基于时/频域分析的光电吊舱稳定精度测试方法研究北大核心CSCD

稳定精度作为光电吊舱的关键性能指标之一,开展瞄准线稳定精度测试方法研究对于光电吊舱测试与验收具有重要意义。结合粗精组合稳定光电系统,提出一种基于时/频域分析的稳定精度测试方法。通过采集随机振动环境下惯性速率传感器和光学补偿元件的角位置信号,基于信号时域分析,得到图像漂移角速率、抖动及概率分布情况;基于信号频域分析,得到瞄准线角位置信号的功率谱密度。提出频段稳定精度贡献度,用于评估不同频段对稳定精度的影响程度;采用二级稳定效能提升度,评价二级稳定在不同频段对系统稳定性能的提升程度。该方法可以直观展示图像抖动及概率分布情况,同时给出影响瞄准线稳定精度的频率要素,对于指导机电系统设计具有重要的工程应用价值。     

静态角标校装置的温度稳定性分析

静态角标校装置是由若干个平行光管组成测角场,形成角度基准,用于检验大型光电经纬仪静态测角精度。由于大型光电经纬仪对静态测角精度指标要求很高,因此对作为检验基准的静态角标校装置提出很高的精度要求,要求在24 小时内角度基准的稳定精度不大于2（rms）。针对这一要求,讨论了实验室环境温度变化对角度基准的影响,影响角度基准稳定精度的因素是平行光管光轴指向,通过试验说明实验室环境温度在一定范围的变化不会影响静态角标校装置中使用的卡塞格林反射式平行光管的光轴指向。当实验室温度变化超过规定的范围时,光轴指向会发生变化,静态角标校装置的精度将不能满足要求。为实验室建设提出环境保障的明确要求,确保测量的准确性。同时通过光学设计分析软件计算结果说明:光管制造材料的不均匀性及装配间隙、应力等因素是影响光轴指向变化的主要原因。因此在光管设计时应充分考虑这些因素的影响,合理分配公差,减小装配应力,使环境温度变化对光管光轴指向的影响最小化。     

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.     

弹性力矩对光电平台稳定精度影响的定量研究北大核心CSCD

稳定精度是衡量光电平台性能的重要指标,干扰力矩是影响稳定精度的最主要因素,而线缆弹性力矩是扰动力矩的重要组成,因此减小线缆弹性力矩对提高光电平台的稳定精度具有重要意义。建立了光电稳定平台和线缆弹性力矩的数学模型,定量分析了弹性力矩对稳定精度的影响,并在该基础上提出了一种减小线缆弹性力矩的方法,通过将该方法应用于实际产品,证明了该方法可以使弹性力矩降低0.180 N·m,光轴角度变化减小了16.3%。     

基于导航系统的光电吊舱补漂方法

稳定精度是光电吊舱稳瞄系统的重要指标,为了减少在稳瞄控制中陀螺漂移对稳定精度的影响,需对陀螺漂移进行补偿。提出一种基于导航系统的光电吊舱测漂和补漂方法,即在光电吊舱测漂阶段,通过机载导航系统的位置数据、姿态数据及吊舱轴角值计算地球自转在平台中的分量,测量出更加准确的陀螺漂移;在稳定控制回路中,通过导航系统分别补偿陀螺漂移及地球自转分量。该方法可将陀螺测漂过程中的地球自转分量和陀螺漂移有效分离,并在稳定控制回路中实时调整地球自转分量,从而提高稳瞄系统稳定精度。试验结果表明:通过对比10 min常规测漂和基于导航系统的测漂结果,稳定控制漂移累积误差中俯仰角由常规方法的1.80°减少到0.04°,航向角由0.77°减少到0.04°。     

动载体光电成像系统视轴稳定精度研究

载体扰动会对光电成像系统的性能产生影响.分析载体扰动的特点及产生的原因,主要分析载体角运动对光电成像系统性能的影响.在此基础上从空间分辨率、人眼观察性能以及跟踪精度3个方面分析光电成像系统对视轴稳定精度的要求,指出对于探测器限制的光电成像系统,应将积分时间内载体的角扰动控制在探测器限制的空间分辨率内,或将像移控制在一个探测单元尺寸内,对于衍射限制的光电成像系统,应将积分时间内载体的角扰动控制在衍射限制的空间分辨率内,得出了视轴稳定精度必须在满足成像系统空间分辨率的基础上,根据实际功能需求进行确定的结论.最后通过实例验证了上述结果.     

