CCD立靶坐标测量系统捕获率研究

介绍了CCD立靶坐标测量系统的坐标测量原理及其目标光学成像特性.在此基础之上从目标特性、相机特性和视频处理能力三方面研究了影响CCD立靶坐标测量系统捕获率的因素,提出了弱化不利因素影响的措施和提高系统捕获率的方法.这些因素在4m×4m的立靶的设计中已被充分考虑,在其后的上千发实弹测试实验中,系统对5.8 mm直径的目标捕获率测试达到了95% 以上,对大于5.8 mm直径的目标捕获率测试达到了更高标准.实验证明这些方法对于提高系统捕获率是非常有效的.     

CCD立靶测量系统捕获性能研究

在CCD立靶测量系统工作原理的基础上,从CCD的灵敏度与曝光量、背景照度与目标照度、CCD的分辨能力和目标与背景的对比度等几个方面研究CCD立靶测量系统的目标捕获性能,给出了相关的计算方法。特别对暗、小、快目标的全天时捕获,提出了采用激光选通照明的方法来保证系统的捕获率。并通过实验验证了计算方法和照明方法的有效性。     

双三角阵声靶测试系统研究

声靶容易构成较大的测试靶面,常用在大口径弹药的立靶密集度测试中。为了消除声波在空气中传播速度变化对声靶测试精度的影响,采用双三角阵声阵列模型使测量公式中不再引入声波速度。为了使测试系统紧凑、可靠,整个测试系统由双三角阵列、多通道数据采集仪、计算机系统构成。对测试系统进行了实弹射击实验,在2 m×2 m靶面内,弹着点测量误差为±10 mm。     

CCD立靶测量系统目标捕获性能研究

在CCD立靶测量系统工作原理的基础上,从CCD的灵敏度与曝光量、背景照度与目标照度、CCD的分辨能力和目标与背景的对比度等几个方面研究CCD立靶测量系统的目标捕获性能,给出了相关的计算方法.特别对暗、小、快目标的全天时捕获,提出了采用激光选通照明的方法来保证系统的捕获率.通过实验验证了计算方法和照明方法的有效性.     

用于CCD立靶的双光幕触发系统研究

针对靶场测试当中CCD立靶测量系统需要稳定可靠触发的需求,提出一种双光幕触发系统。采用镜头式光幕探测器配合高亮度LED慢散射光源组成触发探测光幕,利用2个同样的光幕探测器配合测时装置组成区截测速系统,根据测得的速度值判定飞越探测光幕的目标是否为真实弹丸,并决定是否输出触发信号。根据速度值V和触发光幕至CCD探测光幕的距离计算出弹丸飞越至探测光幕的时间,然后在弹丸飞越将近至探测光幕的时刻输出触发信号。该方案不但可以提高系统的稳定性,避免非真实目标对系统的干扰,还可以为后续CCD图像采集系统在准确时刻提供触发信号。经实验证明,所设计的双光幕触发系统的速度测量误差不大于0.4％,完全满足CCD立靶测量系统需要精确触发的要求。     

CCD立靶对暗弱高速飞行弹丸的捕获研究

研制了一种4×4 m2立靶坐标测量系统.该系统采用了大功率半导体激光器主动照明、光学窄带滤光片提高信噪比、高速线阵CCD实时图像处理等关键技术,实现了对暗弱高速飞行弹丸的捕获和坐标测量.试验结果表明,该系统的捕获率达到90%.     

CPLD在红外密集度光电立靶测试系统中的抗干扰的应用

通过对光电靶原理的分析,证明了弹丸所引起的光电靶输出信号与声波、蚊虫等所引起的光电靶输出信号是不同的。在此基础上,提出了一种利用CPLD(complexprogrammablelogicdevice)器件实现抗干扰电路的方法。仿真分析和应用结果表明:该电路能有效地抑制声波和蚊虫等带来的干扰,明显地提高了电路的抗干扰能力,保证了测试结果的可靠性和精确性。     

一种单线阵CCD立靶系统参数的标定方法

单线阵CCD立靶相对其它立靶方法而言具有结构简单、成本低等优势,而系统参数的准确标定是测量精度的保证。针对该立靶测量系统,通过建立标定模型确定了影响测量精度的各系统参数,包括镜头主点,激光器位置,相机的倾角、焦距和原向反射膜高度。将整个系统参数看做一个黑盒模型并进行整体标定,只需考虑黑盒的输入和输出端,根据CCD相机所接收到弹丸双投影点的位置计算弹丸的坐标。实验结果表明在靶面大小1m×1m时,理论计算值与实际放置模拟弹丸之间的偏差小于5mm。     

