激光投影成像式运动目标位姿测量与误差分析

为了实现室内运动目标位姿的高精度测量,建立了一套激光投影成像式位姿测量系统.该系统利用两两共线且交叉排列在同一平面上的点激光投射器作为合作目标捷联在运动目标上,通过与光斑接收幕墙的配合共同组成运动目标位姿测量基线放大系统,利用高速摄像机实时记录幕墙上投影光斑的位置,利用摄像机标定结果求解投影光斑的世界坐标,利用投影光斑之间构成的单位向量建立运动目标位姿解算模型.最后,根据测量原理推导了图像坐标提取、摄像机外部参数标定、光束直线度与目标位姿解算结果之间的误差传递函数.实验结果表明,当摄像机的视场范围为14 000mm×7 000mm时,测量系统的姿态角测量精度为1′(1δ),位置测量精度为5mm,且误差大小与目标位姿测量误差传递函数理论计算值一致,验证了本文提出的目标位姿测量方法与测量误差传递模型的准确性,能够满足目标位姿测量高精度的要求.     

一种新的便携式防空导弹模拟训练系统

针对目前便携式防空导弹模拟训练设备成本高,精度低的缺点,提出了基于激光测距原理的便携式防空导弹模拟训练系统。系统由模拟训练弹和三维投影系统构成,利用安装在模拟训练弹上的激光距离传感器、倾角传感器作为敏感元件判断射手瞄准点坐标,采用实时三维仿真软件生成目标并通过投影仪投影作为射手瞄准的目标。阐述了系统的结构、工作原理,捕获目标判断过程、校准过程并分析了系统的误差,应用表明系统具有成本较低,安装调试方便,判断精度高的特点。系统将激光测距系统和角度传感器配合使用,较大的降低了对角度传感器的精度要求,由此带来设备成本的大幅度降低和可靠性的增加。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

激光跟踪虚拟坐标测量系统与自标定方法的实验研究

激光跟踪虚拟坐标测量系统满足了工业领域大型工件和空间形位测量所提出的要求。这些要求包括 :高精度、无导轨测量、动态实时跟踪测量、全姿态测量等。在实验室建立了基于角度 距离法的激光跟踪测量系统和基于纯距离法的多站跟踪测量系统 ,分别在三坐标测量机、光学平台光栅位移系统下进行了实际跟踪测量和精度比对实验。并运用虚拟坐标自标定算法在虚拟坐标系下确定了初始点位置、目标点坐标及各点间距离。最后 ,对两种方法的特点进行了分析比较     

空间相干激光通信中目标位置误差的相干探测

空间相干激光通信终端中的跟瞄(PAT)系统性能直接影响通信质量。在通用的相干接收机系统中加入CCD和图像处理软件,在对传输信号进行相干探测的同时可得到目标位置误差信息,实现发射光束的实时调整。给出了干涉场强的理论表达式以及图像参数与目标位置的关系式,并讨论了实际应用中波长抖动对位置误差探测精度的影响。通过计算机仿真,验证了目标位置相干探测原理以及波长扰动分析的正确性。     

星载激光对水下目标通信可行性研究

简要分析了通信信道中各传输介质的特性,确定了合理的传输介质光学参量。并根据一定的通信系统参量,利用蒙特卡罗方法模拟了水下目标接收信号的时间和空间分布。蒙特卡罗估计误差与平均值比值的上限小于0.3%。根据模拟的结果,得出了优化的接收系统采样时隙和接收望远镜视场角,进而计算了接收信噪比。在此基础上,基于激光脉冲的脉冲位置调制(PPM)方式和最大似然检测,计算出通信系统的误码率。研究结果表明,在较恶劣环境条件下,利用星载激光系统可以实现对水下目标的良好通信。     

