一种新的光电设备方位角度检测方法

针对工作在静座桅杆条件下的光电设备,提出一种低成本的方位角度检测方法。采用2个倾角仪检测光电设备的俯仰轴和倾斜轴的角速度,用1个陀螺检测光电设备的方位轴角速度,完成光电设备方位角度变化量的解算。在已知初始方位角度的情况下,获取光电设备的实时方位角度值。实验表明,采用0.01的倾角仪和零偏稳定性为0.015/h的激光陀螺,方位精度达到0.009。     

直升机光电系统网络协同目标瞄准方法北大核心CSCD

针对直升机网络化和信息化的探测需求,提出了利用数据链信息快速引导机载光电系统实现目标瞄准的方法。分析网络信息引导过程中光电系统的目标瞄准指示误差,给出目标信息坐标转换和延迟处理算法以及光电系统瞄准线偏差估计方法,最后通过仿真实验重点研究了数据精度、数据率、延迟时间等对直升机光电系统网络协同目标瞄准的影响。仿真结果表明:减小数据延迟时间,提高数据率和数据精度是减小网络协同目标瞄准误差的有效途径,采用合理的目标信息延迟处理算法,对提高目标状态估计精度,减小目标瞄准线估计误差具有一定的作用。     

新型光电技术将改变潜艇作战

潜艇执行水上监视任务需要能在桅杆出水几秒钟内获取完整水上图像的先进光学／光电传感器。潜艇利用光学瞄准具和光电桅杆仔细探测和分辨难以辨认的目标或那些在远距离上通过协同或非协同的方式使用杂波有限弹道的目标。Kollmorgen光电公司、Zeiss Optronik公司和Thales光电公司等专业公司正在生产潜艇光电桅杆系统。其中，Thales公司为将多光谱成像传感器引入潜艇和将潜望镜传感器数据集成到潜艇作战系统铺平了道路。美国光电系统领域的专业公司Kollmorgen公司为包括阿根廷（2艘TR1700型SANTA CRUZ级潜艇）、荷兰（4艘WALRUS级潜艇）和意大利（装备6艘SAURO级潜艇）在内的世界范围用户提供各种先进的光电桅杆系统。     

影响光电侦察系统目标定位精度因素分析

以机载平台作为研究对象,通过分析光电侦察系统实现目标地理定位的原理,得出影响光电侦察系统目标地理定位精度的主要因素,即系统的位置误差、姿态误差、航向误差及侦察系统距被测目标的距离等,推导出了光电侦察系统对目标地理定位的误差模型。对目标定位精度与光电侦察系统的航向误差、姿态误差关系的分析和仿真结果表明,光电侦察系统的航向和俯仰角精度是最关键的因素,惯导系统的航向误差控制在0.02°~0.5°,姿态误差控制在0.01°~0.25°之间较为合理,最后提出了提高目标地理定位途径的建议。     

基于多视场拼接光电经纬仪的成像系统指向校正方法

分析了传统光电经纬仪脱靶量修正模型和多视场拼接光电经纬仪的特点,基于坐标变换原理,推导了成像系统具有大照准差和零位差的光电经纬仪脱靶量修正公式。依据上述脱靶量修正公式和目标模拟器指向,逆向推导了大照准差和零位差的光电经纬仪脱靶量计算公式,结合实际成像系统脱靶量信息,解算成像系统的指向校正系数。经实验验证表明,该方法突破了传统畸变修正模拟的局限性,适用于多视场拼接光电经纬仪的成像系统指向校正。针对大照准差为11.26°和大零位差为18.08°的2×3外拼接阵列测量系统,采用多成像模块外拼接型光电经纬仪系统的指向校正方法,得到水平和垂直的指向误差均小于1/5 pixel。     

振动对潜望式光电仪器影响的数理分析

潜望式光电仪器具有细长桅杆的典型外形,对因桅杆振动所导致的瞄准线通过俯仰反射镜折转后在成像靶面上的移动量进行了分析计算,讨论了像点的移动对成像质量的影响,并提出了一些改善其观测效果的措施。     

