地面红外探测系统目标指示精度分析

目标指示精度是地面红外探测系统非常重要的指标,误差分析是地面红外探测系统设计、生产和检验的关键环节之一.详细分析了红外探测系统自身的角度误差、设备装调误差、平台调平误差、位置不同引入的误差和数据输出速率引入的误差等5个因素对目标指示精度的影响,并给出了各种误差的大小.     

利用坐标变换计算光电转台误差的方法

红外搜索跟踪系统是一种被动式的探测系统,能够实现对红外目标的检测、识别以及跟踪工作。同时,红外搜索跟踪设备在多传感器融合方面也起着重要的作用。多传感器融合的前提是实现多传感器的空间统一。然而,光电转台的指向精度在很大程度上会影响多传感器空间统一的准确性。利用坐标变换的方法分析了光电转台的主要误差,并设计相关的试验,为实现多传感器空间统一提供一种有效的误差计算方法。     

二维指向镜的定域扫描方式的扫描特性分析

在光学反射矢量理论的基础上,分析了二维指向镜的定域扫描方式的非线性扫描特性,给出了指向镜二维扫描的轨迹及像旋角的计算公式,提出了对扫描轨迹进行非线性校正的方法.在不进行消旋处理的情况下,将二维指向镜的定域扫描方式直接应用于点源探测系统如红外系统中.     

基于四元数的地面光电探测系统指向标定

目标定位精度是地面光电探测系统的重要指标,直接依赖于光电探测系统初始指向标定的精度高低。本文提出了一种基于四元数坐标变换的光电探测系统指向标定方法,实现了高精度的方位、俯仰初始指向标定,为地面光电探测系统实现高精度的目标搜索、定位、跟踪、识别功能奠定基础。首先,基于四元数和坐标变换的理论建立了初始标定的数学模型;其次,给出了一种由测量值求解得到相关标定参数的算法及方案;再次,测得靶标高精度WGS84坐标信息以计算标定参数;最后,应用标定并分析误差。实验表明,对于 2km处的目标,光电探测系统跟踪误差小于 0.05°,满足一般地面光电探测系统高精度定位的要求。该方法已经在一批地面光电探测系统中得到实际应用。     

光电探测系统参数与非参数模型运动学标定

为了提高光电探测系统指向精度,提出并对比基于参数模型和非参数模型的运动学标定算法。首先,根据系统组成,全面分析光电探测系统指向误差来源。接着,针对参数模型,运用多体系统理论建立系统指向误差模型,并应用最小二乘法对模型进行标定。然后,针对非参数模型,应用双线性插值算法进行指向误差模型标定。最后,搭建实验平台,获得用于标定和验证的两组实验数据。实验结果表明:经过参数模型标定,指向精度从141.7提高到22.2;经过非参数模型标定,指向精度从141.7提高到27.9。两种方法均能提高光电探测系统指向精度,参数模型标定指向精度略高于非参数模型标定,但是非参数模型运动学标定具有过程简单、计算量小的优势。     

一种提高红外地平仪确定卫星姿态精度的方法

红外地平仪提供了卫星星体相对于地球的姿态测量信息.受它在星体上安装精度限制、测量系统噪声和在轨期间星体质量分布变化的影响,直接使用红外测量值进行姿态计算会引入上述误差.如果只采用红外测量的差分值进行姿态计算,再通过滤波,就可以消除上述误差后得到高精度卫星姿态,这种方法充分利用了地球同步在轨卫星位置定点和姿态指向特性,对在轨运行卫星进行长时间姿态确定和实际控制结果表明该方法得到的姿态精度高于0.01°,显著提高了红外定姿精度.     

暗电流对短波红外偏振测量精度的影响

探测器暗电流及其测量不确定度是影响短波红外偏振测量仪器测量精度的最重要因素。首先,结合红外探测器的工作原理,分析并建立了暗电流影响下的红外探测系统噪声模型。根据分析结果设计实验获得短波红外探测器G5853-21暗电流与温度和反向偏压关系。然后,以分孔径偏振探测系统为例,推导了斯托克斯参数误差模型和偏振度误差模型。最后,重点分析空间环境应用背景下,针对暗电流影响的改进措施,提出了探测器精确温控的暗电流影响改进方案,并给出了短波红外探测器工作温度指标要求。结果表明:通过对探测器进行精确的温度控制以降低暗电流数值,可以将包含暗电流测量不确定度和其他噪声引起的偏振度测量误差控制在0.42%(=0.3时)以内。     

一种基于图像处理的红外微扫描器件测量与校准的方法

在以红外焦平面为核心的红外成像系统中,微扫描器件可以有效提高整个系统的空间分辨率。针对微扫描器件的检测,本文提出了一种基于图像处理的测量与校准方法,并搭建了一套检测系统用于对微扫描器件进行检测与校准。以某型微扫描器件为测试对象,实验结果表明本文所提方法在测量精度、重复精度以及不确定度方面均达到了良好的效果,可以为微扫描器件的设计、生产提供基础支撑。     

机载多普勒激光雷达指向影响分析及定标

通过分析机载多普勒激光雷达测量模式特征,考虑飞机姿态测量精度的影响,仿真分析了径向速度误差,以及多视线反演水平风场的反演精度,按照文中仿真系统的输入参数,不考虑雷达系统频率检测误差,风速测量误差小于0.3 m/s。该结果为机载多普勒激光雷达平台设计和测量模式的选择提供了参考。在此基础上,提出了一种基于地面散射信号测量的激光指向定标方法,并通过激光雷达实测数据进行验证,指向定标精度优于0.2°。     

