带稳定平台的光电跟踪设备指向误差模型研究

目标指示精度作为光电跟踪设备的核心指标之一,是设备设计、制造和调试阶段重点关注的内容。安装于舰船等运动载体上的光电跟踪载荷,常常会增加稳定平台以控制光电跟踪设备的光轴和图像稳定。以一种带稳定平台的光电跟踪设备为例,建立了基于运动学的目标指向误差模型,并基于该模型对各几何误差进行了详细的分配。通过分配结果可知想要获得要求的0.5 mrad的目标指向精度,稳定平台及设备自身的轴线的平行度误差和测角误差的统计值应在7～12″的量级,该误差范围要求设备必须使用高精度测角元件及良好的装配工艺,并且在设备安装到载体上时使用标定方式进行误差补偿才可能达到。该研究方法及结论可用于指导类似产品的分析、装调和标校等工作。     

潜望式光电仪器轴系误差的精确数学模型及计算

轴系误差是影响潜望式光电仪器测角精度的重要因素,传统轴系误差模型使用大量数学近似,存在适用局限性。将轴系误差的产生用坐标变换的方法来表现,建立了一种精确的数学模型。推导了高度角误差与方位角误差的微分计算方法,在MATLAB上进行了仿真计算,验证了模型的正确性。该模型综合考虑了各种误差的影响,不存在数学近似引起的原理误差,为潜望式光电仪器的轴系误差补偿校正提供了参考。     

光电经纬仪的指向误差

本文提出了光电经纬仪指向误差的最简公式。这个公式的核心是方位角误差的球面坐标转换和高低角的直接计算,文章以几种表达式的比较,阐明了最简公式的优点。     

光电经纬仪测角精度分析

测角精度是影响光电经纬仪定位功能的重要因素。为了进一步提高光电经纬仪的测角精度,对测角误差进行详细分析是必要的。从光电经纬仪的总体设计出发,找出了影响测量数据获取、转换、合成中的各项误差源,并详细分析了它们的大小和性质。通过分析光电经纬仪工作原理及结构找出了主要误差源。对机架系统的误差、测角单元误差、电气系统误差、脱靶量误差、大气折射修正误差等主要误差源进行分析计算,并对各单元进行了误差分配。最后,计算了光电经纬仪投影测角精度的均方根值。分析计算结果显示:通过精心设计、加工、检测,修正可使一部分误差减小甚至忽略,但机架系统的误差、测角单元误差、脱靶量误差对测角精度的影响仍很显著;在当前工艺水平下,光电经纬仪事后空间指向精度可以达到2。     

水平式光电望远镜静态指向误差的修正

为了提高水平式光电望远镜静态指向精度,对光电望远镜静态指向修正模型进行了理论分析和实验研究,建立了水平式望远镜指向模型。首先,介绍了球谐函数模型和水平式望远镜指向模型,并对水平式望远镜指向模型加以修改。然后,对全天区均匀分布的70颗Tycho-2恒星进行实际观测,获得水平式光电望远镜在L轴和B轴上的指向偏差,利用最小二乘法对该模型进行拟合,计算出水平式望远镜指向模型中各待定系数。最后,采用该指向模型对某型水平式望远镜进行了修正。实验结果表明:采用水平式望远镜指向模型进行修正后,望远镜设备总指向精度由修正前的152.10"提高到了4.76"。满足系统总体提出的精度要求,能够广泛地应用于科研和工程领域。     

复合式光电编码器精密轴系设计及准确度分析

为了提高复合式光电编码器的轴系准确度,运用一个径向密珠轴承与两个轴向止推密排轴承相结合的结构设计了大空心轴精密轴系,并对轴系误差进行分析.通过该方法设计的精密轴系径向跳动δ3μm,解决了大空心轴轴系准确度差的问题,提高复合式编码器的测角准确度,应用该轴系研制的复合式光电编码器准确度σ2″.     

复合式光电编码器精密轴系设计及准确度分析

 为了提高复合式光电编码器的轴系准确度,运用一个径向密珠轴承与两个轴向止推密排轴承相结合的结构设计了大空心轴精密轴系,并对轴系误差进行分析.通过该方法设计的精密轴系径向跳动δ＜3 μm,解决了大空心轴轴系准确度差的问题,提高复合式编码器的测角准确度,应用该轴系研制的复合式光电编码器准确度σ＜2″.     

一种基于红外成像的船用光电指向器气密检测方法

为保证船用光电设备的安全可靠运行,针对船用光电指向器存在的气密问题,利用红外成像手段和CO_2气体对红外线较为敏感的特性,研究了一种气密检测方法。该方法采用帧间差分和局部熵差相结合的算法对泄漏处进行检测和定位,从而能够高效、准确地发现船用光电指向器的气密缺陷,起到维护设备稳定工作的重要作用。     

基于光电反馈延迟的多点耦合混沌同步和通信

为了实现稳定的、可以同时同步的多点混沌通信,提出一种基于光电反馈延迟的双向混沌通信模型和多点耦合的混沌同步模型。在双向混沌通信模型中引入了时间延迟和混沌调制信息加密技术,增加了系统的安全性。数值分析了系统的同步性能、安全性能和通信性能,研究结果表明,系统能够历经很短的时间实现高质量的、稳定的同时同步,实现双向通信。并且延迟时间、信息信号功率、激光器光信号功率、相位的改变在其他参数匹配的情况下,不会降低系统的同步性能,即系统的信息信号功率、光信号功率、延迟时间、相位均可作为系统的密钥,提高系统的安全性。这种双向混沌通信模型可以拓展为符合一定拓扑结构的多点耦合混沌通信模型,并且推测随着网络中节点数的增加,系统的复杂度增加。     

