基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从（4.90.2） mm校正至（0.30.1） mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。     

大口径细光束自准直测量系统的误差源分析

为了满足自准直系统的高精度要求,同时扩展其适用范围,以便更好地应用于科学研究,在光学自准直原理的基础上,针对大口径细光束的自准直系统进行研究,并对其误差源做了深入分析.对入射光束发散度引入的误差、CCD离焦误差、光学元件姿态引入的误差、反射镜平面度误差、准直系统瞄准误差以及原理误差这六种主要的误差源做了定量分析,同时对外界环境条件引入的误差进行了定性分析.通过对上述误差的定量与定性分析,可以直观地观察各误差源对系统精度产生的影响,为后续大口径细光束自准直系统的设计提供了重要的理论支持.     

空间相机系统自准直传函测试方法及应用

调制传递函数（传函）测试是空间相机研制过程的重要环节,常规传函测试需要用到平行光管。自准直传函测试方法是一种不依赖于平行光管的系统传函测试方案。首先介绍了自准直传函测试系统的原理和搭建方案。其次对比了平行光管测试的过焦曲线和自准直传函测试的过焦曲线,发现该系统对焦面离焦敏感程度不亚于平行光管,得到该系统可以用于判定焦面位置正确性的结论。再次分析了自准直靶标条纹经过平面镜反射后偏转的现象,该现象将引入测试误差。给出了偏转角的数值计算公式和条纹偏转对传函值影响的计算公式。针对离轴系统对偏转角敏感的问题,给出自准直靶标的设计方法。利用该方法可以将靶标条纹偏转造成的传函测试误差降至可以忽略的量级。然后讨论了采用自准直传函测试方案时相机探测器与测试靶标的拼接,分析了探测器滤光片对焦面位置的影响,提出了探测器与靶标共焦面的设计及拼接方案。最后总结了该测试方法在某型号相机的实际应用,为自准直传函测试方法在后续系统的应用打下基础。     

基于矢量运算的光电自准直系统建模研究

针对光电自准直系统现有简化模型的局限,研究了一种基于矢量运算的的建模方法.以矢量运算理论为基础,通过对分划板任意点经光电自准直系统成像进行一般性分析,建立了分划板点坐标、平面镜转角与回像点坐标相互关系的数学模型,并提出了理想自准直系统的概念.通过数值仿真,分析了回像轨迹与平面镜转角的关系以及简化模型的原理性误差.根据分析的结论,进行了激光自准直实验验证.文中建立的模型对于大范围、高精度的光电自准直系统设计、误差分析与补偿具有一定的指导意义.     

一种空间相机焦距的自动温度补偿系统

温度因素造成空间相机离焦,使相机的焦面不在最佳摄像范围内,为了实现焦面的自动控制,保证相机的成像质量,提出了一种空间相机焦距的自动温度补偿系统。首先,详细分析了目前相机焦面的补偿策略,针对其缺点和不足提出一种改进方法;其次,介绍了该系统的构成、设计及其工作原理;最后,对其进行了实验验证。实验结果表明:离焦量可以控制在10μm以内,焦面的调整误差不大于1.3μm,温度水平控制满足系统设计要求。提出的空间相机焦距的自动温度补偿系统可以实现自动控制相机温度水平、自动计算相机的离焦量、自动控制相机的焦面,满足相机工作时焦面处于最佳摄像范围内的要求。     

光电自准直系统的建模方法研究

针对现有自准直模型包含系统信息量有限的不足,提出了一种基于厚透镜对光线变换的建模方法.以应用光学中厚透镜对光线变换的理论为基础,结合矢量运算和坐标系旋转方法建立了光电自准直系统数学模型.通过数值仿真,对模型中包含的平面镜的转角、透镜的厚度、焦距及表面曲率半径、光源和探测器位置等系统主要参数对光电自准直系统的成像影响进行了分析,并通过对像点几何中心的提取,分析了透镜成像畸变对光电自准直系统测量精度的影响.文章建立的模型,为系统参数的提取和优化、分析像点轨迹变化的影响因素以及自准直测量误差的分析和补偿提供了理论支持.     

提高实时调焦伺服系统性能的一种新方法

对二元光学元件激光直写设备实时调焦伺服系统的要求与实现方法进行了较为全面的介绍,并分析了影响调焦伺服系统性能的主要因素,提出了采用BP神经网络对离焦信号进行线性化处理,同时采用压电陶瓷作为执行元件,并进行动态非线性补偿,可大大提高调焦伺服系统的精度与带宽,同时,在线估算离焦信号的带宽,以此调节刻划的速度,可大大提高刻划的效率。     

国外温度补偿自调焦红外光学系统研究的述评

本文分析了红外光学系统的热离焦现象，并对这种热离焦对热象仪性能指标的影响和国外实现温度补偿自调焦的三种方法进行了综合评价。     

长波红外地平仪的无热化光学系统设计与实现

长波红外地平仪光学系统受空间应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起光学系统的离焦效应,通过理论计算长波红外光学系统的温度适用范围,光学设计结果仿真在该温度范围内光学系统的成像质量,实际光机结构设计时考虑到光学系统的离焦补偿,实现长波红外光学系统的无热化设计.     

