星载光电成像系统探测能力分析与研究

星载光电成像系统可实现远距离空间目标的探测与识别,而探测距离是系统的主要性能参数。以空间目标反射太阳光为基础,建立了系统极限探测距离的数学物理模型,分析了影响探测距离的因素,对极限探测距离与太阳光入射方向、光学系统的有效通光口径、探测器的信噪比阈值以及曝光时间的定量关系进行了数值模拟研究。研究结果表明:增大光学系统的有效通光口径可实现系统探测能力的显著提升;当信噪比阈值和太阳光入射角同时变化时,降低信噪比阈值可有效提高系统的探测能力,并且此时太阳光入射角的变化对系统极限探测距离的影响较小。     

机载多尺度广域高分辨率成像系统设计

针对机载光电成像系统的大视场高分辨率成像需求,设计一种基于共心球透镜的多尺度广域高分辨率光学成像系统,该光学系统包括大尺度共心球透镜和小尺度次级相机阵列,具有结构紧凑的优点。根据共心球透镜所具有的球差和色差特性,并结合小尺度相机对像差进行进一步校正以分割视场,可以实现大视场高分辨率成像。全系统在受力以及高、低温的条件下进行实验,实验结果表明该成像系统具有良好的稳定性,且全视场范围内的调制传递函数值恒接近于系统的衍射极限,弥散斑半径的方均根值小于探测器的像元尺寸,说明该系统的成像效果良好。所提系统可以有效解决传统机载成像系统难以同时满足大视场和高分辨率的问题,为光学成像系统设计提供一种新思路。     

姿态变化对星载光电成像系统探测能力的影响

为研究卫星目标姿态变化对星载光电成像系统探测能力的影响,对0.38~0.78μm谱段内的可见光辐射目标进行了数值模拟研究。以基本辐射理论为基础,建立了卫星目标光学观测的可见光反射特性模型。根据目标的几何结构和材料特性,分析了姿态变化与目标有效入射截面积的关系,推导了探测能力与信噪比(SNR)的计算公式,数值模拟研究了姿态变化对探测能力的影响。研究结果表明,信噪比与探测距离均表现出很强的方向性,呈周期性变化,2.2m×2.7m的太阳帆板的信噪比与探测距离最大差值达到101及105 km量级,高12m、直径4m的卫星本体的最大差值达到102及106 km量级,目标姿态变化对探测能力具有显著影响。     

用于探测飞行目标的光电成像系统信噪比分析

在地基上用可见光CCD成像仪观测夜间天空被太阳光照明的飞行目标,目的是研究目标在飞行过程中的辐射特性(辐强度和辐亮度),并配合经纬仪确定方位和轨迹。CCD成像仪的信噪比是限制对目标探测的一个重要因素,也是衡量相机成像性能的重要指标。分析了典型太阳照明条件下设定参量CCD成像仪的信噪比,并得出典型信噪比与探测距离、光学系统有效入瞳直径的关系,为实用系统的设计提供了依据。     

机载激光3D探测成像系统的关键技术

介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统(JIGSAW)、机载激光测深系统(LADS)、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了激光3D成像系统的工作原理与扫描方式的分类,并重点对其单元核心技术即激光测距系统、激光光轴控制与指向测量系统、数据图像处理技术与显示系统进行了研究。最后,简单综述了机载激光3D探测成像系统的发展前景。     

机载激光3D探测成像系统的关键技术

介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统（JIGSAW）、机载激光测深系统（LADS）、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了激光3D成像系统的工作原理与扫描方式的分类,并重点对其单元核心技术即激光测距系统、激光光轴控制与指向测量系统、数据图像处理技术与显示系统进行了研究。最后,简单综述了机载激光3D探测成像系统的发展前景。     

机载光电成像平台的多目标自主定位系统研究

为同时对多个目标实施实时或准实时定位,建立了机载光电成像平台多目标自主定位系统,针对该系统提出一种基于像元视线向量的多目标自主定位模型。通过目标检测算法得到视场中各目标的像素坐标,根据单面阵电荷耦合器件(CCD)传感器的成像原理,构造各目标的视线向量并计算其与图像中心主目标的像元视线角,结合已测得的主目标相对光电平台的方位角、高低角和距离,计算出各目标与机载光电平台的角度与距离关系,应用全球定位系统(GPS)、航姿测量技术获取载机的位置姿态信息,通过齐次坐标变换方法计算出单幅图像中多个目标的大地坐标。针对镜头畸变引起的定位误差,提出基于畸变率的方法进行畸变修正。在1100 m高空对地面目标定位时,多目标定位的圆概率误差(CEP)约为28.74 m,大地高定位误差约为18 m,能同时对50个目标进行实时地理定位。当镜头畸变率为2%时,畸变修正后圆概率误差减小了7%。该多目标自主定位方法具有效率高,便于工程应用的优点。     

机载激光3D探测成像系统的发展现状

机载激光3D探测成像是通过激光主动成像产生目标的角-角-距、角-角-速度3D图像的一种新的探测成像技术.本文重点阐述了机载激光3D探测成像系统的原理、功能和系统的组成.介绍了该系统在军事和民用两大领域的应用,详细地讨论了近几年机载激光3D探测成像技术的国内外发展现状及动态,总结了该项技术的发展方向.认为国外的机载激光3...     