声速剖面对深海远程声脉冲结构的影响

利用东印度洋和南海海域进行的深海远程声传播实验数据,比较分析了声道轴附近深度发射的声信号在两个海域不同声速剖面结构下的远程传播损失和脉冲时间到达结构。通过对比观测发现,两海域的深海声传播损失特性存在一定的差异,声脉冲时间到达结构差异性显著。首先,在东印度洋实验中观测到潜标垂直阵同一接收距离上,靠近声道轴传播的声能量较大,且声道轴附近声速较小但沿其传播的声信号却最先到达,而偏离声道轴传播的声信号延后到达,在整个接收深度上呈现出声道轴附近接收波形早于其他深度到达的分支结构,这与南海典型深海环境下的脉冲时间到达结构存在显著差异。其次,结合深海声道的参数化数学模型,分析了声速剖面对远程脉冲传播时间到达结构的影响机理,并理论解释了两个海域实验中观测到的脉冲声信号时间到达结构现象,其形成原因在于深海声道中决定声速剖面结构的声道轴系列参数的差异。该研究结果对通信声呐在不同海域深海远程环境下的应用具有一定的参考意义。     

X射线衍射仪固有角度刻度误差对点阵参数计算精确度影响的研究

本文研究粉末衍射仪客观存在的固有角度刻度误差导致的测量角度变化对点阵参数计算精确度的影响,它理论上代表着各台衍射仪(不同实验室)所得到的点阵参数的一致性的极限.具体方法为利用多个带有角度随机误差的多晶硅计算谱,模拟某种制造精度的多台衍射仪的测量结果,并使用三种方法进行点阵参数的拟合计算,从而进行分析.     

用正四棱锥形阵对声目标定位研究

文章结合声阵列在智能雷系统中的应用，提出了用立体五元声阵列对声目标进行定位，将智能雷中用于预警的传感器也参与到定位阵列中来，这样就在不增加传感器的条件下实现了市体阵列对声目标的定位。文章推导了定位公式和误差公式，并对结果进行仿真分析，与平面阵相比取得了较好的效果。不但提高了精度还降低了声阵列的盲区。     

声矢量阵宽带目标波束域变换广义似然比检测算法

为了解决水下声矢量信号处理中的宽带目标被动探测问题, 提出了一种波束域的检测算法. 该算法借鉴人眼对空间谱的检测原理, 对波束域数据进行广义似然比检测. 首先结合干扰抑制问题和矢量环境噪声场特性, 探讨了波束域变换矩阵的设计准则, 并推导了解析解的形式; 然后在假定已知不含目标波束个数的情况下, 构建了波束域的概率密度模型, 并对模型中的未知参量进行最大似然估计, 进而给出了广义似然比检测器的形式; 最后应用信息论准则, 给出了不含目标波束个数的估计方法. 理论分析与仿真实验表明, 该算法在强目标干扰, 以及背景噪声功率谱起伏、时变等环境下, 始终具有更好的系统增益和恒虚警率特性. 湖上试验的结果进一步验证了算法的有效性.     

不同权矢量下水声低频相控垂直阵远程探测性能的研究

理论分析水声低频相控垂直线阵不同权矢量远程探测性能并仿真研究。文中首先依据绝热简正波理论,导出相控垂直线阵远程探测的声传播理论模型。在此基础上,给出了相控阵权矢量与目标参数估计方差理论下限Cramer-Rao界(CRB)之间的对应关系。其次,利用KRAKEN软件求解仿真环境下波动方程的本征值和本征函数,数值计算比较相控阵七种发射权矢量下远程探测效能。结果表明,相控垂直阵在发送1号模权矢量时,具有较优的远程探测性能和参数估计方差下限。     

Non-uniformity correction of infrared focal plane array in point target surveillance systems

We discuss the influence of non-uniformity and non-uniformity correction on point target detection in infrared surveillance system, and propose a non-uniformity correction approach which is based on signal intensity and sensor characteristics. Theoretical models are used to derive the combined effect of background clutter, sensor random noise, target, non-uniformity and correction error on the signal-to-noise-and-clutter ratio. From our analysis, it can be noted that background clutter intensity is successively modulated by sensor non-uniformity and non-uniformity correction, while sensor random noise is modulated by the non-uniformity correction process only. Furthermore, background clutter and sensor random noise are the key factors that affect the performance of a surveillance system, when it is used to detect point targets. The method presented in this paper takes all of the above into account, moreover, it considers the difference between scanning and staring focal plane array. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

声音目标被动定位算法的野值分析

阐述了基于四元平面十字阵的声音目标被动定位的原理.利用目标与基阵平台分布在不同平面的特点,采用简单的平面阵实现目标的三维定位,简化了布阵的复杂性.针对基于四元平面十字阵的声音目标被动定位算法,分析了野值产生的原因,并研究了水平方位角、垂直俯仰角、时延估计误差度、目标距离、基阵尺寸等因素对野值产生的影响.     

