车载光电侦察系统目标定位及误差分析

车载光电侦察系统在目标定位过程中,由于光电平台、惯导系统的工作方式及安装位置差异,在建立光电平台坐标系、惯导系统坐标系、本地坐标系、地心坐标系、基于参考椭球的经纬度表示等一系列坐标系基础上,推导出目标定位模型,计算出目标的经纬度和高程,实现对目标的精确定位。通过模型对光电侦察系统的主要误差源进行分析和试验仿真,结果表明该模型能够保证对目标定位精度的要求。外场实验结果表明:系统目标定位精度优于15 m。     

基于合作靶球的视觉传感器外参标定方法

视觉传感器的外参标定旨在建立视觉坐标系与外部标准坐标系之间的关系。设计了视觉测量合作靶球以实现视觉测量与仪器测量之间的合作测量。通过将视觉测量合作靶球与激光跟踪仪靶镜相互替换获取公共点在视觉坐标系和外部标准坐标系下的坐标,并利用公共点在两坐标系下的坐标对目标函数进行非线性优化,获得视觉传感器外参数最优解。视觉测量合作靶球的设计将靶标、光源和球形外壳相融合,以满足与跟踪仪合作靶镜的互换性和球心可测的需求。对外参标定过程中的误差传递进行了分析,并通过仿真优化标定精度,以及实验验证该标定方法的精度。结果表明,该方法的外参标定精度可达到0.036mm,能够实现直接、灵活、高精度的公共点数据获取。     

提取标记点中心在子孔径拼接检测中的应用

子孔径拼接干涉仪中子孔径定位精度难以在大行程范围内得到保证,为此本文提出了基于提取标记点中心定位子孔径的拼接方法。以标记点的中心坐标为标记点坐标,根据标记点在两子孔径局部坐标系下的坐标计算两子孔径之间的坐标变换,将所有子孔径数据坐标变换到统一坐标系下,利用机械误差补偿算法拼接出全口径面形。在搭建的拼接检测系统上实现了外径468 mm的平面镜抛光过程和最终的全口径面形测量,加工过程中的测量结果为面形误差修正提供了准确的数据,保证了最终全口径面形误差RMS快速收敛到35 nm。实验证明,基于提取标记点中心的子孔径拼接检测能放宽对机械定位精度的要求,有效检测大口径光学元件面形。     

重离子治癌装置治疗室与其机器人坐标系的统一

治疗室与其机器人是重离子治疗装置（HIMM）精准治疗系统的重要组成部分，为了提升重离子放疗过程中患者摆位的精度和效率，研究一种使用激光跟踪仪和其配套软件SA将运载治疗床的机器人基座坐标系与治疗室坐标系统一的方法，通过图形拟合的方法确定了标定点在法兰盘坐标系中的坐标；通过数学模型的搭建完成了机器人法兰盘坐标系和基座标系之间的坐标变换；利用SA软件中最佳拟合算法求出了治疗室坐标系与机器人坐标系之间的变换矩阵，完成了坐标系的统一。在HIMM中的实际应用表明，坐标系的统一方法的使用不但简化了标定点在法兰盘中心坐标系中坐标的标定，简化了法兰盘中心坐标系和基座标系转换的计算过程，而且标定精度良好、效率更高，更加符合重离子精准治疗系统及其他工业应用。     

高功率激光装置打靶精度测试技术

 多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用,提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标,建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系;通过打焦斑靶,建立焦斑模板,采用套模板的方法,读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标;由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系,求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标,计算得到激光打靶精度,分析打靶精度测试结果的不确定度,从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。     

基于姿态测量的光电桅杆侦察方法

描述了一种用于桅杆式光电系统的侦察定位方法,采用单一陀螺和双轴倾角传感器组合,替代三轴正交的陀螺仪,对光电设备进行姿态测量;结合惯性导航设备获得的大地北向、激光测距机获得的目标相对距离、卫星定位设备获得的本地坐标,通过坐标系转换,能够准确获得目标的大地坐标。试验结果表明:通过该方法获得的系统定向精度达到0.3 mil,目标的定位精度优于10 m(CEP)。     

两轴四框架光电稳定平台的稳定解算

光电稳定平台常采用两轴四框架的结构形式扩大稳定跟踪范围和提高跟踪精度,内外框架之间由于机械结构连接产生耦合,为建立稳定解算方程,分析两轴四框架光电稳定平台的工作原理,通过各框架转轴坐标旋转关系,利用转移矩阵,推导出稳定解算方程和甲板坐标系的角位移解算公式,在典型工程实际条件下,比较公式计算的理论值与直接利用测角量累加值...     