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。     

轰炸光电瞄准主控计算机系统软件设计

我军现役主战轰炸机均未配备光电瞄准系统,其轰瞄设备为纯光学目视老设备,夜间及复杂气象条件下无法观测目标,不能完成精确轰炸,需要配备光电瞄准系统。主控计算机系统设计为目前轰炸光电瞄准系统实现过程中待研究的关键技术。为解决轰炸光电瞄准主控计算机系统的软件设计问题,本文采用分层设计思想,设计了应用程序层、操作系统层和板级支持包(BSP)组成的主控计算机软件结构。采用自顶向下的设计思想,设计了基于ARM-VxWorks实现方案的性能稳定、较为成熟的主控计算机系统软件。结果表明用这种方案实现轰炸光电瞄准系统主控计算机,缩短了开发时间、减小了风险,可以提高开发效率,能够满足军用计算机实现方案的要求。     

潜艇非壳体穿透光电桅杆

叙述潜艇非壳体穿透光电桅杆的工作原理及技术特点，介绍这种光电桅杆的当前发展水平。     

轰炸光电瞄准主控计算机系统硬件设计

我军现役主战轰炸机均未配备光电瞄准系统,其轰瞄设备为纯光学目视老设备,夜间及复杂气象条件下无法观测目标,不能完成精确轰炸,需要配备光电瞄准系统。主控计算机系统设计为目前轰炸光电瞄准系统实现过程中待研究的关键技术。为解决轰炸光电瞄准主控计算机系统的硬件设计问题,本文针对最小系统模块、电源模块和通信模块三大部分,采用CPLD实现1553B的RT模式,通过将1553B通信模块集成到主控计算机板块上,实现了轰炸光电瞄准主控计算机系统硬件设计。结果表明,采用状态机设计思想提高了CPLD程序开发效率,减小了成本,缩短了开发时间、减小了风险,同时合并了系统结构、缩小了控制箱体积。     

基于目标运动的复眼式双目视觉测距法

昆虫（螳螂）复眼利用目标的动态差异实现立体视觉,具有视场大、计算简单、实时性高等特点,是立体视觉研究的新方向。为实现复眼立体视觉在机器人视觉导航中的应用,根据复眼结构以及信息处理机制,提出并研究了环形光电传感器的目标快速检测与定位方法。首先,搭建了基于60个光电二极管的等6°夹角分布式环形传感器,形成具有360°视场的环形仿生复眼;其次,建立了基于光流原理的运动目标方位角检测模型,采用傅里叶拟合法实现了方位角检测模型的优化,实现了运动目标方位角与目标距离大视野范围内的简单、快速检测。实验结果表明:1）可实现距离375 mm范围内运动速度为30 mm/s的目标方位角实时检测,测量误差在2°范围内;2）基于目标方位角检测模型,可实现双目阵列传感器在300 mm×375 mm视野重叠区域范围内、平均测量误差在10 mm范围内的立体视觉测距。基于光流的运动目标方位角检测模型可用于实现对运动目标空间位置的动态实时检测,在运动检测、视觉导航等领域具有广泛的应用前景。     

水声信号稀疏重构的高阶累积量波达方向估计

高阶累积量具有高斯噪声抑制和阵元扩展特性,将高阶累积量引入水声信号的方位估计中,提出了离格稀疏贝叶斯学习重构的高阶累积量测向算法。该方法利用高阶累积量对高斯噪声的自然盲性,计算阵列信号四阶累积量来滤除高斯噪声,使阵元在原来的结构上扩展了一倍;并构造出选择矩阵剔除了四阶累积量中的冗余项,能再一次的扩展阵元,得到的新观测模型具有更好的统计性能;最后利用空域稀疏性,推导出四阶累积量下的离格稀疏表示模型,采用贝叶斯学习解算出源信号的最大后验概率,实现了目标方位估计。数值仿真和海试实验数据表明,该方法在相邻声源方位间隔为4°的情况下分辨概率可达到95%以上,在信噪比大于-5 dB时目标方位估计的均方根误差在1°以内,可显著抑制背景噪声干扰,在多声源密集分布条件下也能准确、稳健的对水声目标方位进行估计。      

