高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

火控性能参数静态测试系统

为提高武器火控静态性能指标的测试精度,设计了火控性能参数静态测试系统,用于对火炮炮身松动量、过渡过程品质、刚性、漂移速度及最大调炮速度等参数进行测试。通过相对测试的方法,运用光学测量头拍摄炮口在坐标靶上的相对运动图像,计算出相关参数。采用弹性胀套的连接方式,实现了静态测量头的可靠安装及方便拆卸。结果表明:在-30℃～+50℃环境温度下,光学系统的MTF值可达0.6以上,接近系统的衍射极限;当2=9.15,f＝50 mm时,静态测角精度0.2 mil。安装夹具适应100 mm、105 mm、125 mm火炮的固联安装,测试系统可对某型坦克炮管的相关指标进行实测,也可广泛应用于高炮、装甲车辆、舰载火控系统、坦克等多种武器装备。     

双通道红外准直投影光学系统设计

介绍了一种双通道准直投影光学系统的设计。重点讨论了光学系统参数的分配以及利用Zemax光学设计软件多重结构功能进行优化的方法, 并利用蒙特卡罗分析对系统的公差进行了分析。光学系统采用望远系统和成像系统组合，在望远系统和成像系统之间的平行光路中插入分束镜引入第2个目标源通道。光学系统工作波段8 μm~12 μm, 视场12°，焦距228.3 mm，入瞳距800 mm，目标通道1和目标通道2的最大角分辨率分别为0.18 mrad和0.17 mrad，满足了投影系统的设计要求。     

大口径、高精度二维快速控制平面反射镜系统设计北大核心CSCD

为解决光电跟踪仪跟踪精度测量过程中光束大范围指向的模拟问题,设计了一种大口径、高精度二维快速控制反射镜(fast steering mirror,FSM)。采用微晶材料设计了长、短轴分别为230 mm和160 mm的椭圆形平面反射镜,面形精度优于λ/30。采用音圈电机驱动,通过柔性支撑铰链设计及DSP嵌入式控制系统,运动行程达到±30 mrad,运动控制精度达到5μrad,运动控制线性度优于±0.20%,角分辨率优于1μrad。通过软件控制,实现对入射光束圆形轨迹运动、直线轨迹运动、随机运动等形式的运动模拟。最后,对设计指标进行实际测试,可以满足跟踪精度光束动态模拟的测试需求。     

CCD电视经纬仪测角精度的室内检测及其误差源分析

用于多目标炸点坐标实时测量的CCD电视经纬仪是一种高精度的靶场测量设备,其测角精度等级优于1’,而高精度的测试设备又对检测方法和检测条件提出了更加严格的要求。本文简述了GK-312炸点坐标测量系统中CCD电视经纬仪测角精度的室内检测方法,分析了影响测量和检测精度的主要的误差因素。     

基于神光Ⅲ主机装置的中子半影锥成像系统设计

针对半影孔加工和检测困难的缺点,设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件,确定成像系统排布参数;根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求,确定半影锥参数;模拟半影锥系统的分辨率,以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差和物距误差时,对成像质量的影响。模拟结果表明,系统分辨率能达到15 m,半影锥椭圆度的加工误差要小于0.1,瞄准的偏心误差要小于60 m,旋转误差要控制在0.35 mrad以内,物距误差要控制在1 mm以内。     

光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125sin(0.4t) (mrad)角扰动环境下,对正弦输入200sin(t)/3 （mrad）的跟踪误差峰值不大于0.5 mrad,满足均方误差小于0.5 mrad的指标要求,表明该控制回路一体化设计方法的有效性。     

测角系统及其可靠性对GJ—341小型遥控光电经纬仪测量精度的影响

测角系统的精度及其可靠性直接影响光电经纬仪的测量精度。GJ－341小型遥控光电经纬仪的测角系统采用19位增量式编码器,理论上达到了要求。但由于测角系统及其可靠性存在诸多问题,使其在实际使用中无法满足GJ－341小型遥控光电经纬仪测角精度的要求。本文分析测角系统及其可靠性对GJ－341小型遥控光电经纬仪测量精度的影响。     

