潜望式观瞄系统的瞄准轴系误差分析与调校

瞄准轴系影响到潜望式观瞄系统的测角精度。根据潜望式观瞄系统的典型光机结构,分析引起瞄准轴系误差的来源,采用矢量反射和旋转原理建立数学模型,给出方位轴、俯仰轴、瞄准轴和反射面误差对瞄准轴系的影响关系。同时,确定了与之相应的调校技术方案,明确了调校过程中的每一项控制要点,给出了联调与检测方法。通过实际产品调试验证,瞄准轴系精度可达0.1 mrad。     

折轴望远系统光学传递函数测试中像分析器的扫描方向

在测量具有潜望高和俯仰观察功能的折轴望远系统的光学传递函数时，往往要求获得任一视场处的子午和弧矢两个方向的ＭＴＦ，那么由正交刀口构成的扫描器必须沿着恰当的方向扫描。本文提出了用旋转像分析器的方法来解决这种复杂系统的ＭＴＦ测试，同时给出了扫描器的转角与望远系统折轴角和视场角的大小关系，以供实际工程设计及测试时参考。     

光学体视测距机放大率差

<正> 一、概述一般双目观察仪器,左右光学系统放大率的允差△Γ/Γ=1.5～2%左右(△Γ为左右系统放大率差,以下简称放大率差,Γ为放大率),而光学体视测距机左右光学系统放大率差,从测距精度提出的要求,一般为0.5%,较一般双目观察仪器严格得多。要求严格的原因主要是为了保证测距精度。在测距时,将测标和目标进行深度上比较,测手总是让目标象和测标象之间有一定的方向角间隙,以比较两者的远近,所以,有放大率差存在的测距机总是不同程度地存在着测距误差。体视测距机有测标系统,观察系统(也叫主系统)等,有共光路的光学零部件和非共光路光学零部件之分。我们这里所说的放大率差     

基于机器视觉的轴偏角归一化检测系统

在复杂的测控、发射、跟踪等系统的制造和使用中，分系统或部件间的安装位置偏差会影响控制、跟踪、发射的精度和系统其他指标测量结果的准确性，因而需要进行测量和校正。提出了基于视觉图像定位光斑中心的轴偏角测量方法，并基于LABVIEW虚拟仪器平台构建了机器视觉测角系统。以某大型武器系统为测试平台，对不同属性的轴(如发射轴、瞄准轴、激光指示器轴、制导中的测量基线等)进行归一化测量和校准，得到了满意的效果。     

提高距离准测率的激光轴同步偏转控制技术

针对手动跟踪设备激光测距机对空中运动目标距离准测率低而难以建立目标航路的问题,提出了一种激光轴同步偏转控制技术。用摄像机摄取目标图像,并由图像处理器求出跟踪误差,控制测距机中的某些小型零部件偏转,同步改变激光发射和接收光轴,有效补偿跟踪误差,以达到提高距离准测率的目的。详述了激光发射和接收光轴变化的原理和计算方法以及激光发射与接收轴同步偏转控制技术的原理和实现方法,分析了使用该技术对跟踪仪性能的影响,介绍了室内台架试验和室外跟踪试验的试验情况,并由试验结果得出了在手动跟踪设备采用本技术后距离准测率可明显得到提高的结论,具有较高的应用和推广价值。     

高精度嵌入式超声波测距系统的研究

为了提高超声波测距精度,分析了超声波测距的原理,针对影响超声波测距精度的主要因素——环境温度,回波时间,从软件和硬件上提出了解决方法。软件上通过进行修正不同温度下的传播速度以达到消除温度对测距精度影响的效果;硬件上设计升压驱动发射电路、由仪表放大器组成的信号幅度补偿电路和双比较器构成的回波检测电路以改善提高超声波质量和更好确定传播时间。经验证,该系统能够实现较高精度的测距。     