高精度光电跟踪系统中伺服稳定控制算法研究

针对光电跟踪稳定平台系统中载机振动、系统参数摄动、摩擦力矩及外部扰动等因素直接影响光电跟踪系统稳定精度的问题,从伺服控制器控制角度出发抑制跟踪系统中的偏差,提高稳定精度,保证其在复杂环境下仍具有强鲁棒性.通过建立光电跟踪稳定平台系统的数学模型,分析干扰力矩、陀螺噪声及系统参数的变化对光电稳定平台的影响,设计了基于新型非...     

基于Matlab和ADAMS的光电稳瞄系统结构控制联合仿真

为了研究多轴多框架光电稳瞄系统的稳定精度并且避免推导其复杂的动力学微分方程,提出了利用Matlab和ADAMS进行光电稳瞄系统结构控制联合仿真的方法。研究了联合仿真模型的方位轴和俯仰轴单位阶跃响应,和在不同方向的随机线振动下的瞄准线惯性角速率,以及在2°、1Hz不同方向角扰动下瞄准线的稳定精度。仿真结果与理论定性分析吻合,表明联合仿真方法可行,可用于后续产品的开发。     

光电跟踪仪光轴平行性要求分析和误差分配

光电跟踪仪光轴平行性要求与跟踪瞄准精度、激光测距传感器照射激光光束发散角、激光回波接收系统探测视场有关，尤其是对于小目标，还与激光测距作用距离和探测概率有关。从光电跟踪仪激光测距原理和指标要求出发，分析照射光束能量分布特点，考虑温度、振动等环境因素和变调焦引起的光轴稳定性误差，提出了光电跟踪仪光轴平行性要求的计算方法。同时根据工程实践考虑光电传感器原位更换和现场标校的维修性，建立了光轴平行性误差分配模型，讨论了各随机误差项、各标校残余误差项的一般控制要求和估计方法，为光电跟踪仪设计分析、制造工艺、维修性改进提供参考。     

一种光电吊舱安装误差的空中标定方法

针对传统光电吊舱安装误差地面标定需要借助专用仪器,反复调整以致操作繁琐的问题,提出了一种空中标定方法。在载机飞行过程中,通过选取视场内已知坐标的合作目标进行跟踪,利用载机位置、载机姿态、光电吊舱的观测指向角度、合作目标的位置等数据,对光电吊舱的安装误差角进行实时拟合解算处理,保证标定精度的同时,可极大节省工作量,提高效率。     

机载稳瞄控制系统模型及仿真分析

瞄准线高精度稳定是机载光电稳瞄系统的主要指标和关键技术。根据四框架稳瞄系统的工作原理，以手动跟踪模式为主要研究对象，建立了稳瞄伺服控制系统模型。考虑到直升机扰动特点，对线扰动、角速率扰动、摩擦力矩、弹性力矩等各种扰动因素也建立相应的数学模型，同时在各种扰动因素作用下利用Matlab对机载高精度稳瞄系统的手动跟踪控制模式进行了仿真设计分析和理论研究，设计出适合的控制器。此模型在实际系统中获得验证，对稳瞄伺服控制系统的设计具有参考意义。     

一种机载光电设备减振系统设计及稳定精度试验研究

以光电设备减振系统为研究对象,从光电设备轻型化、小型化设计角度出发,针对现有内置橡胶减振系统的诸多不足,采用金属减振器,设计出一款适用于机载光电设备的外置型金属减振系统。通过对该减振系统的振动和冲击试验,测得固有频率、最大传递率及冲击最大位移值。通过对比光电设备在两种减振系统下的稳定精度, 得出以下结论:外置金属减振系统和内置橡胶减振系统均能使光电设备的稳定精度满足不大于25μrad的使用要求,但外置金属减振系统能提高光电设备内部有效空间,同时,外置金属减振系统作为整体可更换单元,降低了减振系统的维修难度,提高了光电设备整体维修性,为其他光电传感器的集成和实现机载光电设备轻型化、小型化提供了可能。     

舰载直升机光电系统发展及其关键技术

综述了国外舰载直升机的发展历程及现状,重点阐述了光电系统在美海军直升机作战概念中的战术作用及作战任务。针对美军舰载直升机未来的主战光电系统多光谱目标成像系统,从传感器、视场、图像处理、协同作战等方面分析了舰载直升机光电系统的技术现状与发展趋势,传感器分辨率达到1 280像素720像素,视场从大于40覆盖至小于1;采用共光路及二级稳定,稳定精度小于5 rad;集成图像增强、融合和拼接功能后图像延迟小于1帧;地理定位精度提高至5 m（80 km目标）。最后探讨了舰载直升机光电系统的发展重点与关键技术。     