一种基于容栅编码器测量炮塔高精度动态转角的方法

容栅编码器是在传统容栅技术上发展起来的新型传感技术,针对目前炮塔相对地盘转角的高精度测试需求,提出了一种基于容栅编码器测量高精度动态转角的方法。结合炮塔环境,设计了容栅测角装置的安装方式,分析了测角装置的工作原理,通过机械结构设计和容栅编码器后续的电路设计,提高了其工作的稳定性与可靠性。对测角装置分别进行了实验室角度标定与某靶场实地试验,结果表明:该测角系统能够满足实际需求,具有断电保护、通电位置识别及零位记忆等功能,测试精度达60。     

一种新的激光制导系统噪声处理方法

为了提高激光导引头测角的精度与截获目标的命中率;针对噪声对激光制导系统的影响,在激光制导的原理上,采用了一种新的基于软件来处理噪声的DSP实时控制系统;首先,在控制电路上进行高低档实时测噪、动态控制门限;其次,基于MATLAB平台对其进行仿真计算得到噪声倍数表;最后,在DSP控制软件上通过查表的方式实现实时去噪的算法;结果表明,该方法大幅度提高了信噪比,从而提高了末制导系统航向与俯仰测角精度,最终提高了导弹目标命中率;通过实验室数据仿真和外场模拟试验,从未加去噪声处理和添加处理两方面进行对比仿真以及对结果的分析,验证了该方法的有效性、合理性以及可行性。     

一种具有多种成像倍率的电视跟踪测量物镜

在飞行试验中,采用直接成像的电视跟踪系统对飞行目标进行自动跟踪和测量,不仅观察方便,而且更适合于对视频信号数字化和图像处理。电视系统要执行在作用距离内对飞行目标的搜索、跟踪和测量等功能,单靠一种固定焦距的电视物镜显然是不够的。介绍了一种具有三种成像倍率的变焦距电视物镜,着重描述了其结构组成、技术性能及特点。借助于三种成像倍率的变化,系统得以实现形心跟踪、边缘跟踪和相关跟踪等多种跟踪方式,从而完成地多种成像状态下对飞行目标的自动跟踪和测量,如远距离的点目标,近距离体目标的某部位以及复杂背景中的动目标等。     

Benefits of space-time diversity for radar

When designing a new radar system, standard resolution trade-offs play a major role, providing the basic parameters of the radar, such as size, update rate, and range. Besides, diversity has long been used for mitigating fading effects due to the fluctuation of targets and clutter.However, with the arrival of more flexible systems, using multiple parallel channels on transmit and receive, and wider instantaneous bandwidths, these standard trade-offs are becoming less simple—and more flexible. In this communication, we will analyse the benefits of diversity and its relations with range, Doppler, and angle, for detection and location of moving targets with wideband/wide-beam radar systems. The idea is to contribute to a better understanding of the real benefits of agile transmissions for detection/localization of moving targets, focusing on range, velocity, and angular measurement improvements, as well as on the benefits for detection of moving targets.Special attention will be given to the quality of the different wideband wide-beam sensor modes for long-range surveillance, and new results on detection of moving targets in clutter will be provided to demonstrate the effectiveness of these new architectures for small target detection at long range, in difficult environments.     

多维立体化高速摄影测量系统实时精准控制技术

在飞行试验过程中,高速摄影测量站点呈现数量多、分布散且人机分离的特点,为了同时获取起飞着陆段2个分离区域的多目标实时测量数据,基于组播概念提出了一种分布式高速摄影网络系统,设计了一种高效的无关联信号高速像机触发判据算法,通过实时获取多种机载以及动平台数据,通过图像处理的方法完成多维立体化高速摄影测量系统的实时精准智能控制与海量数据的实时卸载,实现8台不同类型高速像机的测试影像智能获取,测量系统误触发率降低至0.76%,有效提高了工作效率,保证了飞行试验数据的准确性和高效性。     

采用TMS320C6203的运动点目标检测系统设计

为了实现大视场运动点目标的实时检测和识别,设计了一种基于TMS320C6203为核心处理器件,FPGA为辅助控制处理器的硬件处理系统.在对点目标检测识别算法仿真实验分析的基础上,开发了实时运动点目标检测处理的软件系统.实验测试结果表明,该系统能够对信噪比不小于3 dB,帧频为10 fps的1024×1024运动点目标图像序列进行实时检测和识别,准确检测概率达到96%,满足实际工程要求.     