基于宏微复合标定的跨尺度零件测量方法

为了实现对跨尺度零件微小结构的尺寸精度和定位精度的同时测量,提出一种基于宏微复合标定的测量方法。建立不同尺度传感器组合式测量的标定模型,利用变焦扫描显微系统测量零件微尺度特征,利用双目系统测量定位显微设备,从控制坐标转换精度的角度设计加工特殊的标定块,将其作为跨尺度中转坐标系,标定变焦扫描显微重建点云坐标系与测头坐标系的空间转换关系,从而将局部测量点云统一至一个数据集中以完成所有局部区域的整体拼接。与理论模型对比分析,所提测量方法的各孔圆心坐标分布圆度误差为0.0438 mm,平面度误差为0.0252 mm,对喷注器各孔位姿的点误差值小于0.029 mm,孔轴向误差小于0.1140°。与面结构光传感器重建结果对比分析,所提模型能够在保证高精度重建三维形貌的情况下,更加正确地获取跨尺度零件的尺寸和位置。     

机载光电观瞄系统的瞄准线指向线性运动补偿方法

为方便操作员快速捕捉并瞄准目标,提出一种适用于机载光电观瞄系统的线性运动补偿方法。该方法借助地面目标相对载机在初始东北天坐标系下的速度矢量进行分解,得出目标相对光电系统在惯性坐标下的角速度,并根据解算出的角速度值实时进行伺服补偿,驱动光电转塔于手动模式下,当操作员不操控光电转塔时,系统的瞄准线能够自动地指向地面目标区域。该方法已在某型无人机用光电观瞄系统挂飞试验中进行了验证,结果表明:在电视观瞄具的小视场（0.70.5）下,地面目标点、瞄准线指向点相对载机点的张角在方位和俯仰方向均小于该视场的1/6。     

机载光电平台目标交会定位

根据直线交会测量原理,构建了机载光电平台目标定位数学模型。首先建立5个坐标系,确定了坐标系之间的变换关系,在地心直角坐标系下,根据光电平台观测目标的方位和俯仰角度参数,结合飞机的位置和姿态测量参数,通过坐标变换确定从光电平台到目标之间的观测直线方程。选择一组目标观测直线建立目标交会测量目标函数,根据最小二乘原理,建立关于直线交会点坐标的线性方程组。解出直线交会点的三维坐标并根据从地心直角坐标系到大地地理坐标系的变换关系,计算目标的大地经纬度和高程坐标,通过样本数据进行交会定位精度实验。实验结果表明,本文方法定位结果和实际测量数据接近,经度误差为0.65",纬度误差为0.82",高程误差为5 m,验证了本文方法的准确性。本文方法有效可行,对机载光电平台目标定位具有实用价值。     

Novel coordinate system for Gaussian beam reflection

A novel coordinate system for Gaussian beam reflection has been proposed in this Letter. Reflection from a spherical mirror is used to describe the novel coordinate system. One single segment of a general resonator is chosen to describe coordinate rotation in detail. Nonplanar ring resonators are chosen to show the application of the novel coordinate system. This novel coordinate system has been proved by two simple experiments and the problem existing in using the traditional coordinate system has been pointed out. This novel coordinate system is valuable for not only the designing of laser resonators but also Gaussian beam propagation analysis.     

A new coordinate condition in general relativity

In this paper, a new coordinate condition in general relativity is proposed. This coordinate condition is just Euler's equations of the harmonic map theory. It is shown that in case of rectangular coordinates our coordinate condition reduces to Fock's harmonic coordinate condition. Using this new coordinate condition the different spherical symmetric solutions of the Einstein equations are discussed. The axisymmetric case is also investigated.     

对气象常用坐标系中位涡形式的探讨

气象常用垂直坐标系中的位涡方程及位涡形式是位涡理论及位涡诊断技术的基础.本文依据坐标转换的观点,分别用两种不同的方法推导出等压坐标和等熵坐标中的位涡方程及相应的位涡表达式.一是从三维矢量运动方程出发,由三维涡度方程、连续方程和热力学方程推导位涡方程;二是直接从等压坐标和等熵坐标中的标量运动方程组出发推导位涡方程.结果表明,用两种方法所得到的等压坐标中的位涡方程和位涡表达式形式有所不同,而等熵坐标中用两种方法所得到的位涡方程和位涡形式相同.对垂直坐标系的物理本质分析表明,采用第一种方法时尽管矢量运动方程中的 关键词： 位涡 坐标转换 等压坐标 等熵坐标     

舰载光电经纬仪预测跟踪技术研究

研究了舰载光电跟踪设备的稳定跟踪技术,提出了一种基于机动平台预测跟踪方案.利用坐标转换将前几帧合成角数据转换到大地坐标系,并利用合成角轨迹预测当前帧合成角数据,然后将预测结果转换到甲板坐标系,实现了机动平台的稳定跟踪;给出了该预测结果与在甲板坐标系直接预测结果的比对,证明该预测技术更为精确,有利于实现机动平台的稳定跟踪.     