探测器像元尺寸对航空光电系统成像性能影响分析

针对航空光电系统成像性能要求,从探测器像元尺寸出发,研究了探测器像元尺寸对探测器动态范围、信噪比、调制传递函数等性能参数的影响,并分析了探测器像元尺寸对光电系统分辨率、信噪比、探测识别作用距离等总体性能参数的影响,最后列举了国外典型航空光电系统参数及其选用的探测器参数。通过分析探测器性能参数与系统总体性能参数之间的关系,给出探测器像元尺寸选型及航空光电系统Fλ/d典型值的建议,即一般情况下航空光电系统为了获得远距离高像质图像,优先选用大像元探测器,并综合权衡探测器像元尺寸与系统Fλ/d之间的关系,将Fλ/d控制在2以内。     

武装直升机光电系统发展与对策

总结直升机稳瞄技术发展历程。针对目前光电技术的最新发展,对分布式孔径系统、图像融合、粗精组合二级稳定、高性能光电传感器、定向红外对抗系统等新技术进行了分析,并论证了这些新技术在直升机稳瞄系统上应用的可行性。同时对我国未来直升机稳瞄技术的发展和新技术的应用提出相应的对策和建议。     

新型机载光电平台万向架及其关键技术

介绍了国外新型机载光电平台万向架及其涉及的关键技术。结合机载光电系统装备产品发展趋势,叙述了机载光电系统万向架平台技术现状,从万向架平台配置、隔振形式以及稳定精度等方面做了介绍;从任务集成、高精度稳定以及运动补偿等方面分析了机载光电系统对万向架平台提出的更大任务传感器布局空间、更强的运动补偿功能以及更高的环架稳定性能等要求;研究了国外新型的无约束驱动-主动随动和并联式-主动随动机载光电万向架平台创新技术,结果表明,国外新型机载光电平台万向架在任务负载/万向架质量比大于1的基础上,实现了3轴优于5 μrad的稳定性能;最后提出了新型机载光电万向架平台关键支撑技术。     

多频谱光电综合系统高精度稳定技术研究

本文提出了并采用一种组／精组合二级稳定的新方案，用于对多频谱，大负载，多传感器光电综合系统瞄准线或图像进行高精度稳定与跟踪。本技术的重要特征是采用挠性支承精稳反射镜组件以及粗／精多回路复合控制技术以获得高回路带宽和扰动大幅度衰减。     

TDICCD相机的卫星姿态稳定度确定

为解决卫星平台振动造成的图像质量下降问题,提高TDI CCD相机成像质量,分析了卫星姿态稳定度的范围及影响。讨论了卫星平台振动与TDI CCD成像质量的相关性,推导了卫星平台姿态稳定度和像移的关系公式,得出TDI CCD相机对卫星姿态稳定度的要求与轨道高度以及积分级数有关。实验验证了公式推导,结果显示：轨道高度越高,积分级数越大,对卫星姿态稳定度的要求就越严格。数据表明：轨道高度在200～1000 km变化时,对卫星姿态稳定度的要求从0.0377 rad/s提升至0.00635 rad/s;TDI CCD 相机的积分级数在1～100间变化时,对卫星姿态稳定度的要求从0.014 rad/s提升到0.00014 rad/s。本文工作确定了卫星姿态稳定度和轨道高度以及积分级数的关系,有助于TDI CCD成像质量的提升。     

直升机载光电稳瞄系统可靠性研究与分析

 稳瞄系统可靠性对直升机载武器系统可靠性具有重要影响。通过对产品可靠性概念和军用光电系统可靠性、直升机载稳瞄系统的功能和组成单元的阐述,给出了舰载直升机光电稳瞄系统的可靠性框图和数学模型。研究了舰载直升机稳瞄系统的可靠性影响因素和系统故障模式,探讨了稳瞄系统结构、光学和电气可靠性,提出通过计算机仿真对稳瞄系统可靠性进行预计分析的方法。某舰载直升机稳瞄系统在96 h可靠性试验过程中出现故障2次,达到MTBF≤32 h的可能性指标要求。对系统可靠性提前进行预估并采取相应的设计措施,保证产品可靠性达到设计要求,提高设计质量,缩短研制周期。