机载激光3D探测成像系统的发展现状

机载激光3D探测成像是通过激光主动成像产生目标的角-角-距、角-角-速度3D图像的一种新的探测成像技术。本文重点阐述了机载激光3D探测成像系统的原理、功能和系统的组成。介绍了该系统在军事和民用两大领域的应用,详细地讨论了近几年机载激光3D探测成像技术的国内外发展现状及动态,总结了该项技术的发展方向。认为国外的机载激光3D探测系统正向远距离、高分辨率、轻量化、低功耗、高实时性和人眼安全方向发展,而目前国内的相关研究仍处于实验室阶段,与国外相比还存在一定差距。文章最后以用户需求为例,从设计的角度对机载激光3D探测成像系统进行了分析,讨论了该系统在测距机制、扫描机构、探测器、数据处理和显示等方面的处理。     

机载光电系统的地面多目标定位算法

传统的单目标地理定位方法无法适应现代战场态势实时多变、目标数量多的情况。为了提高目标定位效率,在单目标地理定位的基础上,给出一种适用于机载光电侦察系统的半主动多目标定位算法。通过建立初始东北天坐标系、飞机东北天坐标系、飞机机轴坐标系、光电稳瞄坐标系和多目标投影坐标系,同时结合目标相对方位、俯仰角度,得到了一系列欧拉角坐标转换公式,可以同时计算出多个地面目标的经纬度。计算机仿真结果表明:该算法能够对同一视场内的多个目标同时进行定位,即具有多目标定位功能。由于像素偏差增加了坐标转换累积误差,次目标定位精度略低于主目标定位精度。     

复杂环境下机载光电系统探测概率包线研究

针对机载光电系统理论与实际探测能力之间的较大差异及其作战能力发挥不充分等问题,分析得到了目标反射背景辐射的空间分布函数,并给出了具体量化方法,进而研究了目标本征辐射特性,建立了水平和俯仰面内的辐射强度包线模型;之后考虑各种作战因素,给出了机载光电系统角水平和角俯仰探测能力包线计算方程式;最后提出探测概率包线概念,得到了机载光电系统作用距离与探测概率关系,并定量分析了机载光电系统探测包线的概率特性。仿真结果表明,探测包线随目标速度、方位、俯仰的变化而实时变化;当满足一定的虚警概率和信噪比要求时,探测概率包线具有最佳探测点,这为充分发挥机载光电系统探测性能提供了理论参考。     

基于光电探测的多光谱测温装置

为了实现非接触式高温测量,本文基于多光谱辐射测温理论,采用多路光电探测器,设计了多光谱快响应测温系统。对测量装置的测量原理、系统结构、系统标定等进行了阐述和分析。接着利用标准钨灯对装置进行了光谱响应系数标定,并通过标准辐射源进行了温度测量的实验验证,验证了测量装置用于高温测量的准确性。     

机载光电系统探测空中机动目标的光谱辐射特征研究

深空背景中机动目标光谱辐射探测是目标机动模式和属性识别的重要研究内容.基于光谱散射和辐射理论,首先建立了复杂背景环境中目标反射背景辐射分布函数,然后根据气动加热引起的目标蒙皮温度场分布情况,建立了角水平和角俯仰的目标本征光谱辐射模型;结合空间目标运动方程和目标本体坐标系与探测器坐标系之间的旋转关系矩阵,重点分析了目标不同机动模式下光谱响应信号的时空过程性变化特点.仿真实验结果表明,探测器中的光谱响应信号因目标时空域的变化而呈现不同的特点,说明了目标机动模式与光谱响应信号间存在显著的特征映射关系,这为解决目标运动模式可分性问题提供了可行性,同时得出了目标姿态和空域相对位置是影响光谱响应信号特征的主要因素的结论.     

基于成像分辨率的光电成像系统抖动要求

针对图像抖动导致光电成像系统的成像分辨率降低的问题,提出了一种基于成像分辨率的光电成像系统抖动要求分析方法.根据抖动频率将抖动分为高频抖动与低频抖动,高频抖动按高斯、正弦、线性等三种抖动分布考虑,低频抖动按线性抖动分布考虑,给出了各抖动分布对应的调制传递函数模型,进而建立了含抖动全系统调制传递函数模型.基于成像分辨率要求与调制传递函数模型,给出了抖动要求定量分析方法,并给出了相应分析流程与算法.根据流程,结合特定系统参量,进行了仿真分析,结果表明:在一定成像分辨率条件下,低频视轴抖动可允许值最大,其次为高频线性抖动可允许值,最后为高频正弦与高斯抖动可允许值.     

无人机机载光电系统综述

本文主要介绍以色列、美国、俄罗斯、西欧诸国的无人机机载光电系统及其新技术的应用，如高精度稳瞄技术、美国的第四代电光相机、先进的前视红外系统及多光谱信息的压缩与传输技术。本文对我国无人机光电系统的设计有一定的参考价值。     

静电聚焦同心球系统的成像电子光学 C章：多电极同心球系统的电子光学

鉴于两电极静电聚焦同心球系统成像的定焦性质,当该系统的几何尺寸相对关系给定后,像面位置与放大率也就随之确定,改变系统的电参量引起的像面位置和放大率的变动是极其微小的。研究在由光阴极与栅状阳极组成的两电极同心球系统中插入任意多个栅极后,该系统的电子光学成像特性及其横向像差的变化规律。再次证实了在多电极静电聚焦同心球系统中,成像电子光学系统的二级近轴横向色差即Recknagel-Apцимович公式依然成立。着重讨论了三电极静电聚焦同心球系统的电子光学成像特性。     

水下探测光电成像技术及其进展

阐述了激光主动照明选通成像的原理。针对水下成像系统对光电接收器件和照明光源性能的要求,介绍了当前主要成像器件的特性和在选通成像系统中的优缺点。重点分析了ICCD光电接收器件的选通性能和特点,列举了几种先进的ICCD系统的性能参数。对其它几种水下成像系统的性能参数进行了简单的介绍和对比,分析了今后成像器件的发展方向。