激光驾束观瞄制导仪参数检测系统

为使激光驾束观瞄制导仪各项性能参数能够在室内完成全面检测,提出了一种参数检测系统的设计方案。对参数检测系统的各组成部分分别进行了论述。该系统可检测固定焦距的激光通道与瞄准通道两轴线平行度、典型位置的输出特性、全程变焦过程中激光轴相对于瞄准轴的最大失调量,并可运用CCD图像处理技术检测激光信息场辐照度的均匀性等,具有结构简单,操作方便、检测精度高等优点。模拟试验表明,该设计方案能够满足工程中实际检测的要求。     

红外变焦投影光学系统的设计

根据外场测试要求,设计一套精确变焦的大口径投影光学系统,为系统性能测试评估提供远场至近场的目标成像模拟,系统由精确变焦系统和大口径投影系统两部分组成。根据被测系统口径及所成像点大小要求,在保证光瞳衔接和口径匹配的前提下,对大口径投影光学系统和精确变焦系统进行了光学参数计算和像质优化。变焦系统工作波段为8 m ~12 m,变倍比为16x,大口径投影光学系统口径为300 mm,模拟实验结果表明,该系统在变焦过程中像面稳定,各焦距位置MTF曲线接近衍射极限,满足外场测试实验要求。     

基于激光三角法的腹部运动测量研究

设计了一种基于点结构光的腹部运动测量系统,用于监测由呼吸运动引起的患者腹部实时状态,为主动补偿放疗中因呼吸因素造成的靶区位移、实现靶区的相对静止提供精确位置信息。测量系统基于激光三角测量原理的点结构原理,将腹部运动转换为激光点移动,从相机记录下的图像中提取激光点位置,根据已知系统参数即可从激光点的移动量计算得到每个时刻呼吸所引起的腹部运动量。实验表明,所提方法能准确、实时地获取位置信息,具有结构简单、精度高等优点,能为胸腹动态放疗中患者呼吸因素的补偿提供一种新的解决方法。     

基于IGES的激光扫描投影文件解析方法研究

激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES（初始化图形交互规范）格式的三维数模激光投影,研究了多特征图元提取和文件自动生成方法。该方法通过提取待投影线框图形的点、线、面等数据特征,以元胞的方式存储在.ply格式文档中,通过.ply文件对数控开关进行延时控制以及对二维振镜轨迹进行操控,实现更加智能化地控制激光扫描投影。应用12个IGES格式图元的投影实验验证,该方法可实现所有图元清晰投影且激光轮廓线宽优于0.3 mm,通过这种新型投影系统可提高车间装配生产效率,改善装配精度。     

波束方向探测技术的注入式仿真系统验证

这篇文章主要介绍采用功率探测仪方式的注入式仿真系统对波束方向地面探测试验系统进行验证的系统设计和软、硬件控制与实现。通过向注入式仿真系统输入模拟目标星在不同位置发射的信号功率,以及目标星在平台坐标下的角度和位置信息,一方面确定地面探测试验系统技术方案的可行性和检测相关设备的性能,另一方面验证对目标星发射天线主波束方向的探测是否满足精度要求。通过仿真试验证明该注入式仿真系统不仅使用方便、节约成本,而且通过控制相关仪器设备能够准确记录地面探测试验系统对目标星仿真数据的计算信息,进而实现验证。     

Correction of field distortion of laser marking systems using surface compensation function

Laser scanning systems are extensively applied in laser marking, laser printers, laser projection, and laser coding. They represent a very mature technique in the marking industry, and the galvanometric scanning systems are usually adopted in the laser marking system. Although the galvanometric scanning system usually increases the marking speed, it is usually accompanied by field distortion. The paper gives a correction method for the field distortion of a laser marking system, which, using the surface curve fitting function, corrected the control system of the scanning system. The field distortion errors of the laser marking system are corrected by the surface compensation function, which, using the surface curve fitting method, obtained the corrected position of laser spots. The results in this paper indicate that field-distortion errors of laser marking systems are effectively corrected by the surface compensation function. Moreover, the compensation method would be widely adopted to increase the accuracy of most two-dimensional machine systems, such as XY table, etc.     