静电聚焦同心球系统的成像电子光学 B章：近轴横向色差与几何横向球差

在A章基础上,进一步研究两电极静电聚焦同心球系统的轴上点电子光学横向像差。研究表明,对于成像电子光学系统,由光阴极发射的电子所形成的图像弥散,其轴上点的图像弥散由近轴横向色差与几何横向球差两部分组成,这证明了在静电聚焦同心球系统中,阴极透镜的二级近轴横向色差即Recknagel-Apцимович公式普遍成立。研究了宽电子束与细电子束之间轴上点横向像差之差异,最后讨论了两电极同心球系统向近贴聚焦系统过渡的特例。     

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。     

颠簸摇摆引起的车辆测速误差分析

分析了车辆颠簸摇摆时单光束测速系统的测量误差,提出了一种基于Janus配置的激光测速系统。该系统由两个单光束系统组成,安装于车辆底部,分别向车头和车尾方向以相同的倾角发射同频激光束,测量各自散射回波的多普勒频移,根据两多普勒频移和发射倾角得到摇摆角的值,进而求得车辆运行速度。理论分析和仿真结果表明:单光束系统的测速精度受光束的发射倾角、车辆摇摆角以及车辆垂直方向的速度影响较大;Janus系统对车辆的颠簸摇摆不敏感,可得到较高的测速精度,颠簸起伏速度为0.3m/s,当摇摆角为16°时,误差小于0.5%。     

有热配合的激光/前视红外测距机

本发明论及一个由前视红外(FLIR)系统和激光系统组成的设备,前视红外系统用于目标定位和识别,激光系统用于测定目标距离。过去,典型的测距仪系统有一个相干辐射源,如Nd:YAG激光器,它所产生的脉冲能量发射到目标上,经目标反射,然后在发射点接收。整个传输时间可用来测量目标距离。测距机一般是用热成象传感器,例如前视红外,提供的信息来对准目标。以前的装置存在的问题很多,尤其是在恶劣气侯下,Nd:YAG测距机发射的能量     

脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响

针对脉冲激光近程探测系统平面目标特性影响测距分布的问题,推导了平面目标脉冲响应方程和脉冲激光回波方程,分析了不同平面目标倾斜角、激光发射发散角和激光发射脉宽对激光回波展宽的影响.基于脉冲激光回波方程和恒阈值时刻鉴别方法,推导了平面目标的测距概率密度函数解析式,并理论仿真分析了不同平面目标倾斜角、激光发射功率、激光发射发散角及阈噪比对测距统计特性分布的影响.运用蒙特卡罗算法进行全波形模拟测距实验;搭建脉冲激光测距实验环境,进行20 m测距实验.实验结果表明:理论仿真、蒙特卡罗模拟实验与实际实验的测距概率密度分布基本一致,随着平面目标倾斜角的增大,测距均值和测距方差增大;当倾斜角度为0°,20°,40°,60°时,回波信噪比高于阈噪比,测距分布呈现高斯分布;当倾斜角度为70°时,回波信噪比低于阈噪比,分布不再呈现高斯分布,呈现上升沿缓下降沿陡的分布特性.研究结果为研究目标平面特性对脉冲激光探测测距分布的影响提供了理论依据.     

超声测距变结构控制系统的研究

本文在超声测距系统中采用了变结构控制理论，根据所测物体的反射界面和介质性质，自动调节超声波发射换能器的功率，建立了超声测距系统的数学模型，对系统方程进行了理论分析，研究了变结构控制系统的设计方法，并结合应用实例，对钻井法凿井用超声波测井仪中超声测距系统进行了计算机仿真，并在实验室进行了实验。     

基于双CCD的滚转角测量方法研究

提出了一种基于双CCD的滚转角测量方法。测量系统包括两部分:移动部分由通过连接杆连接的两个CCD组成,连接杆固接在被测物上;固定部分包括光源、光开关和两个光学准直器,可以得到两路分别以一定角度相交入射到两个CCD上的准直光束。被测物发生滚转变化时,两CCD也同步变化,通过投射在其上的两个光斑位置变化,可求解出滚转角变化。MATLAB仿真证明被测物的各平动变化对滚转角测量无影响,在200″范围内的俯仰和偏摆变化,引起的滚转角测量误差不超过1″。搭建了滚转角测量实验系统,并与HP5529A双频激光干涉仪测量结果进行比对。测量结果表明,在1000″的测量范围内,系统滚转角测量偏差最大不超过1.5″。     

光学内反射角度传感器信号检测部分设计

随着科技的飞速发展,小角度测量技术的准确度及精度得到了很大的提升.常用的测角装置如激光干涉仪、光电自准直仪等体积庞大、造价昂贵且较难组成多维的测角系统,因此很少用于高精度的在线测量.而教授Huang P.S.提出的内反射测角法经后人不断的完善发展,具有精度高、成本低、易于组成二维测角装置的特点.本文基于光学内反射测角原理,进行二维内反射测角装置相关设计并对转换测角程序进行验证.     