指向精度对光学姿态测量精度的影响分析

为验证光轴指向误差对光学姿态测量精度的影响程度,并为后续实况类设备实现姿态测量提供理论依据,以中轴线法为依据,对算法步骤进行拆分,并对光轴指向误差的影响进行溯源,得出指向误差影响姿态处理结果可从两个方面进行分析。同时对模型内交会算法的直接影响和模型外动态基准的间接影响进行推导分析,将仿真计算和实测数据进行结合验证,获取了在典型中长远光学姿态测量中指向误差200″对姿态角误差不超过0.1°的结论,为现有姿态测量可靠性分析以及后续靶场设备能力拓展奠定了理论基础。     

结构误差对两轴四环架光电数据输出精度影响分析

利用坐标变换基本理论,建立两轴四环架结构光电系统目标坐标数据输出数学模型,重点分析了两轴四环架的机械结构误差对数据输出精度的影响,提出了该类结构加工、装配时必须控制的误差项,并对如何控制各项误差提出了具体建议.     

瞄准类光学仪器保护玻璃误差分析

保护玻璃的平行差对一般观察光学仪器成像影响不大,但瞄准类光学仪器保护玻璃楔形平行性误差会引起系统色差及光轴的变动,最小焦距误差会改变系统总焦距。通过对平行平板光学玻璃楔形平行差、最小焦距及色差的分析计算提出了影响后面光学系统成像质量的因素。并通过对美国90型搜索潜望镜保护玻璃水平及垂直光学截面内平行差的矩阵计算,为光学...     

光子晶体光纤的耦合分析

利用等效折射率模型对光子晶体光纤与普通单模光纤的耦合情况进行了分析,并用有限元分析模型对等效折射率法得到的模场半径随着跨距的增大而增大的模场特性进行了验证,得到了当光子晶体光纤的填充比固定时,随着跨距的增大,耦合损耗会随之减小到最小值,然后又再度增大这一结论.并通过合理地选择光子晶体光纤的填充比以及跨距来提高耦合效率.     

卫星激光测距望远镜系统指向误差分析及修正方法研究

望远镜指向精度是卫星激光测距系统的一项重要指标。分析了望远镜指向偏差产生的各种因素,提出了一种通过建立望远镜指向误差模型来修正望远镜指向误差的方法,建立了转台模型修正误差,并用实际观测值进行了验证。     

Coupling effects of depletion interactions in a three-sphere colloidal system

In a three-sphere system, the middle sphere is acted upon by two opposite depletion forces from the other two spheres. It is found that, in this system, the two depletion forces are coupled with each other and result in a strengthened depletion force. So the difference of the depletion forces of the three-sphere system and its corresponding two two-sphere systems is introduced to describe the coupling effect of the depletion interactions. The numerical results obtained by Monte-Carlo simulations show that this coupling effect is affected by both the concentration of small spheres and the geometrical confinement. Meanwhile, it is also found that the mechanisms of the coupling effect and the effect on the depletion force from the geometry factor are the same.     

多芯片LED器件热学特性分析

由于芯片之间存在的热耦合效应,多芯片LED器件内部存在复杂热学规律。本文通过多芯片LED热学模型描述多芯片LED器件系统内部热阻支路路径,进而通过有限体积数值计算多芯片LED器件结温。通过本文试验验证,单颗芯片、2颗芯片、3颗芯片以及4颗芯片在负载不同电功率（0.3~1.2 W）情况下,结温的测试值和计算值的最小误差值为0.8%,最大误差值为6.8%,平均误差值为3.4%,计算结果与测试结果基本保持一致,因此有利论证了多芯片LED热学模型可为评价多芯片LED器件热学性能提供重要的参考作用,有助于更全面分析多芯片LED热阻内部芯片之间的热耦合效应。该实验结果为准确预测多芯片LED器件内部结温提供了重要理论依据。     

高功率激光光纤耦合系统设计与分析

端面抽运耦合是高功率光纤激光器的常用耦合方式之一.在不考虑像差的情况下,采用高斯光束传输的ABCD定律,参照混合模系数M2的定义,研究了类高斯光束通过双透镜后腰斑和发散角的变化规律,设计了一种将LD尾纤输出的大功率多模激光耦合进双包层光纤的透镜耦合系统,针对透镜组通光孔径、透镜加工要求、系统尺寸等影响耦合系统效率的各种因素作了简要分析.该系统已成功运用于光纤激光器实验,验证了设计方案的可行性.     

弱耦合条件下g玻色子效应的重整化

基于Druce等人的方法,提出了一种新的g玻色子效应重整化微扰论方法.对使用此两种方法的前提条件一弱耦合条件,作了考察,并给出了满足前提条件下,两种方法的g玻色子效应的重整化计算结果.对比分析表明,提出的方法克服了Druce等人方法的局限性,对g玻色子效应的考虑更充分.     

相位测量轮廓术(PMP)中光场非线性误差分析

在相位测量轮廓术( PMP)中,探测器的非线性响应是导致测量误差的重要因素.对该误差进行了理论分析和计算机模拟,比较了几种相移算法对这一误差的抑制能力,模拟结果与理论分析的结果一致.提出一种存在非线性误差时光强函数的几何描述方法,采用帕斯卡蜗线描述二阶非线性光强函数,这是一种用角度射线与帕斯卡蜗线交点在横轴上的投影长来表示相对光强的几何模型,形象地表示了探测光强与光栅移动角度的关系,以及非线性误差存在和不存在时的光强变化.同样,文中采用准卡西尼卵形线蜗线描述三阶非线性光强函数,用同样的方法形象地表示了在存在三阶非线性时探测光强与光栅移动角度的关系,以及非线性误差存在和不存在时的光强变化,可为实际应用中合理地选择算法和直观的评估非线性导致的光强变化提供帮助.