不等间距非直线三元阵在水声平面声源被动定位中的应用

根据实际实验环境和布放需求,在对称直线阵被动定位基本理论基础上,推导了不等间距非直线三元阵进行水声被动定位的精确显式公式,将非直线阵形误差角用于修正测距、测向过程,并采用平均法和卡尔曼滤波法对实测数据的中间处理结果和最终结果进行后置处理。海上试验结果验证了算法的正确性,在近距离有效范围内取得较为满意的目标定位结果。     

移动平台超短基线阵实现水下目标高精度定位

针对自主式水下航行器如AUV (Autonomous Underwater Vehicle)等水下移动平台,提出了一种超短基线多元阵的快速收敛的高精度声定位方法。通过对比超短基线多元阵定位误差的克拉美罗下界,对阵型结构和阵元数目进行了优化,确定优化的阵列为9元立方阵;融合移动平台行进过程中的多次定位结果,进一步降低定位误差;并利用梯度下降法实现平台轨迹优化,使得系统最快收敛到需要的定位精度。仿真结果表明,在1000 m距离内,利用优化轨迹可以将定位均方根误差快速收敛至预设的0.2%以内.此外,对于海试实验采集数据的目标定位结果显示,对距基阵约700 m及400 m的目标,5元阵定位标准差相较4元阵缩小了约2 m及1 m,验证了多元阵定位方法在实际海洋环境中的有效性.     

大孔径声全息密集阵列的阵元数量去冗余方法

大孔径密集声全息阵列是实现对非平稳噪声成像的有效手段,通过现场快速成像可以掌握声场分布的动态特征。增加声阵列的孔径和阵元密度是提高近场声全息成像性能的主要措施,但随着声阵列阵元数量的增加,声压采集数据量增大,全息运算速度降低,全息成像动态性能下降,不利于现场即时成像分析。研究表明,在一定信噪比条件下,盲目增加阵元数量并不一定能提高近场声全息性能,为此,本文针对密集声全息阵列的阵元数量冗余问题进行研究,提出最优阵元数量估算方法,并采取去冗余处理。本文仿真和实验验证表明:针对一定信噪比条件下的密集阵列去冗余方法实际有效,可以在不降低近场声全息成像性能的前提下,降低运算量,提高全息成像速度,对于非平稳噪声的现场声全息成像测试具有实用意义。     

多层介质中超声相控阵声场仿真*

由于良好的声束偏转与聚焦特性,超声相控阵已经广泛应用于多层固体介质的缺陷检测。当超声束经过多层介质时,由于反射、透射以及模式转换的存在,多种声束存在于这种结构中,使得声场分析变得复杂。为了提高多层介质检测的准确性,有必要对超声声场的分布规律进行深入地了解。该文结合高斯声束等效点源模型以及射线追踪法,给出了相控阵声源在多层固体介质中激发声场的仿真方法,并且模拟计算了一维线型相控阵在楔块-铝-黄铜-钢四层固体介质中的辐射声场。通过对不同延时法则的计算,实现了声波在这种复杂介质中的偏转与聚焦,进而研究了不同焦点处聚焦声场的分布。结果表明:相控阵方法能使聚焦点处的声场幅值增大,能量集中,提高了检测分辨率;不同聚焦点处声场聚焦效果不同,实际检测时应根据检测区域结构及位置特点,合理放置相控阵换能器。与瑞利积分法的比较表明,该文的仿真方法适用于多层介质相控阵声场的计算。     

匀加速运动声源的声场建模及其数值算法研究

针对匀加速运动点声源的声场特性与其运动状态密切相关这一问题,提出匀加速直线运动状态下点声源的声场计算方法。利用此方法建立了匀加速直线运动时点声源的声压模型,对模型中的关键参数声矢量R进行数值解析,并对声压进行数值分析仿真,得出匀加速直线运动时固定接收点的声压数值计算方法。用此方法对固定接收点位置的匀加速点声源声压进行声场建模,结果表明:在声源接近接收者一定距离以后,声压明显增大;在此距离之外,距离对声压的影响不大。