柱面光栅角度分度系统精密轴系的设计

设计分析了柱面光栅精密角度分度系统中的主轴轴系,阐述了角度分度系统中双轴轴系的设计原理及结构组成,给出了相应的双轴零位对准方法及主轴角度分度测量方法。轴系经安装调试后,得到了当主轴转动一个周期时柱面光栅角度分度实验数据输出曲线。实验结果表明,该轴系达到了所要求的测角精度和分辨率。     

基于合作目标的激光水下定位

为了准确获取水下运动目标的运动轨迹,提高测量的数据率,提出了一种基于合作目标的激光水下定位方法。通过在被测目标上加装合作目标,利用合作目标的全反射特性,实现了脉冲式激光水下测角与测距的功能。介绍了激光水下定位的方法和系统组成,给出了水下定位的数学模型及测量结果。模拟实验结果表明,该方法具有一定的工程应用价值。最后,结合工程应用,对激光水下定位需要解决的一些实际问题进行了分析。      

外场多光轴瞄准偏差测试的基准光轴建立方法

提出一种针对外场真实环境下可见光、激光和红外多光轴瞄准系统瞄准偏差测试的基准光轴建立方法.采用精密大地测距、测角技术获得观测仪器站址坐标、基准光轴方向和靶标中心位置,通过对标定靶标上的中心点作测距和测角观测,并对基准光轴方向大气折射和地球曲率引入的误差进行改正,获得基准光轴、激光和红外系统在靶标上的精确位置.理论分析和实际测试结果表明,该方法具有理论严密、测量准确度高、工程上易于实现的优点,在2 km范围内基准光轴误差小于4.5″,完全满足多光谱多光轴动态瞄准偏差测试中基准光轴准确度的要求.     

两轴周视光电跟踪天际线焦平面像的解析表达

鉴于动基座周视光电跟踪系统的基座俯仰和横滚角会造成天际线在红外焦平面阵列上所成的像不再与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影平行,建立了动基座两轴周视光电跟踪系统的五自由度数学模型。重构了包含目标信息的天际平面在大地坐标系下的方程,推导得出了天际线在焦平面阵列上成像的解析表达式,并将其与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影表达式进行了对比。天际线焦平面阵列成像的解析表达式可为目标可测、天际线不可测情况下,沿像的方向向量及其正交方向进行方位、俯仰补偿及目标方位解算提供理论前提。     

基于温度补偿的超声波测距系统设计

基于温度补偿的超声波测距系统设计由AT89S51单片机、发送电路、接收电路、温度补偿电路和显示电路等5部分组成。通过实验对温度、距离衰减及时间差测量进行补偿,利用超声波反射特性对障碍物进行测距。实验结果表明：系统性能稳定,测距精度高,环境适应性更强在超声波测距范围内,最大误差不超过2CM。     

一种高精度测量坦克炮塔动态转角的方法

坦克炮塔相对底盘转角的测量精度直接决定了稳瞄系统与惯导系统的精度。目前,国内的主战坦克所配备的坦克炮塔,其相对底盘的转角测量装置的测量精度低,仅解决坦克车体的转向问题。针对稳瞄系统与惯导系统对坦克炮塔相对底盘转角的精度要求问题,提出了一种由光电定位系统、机械传动系统和旋转变压器组成的动态高精度测角装置,介绍了其工作原理和工作过程,对该测角装置进行光电自准直标定并对误差进行理论分析,最后通过上车实验证明该测角系统能够满足实际需求。实践证明:该测量系统能够在通电瞬间确认位置,具有绝对零位记忆功能,其测角精度为42。