—300 m范围内测距精度达到±(3 mm+2 ppm),远目标测距精度为±(10 mm+10 ppm).该测距仪系统已用于全站仪产品中.     

Beam forming optic aberrations’ impact on maximum range of semiconductor laser based rangefinders

Miniature rangefinding modules based on pulsed semiconductor laser technology are becoming more and more popular components of a variety of modern optoelectronics devices where precise, fast and eye-safe range estimation is needed. Current trends associated with minimization of both physical dimensions and cost of such modules lead to the design approach relying on exact meeting the requirements of a given application, concerning the spatial resolution and especially the maximum range. Optical components of a rangefinder cover a substantial part of its cost and determine its overall dimensions, but primarily — the indigenous parameters of the transmitter and receiver trains are crucial for the maximum measurable range. The quantitative analysis of transmitter optics aberrational characteristics impact on signal-to-noise ratio range dependence and thus the maximum range of a laser rangefinder is presented in the paper. Modern optical fabrication technology offers a huge range of solutions, changing in imaging/projecting characteristics which implies the price level as well. Rangefinder optics has a very specific task which sometimes makes it unreasonable to fight for the diffraction limited performance. The article provides the approach how to determine the acceptable level of optical aberrations which still does not degrade the measurable range significantly.     

Calculation algorithm of high-precision two-dimensional broadband laser warning parameters北大核心CSCD

High precision grating diffraction laser warning system is a photoelectric countermeasure equipment to judge and locate the incoming laser function. In order to improve the positioning accuracy, an improved algorithm for calculating and fitting the calculation parameters of the spot center was proposed. Firstly, the laser spot was preprocessed, and the center coordinates of the connected area were obtained by using the improved connected area marking algorithm and spot center extraction algorithm. Secondly, the azimuth angle and pitch angle were set, the images were collected and the spot center was calculated, and the pixel horizontal and vertical coordinates in x and y direction as well as fitting surfaces of laser parameters were fitted, so as to judge the azimuth angle, pitch angle and wavelength of the incoming laser. Finally, the improved connected area marking algorithm, spot center extraction algorithm and parameter fitting calculation results were compared with the traditional algorithm. The experimental results show that the pitch angle error between the fitting calculation results and the real data is less than 0.4°, and the azimuth angle error is less than 0.2°, which greatly improves the accuracy of laser direction recognition. Copyright ©2022 Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

小型低值LD激光测距仪的测距能力与系统的信噪比

研制成一种小型、便携式、低值、对人眼安全、无合作目标的小型低值半导体LD激光测距仪.工作波长λ=905nm;测距范围14～1000m;测距精度<±1m;重复频率100Hz.有多种工作模式,具有省电功能.它的测距能力优于国内外同类低值LD激光测距仪.LF-1激光测距仪是一种光子雷达系统.本文从光子测距方程、系统结构、信噪比分析角度,讨论了系统的测距能力.     

机载大气探测激光雷达人眼安全分析

 依据美国ANSI标准,模拟计算了0~12 km的高度范围内不同的激光束发散角和不同激光脉冲能量比例的532和1 064 nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量。给出两种532和1 064 nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案：(1)激光束发散角为0.3 mrad且532与1 064 nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶2;（2）激光束发散角为0.4 mrad且532与1 064 nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶1。分析了用这两种激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案探测模式大气时所对应的信噪比。分析结果表明：这两种方案既能保证机载激光雷达对模式大气探测时地面人眼安全又能达到探测所要求的信噪比。     

非合作目标相位式激光测距系统的测程估计

对于中程距离的测量,从测量速度、精度和可靠性的折衷方面来讲,相位式激光测距法优于其它的测距法。给出了非合作目标相位式激光测距系统的接收光功率表达式,研究了根据信噪比确定所需的接收光功率,从而估计测程的方法。     

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。     

用矢量方法分析角锥棱镜的反射特性

从现代光学角度出发,利用反射、折射定律的矢量表达式,详细分析了理想角锥棱镜对光的反射特性以及角锥棱镜存在直角误差时对其光路的影响,并用大量公式进行了理论推导和论证.同时指出要在高精度测量过程中提高检测精度,任何一个角度误差都不能忽略.该分析结果对实际工作中应用角锥棱镜作为逆向反射器所造成的误差的修正具有指导意义.     

真实加工表面后向散射特性分析及表面参数反演

无合作目标激光绝对测距中,远距离、真实表面的后向散射特性机理不明朗,严重影响测距结果,是制约测距技术发展的重要瓶颈。以立铣、平铣、平磨等三种典型实际机械加工方式下的粗糙表面为研究对象,测量了在1 550 nm红外激光照射下形成的后向散射场,探究了不同加工方式下特殊后向散射场形成的原因,深入分析了表面纹理、入射方位角、入射角度、粗糙度对后向散射场分布的影响。实验结果分析表明,加工制造表面的后向散射光谱形态分布受加工方式的影响很大,且相互入射几何关系和粗糙度对每种加工方式下的实际粗糙表面均有规律性影响。为了能够获取足够的后向散射能量,对表面参数的识别反演显得十分重要。进一步构建了一种加工表面多维参数反演模型,采用另外一种加工方式(刨床)的样块数据进行验证,加工方式能够被准确区分,入射方位角和粗糙度反演的相对误差分别达到1.21%和1.03%,反演精度较高。经实验验证,通过表面参数的反演极大拓宽了无合作目标激光绝对测距的范围,有效降低了表面纹理、入射方位角、粗糙度等对测距范围的影响。这一研究结果还对具有纹理特征加工表面的后向散射光谱的研究和在其他领域的应用均具有一定的参考价值。