红外玫瑰扫描型导引头扫描检测概率研究

扫描型红外导引头是一种由扫描机构和红外探测器构成的亚成像装置,并且由于导引头指向性误差的存在,以目标落入导引头搜索范围作为其截获的判断准则存在一定的不足,需对扫描检测的概率进行研究。通过对导引头指向性误差和玫瑰扫描型导引头的建模仿真分析,得到了扫描过程中各个因素对导引头扫描检测概率的影响大小。此方法提高了扫描型红外导引头目标截获概率分析结果的可靠性,对截获过程中各环节误差的合理分配提供了依据。     

相控阵天线指向测量误差分析及消除方法研究

电扫波束指向精度是相控阵天线的核心指标之一,对波束指向进行准确测量是对系统工作能力进行评估的必要手段。文中以某相控阵天线为例,详细分析了几种外场波束指向测试中常见的外部误差。通过理论分析建立仿真模型,计算分析以上因素对天线指向测试的影响,并提出一种在波束指向测试过程中消除误差的优化方法。经试验比对,所提出的优化方法可以明显降低测试误差,提高测试结果的准确度和可信度,对同类型天线的外场测试和系统性能评估具有重要的工程参考价值。     

大尺寸空间角测量系统光轴指向不确定度评定

由于被测对象相距较远,高精度的公共测量基准难以建立,因此大尺寸空间角测量的难度较大。为了解决大尺寸条件下空间角的现场测量问题,提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法。首先,阐述了大尺寸空间角的测量原理并且设计了测量系统。然后,对测量系统中基于二维振镜的光轴指向不确定度进行了研究,重点分析了各类误差对光轴指向不确定度的影响。最后,利用蒙特卡洛仿真对各项误差所引起的光轴指向不确定度进行评定,为光轴跟踪装置的误差分配及其指向精度的现场评估等工作奠定了基础。     

某型地基相控阵天线指向系统性误差分析

相控阵天线的指向精度决定着雷达系统对目标的探测精度,甚至会影响跟踪、截获目标的成败。以一种地基相控阵天线为例,详细分析了机电混合扫描天线的指向系统性误差来源：1)热形变导致的单元间距误差,2)空气折射,3)伺服机械转动误差,4)天线内部温度场变化等。从理论上分析了上述因素对天线指向精度的影响,并提出了完整的远场误差校准方法和误差修正流程。试验结果表明,误差来源分析准确,所提出的校准方法可以明显改善天线指向精度,从而提高雷达系统跟踪精度和威力,对于地基乃至移动平台相控阵天线的设计与应用具有重要的参考价值。     

红外探测器相对光谱响应率的自动测试

介绍红外探测器相对光谱响应率自动测试的实施方法。利用锁相放大器追踪测量信号,微机自动扫描、采集和处理数据。给出了整个测试过程的流程图,对影响测试准确度的因素,如光源、参考探测器及其他干扰进行了较详细的阐述。并介绍提高测试准确度的措施,给出测量实例及误差分析。测试结果表明,此装置已能满足红外测试标准所要求的精度。     

海上目标红外辐射特性测量数据处理系统设计

针对海上动态目标红外辐射测量精度评估问题,分析了影响红外辐射测量误差的主要因素,重点研究了针对试验海域系统外场定标方法、大气辐射传输修正方法、背景杂散辐射模型,提出了海上动态目标红外辐射测量数据分析处理系统的设计方法,为海上飞行目标红外辐射特性测量系统建设有一定的指导意义。     

环境温度对红外测温精度的影响及补偿方法研究

针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差.首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据;然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型;最后对其进行了实验验证.实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29％,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度.     

双分布孔径红外系统的协同定位与精度分析

针对城市防空背景下利用两个分布孔径红外系统(DAIRS)对目标进行测距的问题,从目标成像的角度,构建了双DAIRS协同定位模型,推导了定位误差公式。误差分析除了考虑目标投影点的测量误差外,还增加了红外告警单元标定不准确等原因造成的系统误差。当目标在不同传感器上依次成像时,通过对定位误差延续性的分析表明在忽略视场限制的情况下,可以用其中的一个配对组来对处于不同视场交叠区的目标进行误差分析。最后,仿真分析了影响目标定位的主要因素,结果表明:减少组成DAIRS传感器数目对定位精度影响较少,该方面可以在一定程度上降低系统的高成本,另外当两个DAIRS之间的距离增加1/3时,定位误差可以降低一半。     

机载激光雷达双光楔扫描系统设计与实现

介绍了作为大型机载激光雷达关键部件的双光楔扫描系统的模型建立、设计实现以及实验验证。为实现双光楔扫描系统的大尺寸、宽视场和高精度指向,设计了16楔角、320 mm直径的成对光楔,以及对应的高精度PID双轴扫描控制模块,分析了系统误差来源和误差控制方法。在45 m距离的地面测试中,通过每个3.6转动楔镜,累计100次与真值测量比对进行检校和验证,扫描指向误差小于50 rad,通过搭载集成后的机载激光雷达飞行实验,实测扫描视场为32.03,进一步验证了双光楔扫描系统的有效性。     

高精度窄波束二次雷达指向精度补偿

相控阵天线的指向精度对雷达系统的精度有非常重要的影响。影响天线指向精度的因素很多,包括移相器量化单位误差、TR 单元间的物理结构、安装位置误差等。为了确保二次雷达的量测精度,天线的指向精度必须高于雷达系统的测向精度。本文制定出一种高效的指向误差补偿方案。该方案不仅可以大幅度减小指向误差,而且可以节约修正指向误差时间和人员的投入。