光电成像探测中目标方位测量方法

为了在光电成像探测目标的同时给出目标相对探测器的方位信息,探讨了一种基于单目视觉的运动目标方位测量方法。根据投射成像原理,推算出二维目标像点坐标与目标的空间三维位置之间的映射关系,建立了单目视觉测量目标方位的数学模型。结合帧间差分法和KLT方法检测静止背景下和变化背景下的运动目标,并对目标特征点进行亚像素定位。试验和仿真结果分析表明,该方法能够有效提取目标的特征点,可对目标较为准确地定位,并通过单目视觉测量出目标方位信息,误差控制在8%的范围内。     

CCD非可视区域下空间方位角检测方法

传统单目视觉系统在测量物体空间方位角方面存在一定的局限性,只能检测出视场范围内物体的空间方位角,对于不在CCD视场范围内物体的检测难以实现。为此,提出一种旋转矩阵法来测量非可视区域下物体的空间方位角。旋转矩阵法根据张正友标定法原理,通过对合作目标上的特征点进行识别标定处理,求出合作目标旋转轴空间方位角,间接求出物体在CCD非可视区域下的空间方位角。实验表明,该方法具有一定的可行性和稳定性,采用该方法计算出的物体空间方位角的均方根误差均不高于0.06。     

Tracking technology for optoelectronic imaging platform of tethered balloon based on DGPS/INS

In this paper, a tracking method for optoelectronic imaging platform of tethered balloon based on difference global positioning system/inertial navigation system is presented in detail. The location and attitude information of optoelectronic imaging platform, the azimuth and elevation angles of camera’s line of sight are used by this method to locate the ground target at the centre point of the camera’s field of view through corresponding coordinate transformation. And then, the method makes use of the update position and attitude information to solve the theoretical point of camera’s line of sight inversely. Finally, an angle control commend will be sent to the inertially-stabilized turntable on the optoelectronic imaging platform, which will adjust its azimuth and elevation angle to make the camera’s line of sight to the ground target. A lot of experiments are conducted, and the results show that the initial ground target is always in the centre of camera’s field of view no matter how the balloon’s position and attitude change, and the new location data of ground target has little difference with the initial location data, while the difference between them is close to 0.     

折转光管在光电瞄准系统中的应用

介绍了折转光管在瞄准系统中的使用位置、结构、工作原理和装调方法,分析了折转光管安装误差和两块平面反射镜之间的装调误差对方位传递精度的影响。使用MATLAB软件编程、计算、绘制出方位传递误差和高低传递误差的统计直方图,其分析结果为折转光管的装调提供了指导数据。计算分析表明,影响折转光管方位传递误差的主要因素是折转光管中两平面反射镜的装调误差,只要两平面反射镜的装调满足技术要求：方位误差≤4”、高低误差≤0．5’,即使折转光管在3个方向的安装误差极限值达到15°,也可满足折转光管方位传递误差≤10”的设计要求。     

单矢量水听器估计目标方位的方法与实验

为评估基于单矢量水听器的方位估计能力,在黄海海域对矢量水听器进行实验。矢量水听器吊放于接收船尾部,采用平均声强器和复声强器方位估计方法,并提出以概率密度值最大的方位角作为目标方位估计值的具体处理准则,对恒定方向、匀速行驶的目标船方位进行估计,并求出两种方法的方位估计误差。结果表明,水听器布放深度10 m时,对正横距离为0.42 km的航速10 kn的目标船,平均声强器方法的水平方位角估计误差18°,极角估计误差为5°,可以在离目标船最远1.17 km处估计其方位;复声强法的水平方位角估计误差为13°,极角估计误差为8°,可以在离目标船最远2.35 km处估计其方位。在有接收船的噪声干扰情况下,复声强器比平均声强器方法估计的方位更准确,可以对更远处的噪声源进行方位估计。     

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。     

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。