国外温度补偿自调焦红外光学系统研究的述评

本文分析了红外光学系统的热离焦现象，并对这种热离焦对热象仪性能指标的影响和国外实现温度补偿自调焦的三种方法进行了综合评价。     

具有丢包补偿功能的远程监测系统

给出一种基于,TCP/IP协议的实时远程广播电视设备监测系统的软、硬件设计及实现过程方案,系统集成了Internet技术、GPRS技术、数据库物理模型优化技术,对传输过程中丢失的分组采用基于拉格朗日插值算法进行补偿,实验结果表明,Lagrange插值分组恢复方法在丢包率比较大时,可以减小丢包所造成的对系统的负面影响.     

基于图像处理的光学无热化设计效果检测系统

无热化设计是红外光学系统设计的一项重要内容,为了检测无热化设计的效果,提出了一种基于图像处理的红外光学系统无热化设计效果检测方法。利用此方法对被测光学系统进行自动调焦,记录其在不同工作温度下的焦点位置并进行分析,得到被测光学系统在不同温度下的相对离焦量。研制了某型无热化设计效果检测系统,介绍了其系统组成、测量离焦量的工作原理、自动调焦算法和调焦区域的选择,给出了实验结果。还提出了一种基于图像灰度梯度的复合聚焦策略并进行验证。实验结果表明,其调焦速度快,重复性好,精度较高,抗噪声干扰能力强。     

离焦状态下“猫眼”效应的实验研究

“猫眼”目标回波功率是激光主动探测系统的重要指标,可用米评估光电装备“猫眼”效应的强弱,并为探测器的优化设计提供参考。分别建立了正负离焦状态下“猫眼”目标回波功率数学模型,仿真分析了离焦量对“猫眼”目标回波功率的影响,利用搭建的激光主动探测系统及倒置的望远系统,实现了离焦状态下典型“猫眼”效应的实验。理论仿真结果与实验...     

基于智能型红外焦平面电路液氮成像系统的研究与算法实现北大核心CSCD

提出了一种智能型红外焦平面电路液氮成像系统,系统采用UART转SPI数据传输,上位机VB软件开发SPI配置界面,可提高SPI寄存器批量配置效率和准确率,减少外界干扰产生误码和乱码情况,并结合FPGA、自研的IRCamExpert-CETC图像处理软件和图像采集卡搭建软硬件成像系统,本系统具有红外视频图像在线监测和多芯测试能力。本文进一步提出了基于单片像元级ADC的背景减除、盲元补偿、非均匀性校正、开窗、像素合并、空间滤波、图像均衡变换、时间延迟积分多种图像算法和总体算法结构,并通过对一款640×512阵列的智能型红外焦平面电路进行测试,验证了单片红外焦平面多功能图像算法,并实现了系统对智能型红外焦平面全参数的性能评估。采用像元级进行图像处理的方式,降低了采用算法级进行后续图像处理的难度,减少了图像处理算法消耗的资源。多功能图像算法为智能型红外焦平面的工程化应用提供了新技术途径。     

红外光学系统无热化设计研究

分析了温度对红外光学系统的影响。军用红外光学系统往往工作在温度变化较大的环境中,因此必须采取有效的温度补偿措施以减少离焦。介绍了红外光学系统无热化设计的方法及原理。根据小型红外光学系统的设计参数,提出了光学被动式无热化设计思路。试验结果表明,光学系统在0～60℃范围内可保持良好的成像效果。     

脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿

在以正弦波为测量基准信号的激光脉冲飞行时间测距系统中,由于高频信号之间的串扰或器件非线性等因素的影响,将产生脉冲飞行时间周期误差,导致测距精度降低。为此提出了一种利用测距仪在一定距离条件下的测量数据计算定时误差的方法,通过最小二乘法拟合构造出一条含误差补偿功能曲线,并将该曲线进行离散化处理,将离散化数据存入单片机内,在距离测量时以含误差补偿功能曲线作为测量基准,实现对脉冲飞行时间周期误差的补偿。该方法具有原理简单、数据可靠、操作方便等优点。所研制的激光脉冲测距仪经过误差补偿后,测距误差小于3 mm。     

距离走动校正的距离空变分析与补偿

斜视角的距离空变导致距离走动校正存在距离空变。文中分析了距离走动校正距离空变对成像的影响,发现距离走动校正空变导致目标图像在近距端和远距端向反方向漂移。在前斜视SAR中,距离场景近端目标向左漂移若干像素,距离场景远端目标向右漂移若干像素。距离走动校正空变不仅造成场景的扭曲,在高分辨大斜视下还会使图像散焦。文中给出了距离走动校正距离空变补偿方法,所提方法可与常规的二次补偿结合进行,不会增加额外的计算负担。仿真结果与理论分析一致,距离走动校正空变补偿后,场景近端和远端目标均能较好聚焦,实测数据成像实验也与理论分析相符。从而表明距离走动校正空变分析是正确的,距离走动校正空变补偿方法是有效的。      

氙灯抛物面反射器的优化设计

抛物面反射器是一种较为理想的氙灯反射器.根据抛物面反射器的特点,分析了反射器焦距、口径、轴向离焦等与反射器包容角的关系,同时还分析了轴向离焦对反射器包容角、全发光距离的影响.