透过散射介质对直线运动目标的全光成像及追踪技术

光散射是限制光传输以及降低和破坏光学成像性能的主要因素,透过复杂散射介质对运动目标的全光成像是光学领域极具挑战性的技术之一.本文提出一种利用散斑差值自相关透过散射介质对运动目标进行实时追踪的方法.采用赝热光照明,基于光学记忆效应理论,通过对运动目标采集的两帧散斑做差值,然后做自相关运算,计算目标移动的距离,实现对目标的实时追踪,并且利用相位恢复算法进行简单处理就可以重建隐藏目标.对该方法进行了实验验证,成功地对隐藏的运动目标实现了成像与追踪.这种透过散射介质对运动目标的全光成像及实时追踪技术,在生物医学等领域具有重要应用潜力.     

利用AOTF多光谱成像系统实现伪装目标的识别

针对传统分光器件存在移动部件以及不能快速实时选择波长的不足,搭建了用声光可调滤光器(AOTF)作为分光器件的多光谱成像系统。系统由光学镜头、AOTF、AOTF驱动器、CCD摄像机和图像采集系统组成。本系统能够在(500~1000)nm的光谱范围内成像。通过对AOTF的控制可以任意选择系统的光谱,从而有目的地选择具有典型目标特性的不同波段的光谱波长,形成同一目标在不同光谱波长下的不同图像。采用迷彩布、头盔以及自然花草进行多次目标特性识别试验,得到了能突出目标特性的具有典型光谱特性的图像。证实了基于AOTF的多光谱成像系统灵敏度高、体积小、无移动部件,并且能够快速实时地改变和选择光谱波段,在所成的多光谱图像中能提高目标与背景的对比度,对伪装目标有明显的探测和识别能力,能将伪装目标与背景区分开。     

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。     

双目遥感凝视系统中运动小目标的快速自动检测

从双目遥感凝视系统的视场重叠区进入系统的信息量大于通过非重叠区的信息量,根据这一特征建立了一种新的运动小目标双目并行快速实时自动检测算法。首先采用差分向量无穷范数算法对原始图像序列做预处理,去掉大量低频噪音和背景,然后采用光流场法对运动小目标进行分割,最后用所提出的空间时间并行快速判定算法对分割的可疑运动小目标进行判定。实验结果表明:由于识别判定算法的空间时间是并行处理的,所以识别判定的平均速度比单目视觉系统提高了50%;在图像信噪比不小于5dB的情况下,准确判定识别的概率为97%。     

Experiments of ocean surface waves and underwater target detection imaging using a slit Streak Tube Imaging Lidar

This letter describes a flash Lidar imaging technique that uses a streak tube camera as a receiver to detect short scale surface wave fields for oceanographic, underwater target and coastal measurements. The range and intensity imaging of short scale sea-waves and underwater targets can be supplied by this system through light reflected from the surface of the sea and targets. Through a surface scattering model, more accurate range and intensity information can be extracted. The technique can be applied to surface wave measurements and underwater target detection with high resolution. The feasibility of this technique is demonstrated by applying the technique to data acquired by shipborne Streak Tube Imaging Lidar (STIL) in the Yellow Sea and also the East and South China Seas.     

基于图像亮度特性统计的水下距离选通成像自动增益控制方法

对水下激光距离选通成像质量与系统增益的关系进行了分析,提出了一种基于图像亮度特性统计的普适性自动增益控制方案。该方案通过设定不同灰度统计阈值,甄别目标图像的亮度特性,并以此作为控制系统增益的主要依据。在对水下大动态范围照度目标或慢速运动目标等进行成像的特殊场合,该方案也具备较强的适用性,能实时反馈控制系统增益,使成像质量优化。