激光跟瞄仿真系统及两种跟瞄方法

基于OpenGL和大气传输光学分析的3维全数字仿真是激光跟瞄系统的重要研究手段。为提高跟踪和瞄准精度,从激光跟瞄仿真系统整体出发,研究了目标成像中的投影变换、成像与跟踪的关系、高精度跟踪现有算法的控制过程仿真等内容,并提出了基于大视口、目标大气传输图像序列的跟瞄仿真技术。说明了仿真系统中跟瞄精度分析的特点。就某仿真场景,设计了"头部顶点"和"两点提取"两种跟瞄方法,在不同大气湍流条件下得到了它们的跟瞄精度,说明应用该激光跟瞄仿真系统,能够预先设计、测试和验证一些跟瞄方法,帮助进行算法分析和改进,从而提高工作效率和节约成本。     

基于VeriStand的实时飞行测试系统设计与实现

针对飞行器改装带来的实时模飞测试问题,提出了一种实时飞行测试系统设计及实现方案。首先分析了待测飞控及安控系统的工作过程和技术特性,给出了实时测试系统应该具备的功能。基于功能需求,明确了系统采用PC上位机-PXI实时下位机的硬件架构,同时给出了上位机、下位机的硬件资源配置。系统采用VeriStand、MathWorks Simulink?、LabVIEW分别完成实时测试项目配置与管理、实时模型开发、虚拟串口设备驱动开发任务,并详细讨论了实时模型和虚拟串口设备驱动的开发过程。最后分析了实时测试结果。     

基于LitghtTools的激光四象限探测系统仿真

激光四象限探测系统是激光制导武器的重要组成部分,在设计阶段对其性能的准确评估有利于设计方案的迭代和优化。采用LitghtTools软件对四象限探测系统进行了仿真建模。通过建立目标模型、光学系统模型和四象限探测器模型,可以有效地对系统进行仿真,并结合四象限探测系统原理,得到角度偏差的和差比幅值;建立的模型可以对系统的杂散光进行仿真,评估杂散光对系统的影响;另外,还可以模拟激光散斑效应,分析散斑特性对探测系统输出和差比幅值的影响,通过LitghtTools软件建模和仿真为设计优化提供了准确的依据。最后,通过实验对仿真模型进行验证,在±15°范围内仿真得到的和差比幅值和实验结果基本一致。     

激光驱动高速金属颗粒与气体相互作用

采用激光驱动技术模拟高速运动金属颗粒与气体相互作用过程,研究高速气固两相流输运过程。采用驱动靶优化设计、激光参数调节等方法对颗粒加速过程进行控制,利用高时空分辨率、高精度瞬态实验诊断技术获取高速颗粒瞬态物理图像。通过求解三维雷诺平均Navier-Stokes方程和刚体飞行六自由度动力学方程数值模拟高速单颗粒与气体混合过程,方程采用高斯−赛德尔隐式方法进行时间推进求解。研究表明,激光驱动方法能够有效地发射金属颗粒,阴影照相技术能够有效获取高速颗粒物理图像。数值模拟给出了高速颗粒与气体作用的流场参数。     

一种面向空间非合作目标位姿测量应用的三维点云滤波算法

针对激光位姿敏感器获得的原始点云有噪声和直接参与解算消耗星上计算资源过大问题,给出一种适用于空间非合作目标位姿测量的点云滤波和特征提取算法。应用仿真的方法分别验证了算法滤除空间随机噪声和点云降采样的有效性,验证了特征点对目标位姿变化和高斯测量噪声的鲁棒性。在非合作目标绕飞、抵近、捕获全物理试验平台上,以扫描激光位姿敏感器获得的原始点云数据为输入,验证了算法在实际空间目标位姿测量中的性能。试验结果表明,该算法实现了原始点云93.1%的降采样,节省了92.9%的位姿解算时间,可有效提升星上数据处理的效率和姿态解算的实时性。     

融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法

为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法.首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光扫描投影系统、被投影物体之间的数学模型;最后运用Matlab软件进行模拟仿真,证明融合单目视觉的激光扫...