亚碲酸铅玻璃微结构的Raman光谱研究

测定了亚碲酸铅玻璃的常温及高温Raman光谱。实验表明随着PbO浓度增大,亚碲酸盐玻璃中的四配位与三配位结构单元之间存在转化关系,体系总体非桥氧数增加。当加入的PbO摩尔浓度增大至50%后,四配位结构单元密度相对较少,这时玻璃结构中主要以三配位结构单元形式存在。同时还测定了40PbO·60TeO2玻璃的升温Raman光谱,观察到四配位结构单元桥氧、四配位结构单元非桥氧以及三配位结构单元非桥氧对称伸缩振动的谱峰由于温度升高引起的结晶化过程导致向高频移动,谱峰变得尖锐,强度增大。熔点后,Raman光谱出现展宽效应,强度降低。在玻璃处于熔化状态下,四配位中的微结构单元会进一步向三配位转化,熔体内部微结构单元含量会相对平衡。     

生物有机大分子中血红素铁可见光谱特性

在实验的基础上 ,对单体血红素、血红蛋白、细胞色素C、过氧化物酶等的可见光吸收光谱进行了比较与分析。生物有机大分子中血红素铁的第五、第六个配位键影响了该有机大分子的可见光谱的特性 ,使吸收峰的形状、位置发生变化。血红素b中铁的第六个配位键的形成使二价铁血红素在红光区有二个吸收峰 ,此时铁原子处于低自旋 ,相对较稳定 ;而在无第六个配位键的高自旋二价铁状态下 ,血红素在红光区表现出只有一个大吸收峰 ,分子处于活泼态。铁第五、第六配位键的状况对含血红素有机物吸收光谱的影响主要是通过改变铁在卟啉环平面上的空间位置和自旋状态等 ,从而改变整个血红素的电子状态所致。血红素的这些光谱特征有利于对含血红素生物有机分子的性质、功能、稳定性等的研究     

机载光电平台目标定位与误差分析

根据机载光电平台的特点,建立了6个坐标系统,进行了8次线性变换,构建了从光电平台成像系统像面坐标系到大地地理坐标系的目标定位数学模型。计算了目标在大地地理坐标系的经纬度和高程坐标,分析了各种测量参数对目标定位精度的影响。通过建立误差模型和仿真数据进行目标定位实验,采用蒙特卡罗方法统计目标定位误差。实验结果表明,载机经纬度误差、载机姿态角度误差及光电平台指向角度误差是影响目标定位精度的主要因素,其中载机经纬度误差直接传递到目标定位误差,载机姿态角度误差和光电平台指向角度误差大体上以10-4～10-2比例作用到目标定位误差。本文方法有效可行,对机载光电平台目标定位具有实用价值。     

基于单数码相机的三维视觉测量数据拼接方法

针对大型物体三维形貌视觉测量,提出了一种新的视觉测量三维数据拼接方法。以一台高分辨率数码相机作为全局测量设备,在测量过程中固定不动,并以数码相机坐标系作为全局坐标系。视觉传感器流动到不同位置对物体各子区域进行测量,获得局部坐标系下的三维数据。以一平面靶标为中介将视觉传感器在各位置的局部坐标系统一到全局坐标系下,从而将三维数据统一到全局坐标系下,完成三维拼接。该方法无需在被测物上贴标记,因此适用于任何材质的被测物,且消除了拼接累积误差。实验结果表明,该方法相对拼接误差为0.076%。以Venus石膏像为被测对象,视觉传感器对其三个局部区域进行测量,给出了局部测量结果及拼接结果。     

Coordinates with Non-Singular Curvature for a Time Dependent Black Hole Horizon

A naive introduction of a dependency of the mass of a black hole on the Schwarzschild time coordinate results in singular behavior of curvature invariants at the horizon, violating expectations from complementarity. If instead a temporal dependence is introduced in terms of a coordinate akin to the river time representation, the Ricci scalar is nowhere singular away from the origin. It is found that for a shrinking mass scale due to evaporation, the null radial geodesics that generate the horizon are slightly displaced from the coordinate singularity. In addition, a changing horizon scale significantly alters the form of the coordinate singularity in diagonal (orthogonal) metric coordinates representing the space-time. A Penrose diagram describing the growth and evaporation of an example black hole is constructed to examine the evolution of the coordinate singularity.     

基于船姿测量的舰载光电经纬仪视轴稳定方法研究

利用船姿测量仪和光学编码器测出视轴稳定初始时刻的纵横摇角度和经纬仪方位俯仰角度,通过坐标变换技术将稳定点从甲板坐标系转换到大地坐标系中.实时测量由舰船摇摆引起的纵横摇角度变化量和编码器角度变化量,计算出视轴稳定点在大地坐标系中的偏离误差.利用伺服控制系统有效地补偿该误差,由此达到舰载光电经纬仪视轴稳定的目的.实际舰载跟踪试验证明了本文设计的视轴稳定系统准确度高,能够较好地隔离船摇对经纬仪视轴稳定的影响.