提高随动系统稳定瞄准镜稳定精度的一种新结构——惯性轮

该文在介绍了随动系统稳定瞄准镜的双向稳像原理和稳像结构方案的基础上 ,论述了具有大转动惯量的上反光镜对高低向稳定轴和高低向稳定精度的不利影响 ,以及用惯性轮实现高低向基本稳像从而提高稳定精度的原理方案 .     

下反稳像式坦克瞄准镜稳像原理的证明

利用工程光学理论中的棱镜转动定理,充分证明了下反稳像式坦克瞄准镜的稳像原理.可深刻理解棱镜转动定理和该镜的稳像原理,进一步利用棱镜转动定理能够对其各光学元件的位置、姿态变化产生的影响进行分析,利于下反稳像式坦克瞄准镜的调整与修理.     

一种新的快速智能电子稳像方法

设计了一种适用于移动摄像设备获取视频序列的快速电子稳像方法，较好地解决了抖动自动检测和准确补偿问题。首先，通过改进的图像插补算法估计出帧间全局运动参数，设置判别条件，进行抖动检测；然后对发生抖动的序列进行图像补偿，包括抖动补偿和局部运动补偿，从而得到稳定的视频序列。真实视频序列的稳像处理结果验证了抖动检测方法的可行性以及算法。实验结果和算法分析表明，该方法增强了电子稳像系统的智能性。     

车载微光瞄准镜电子稳像技术研究

针对“下反”稳像火控系统无法对微光夜视图像进行稳定的问题,提出了一种基于陀螺仪和块匹配相结合的实时高精度电子稳像技术。设计了电子稳像系统的总体结构;基于透视成像模型,推导了载体运动与图像运动之间的转换方程,给出了适当的图像运动模型及陀螺仪信号标定方法。在利用陀螺仪对图像运动矢量进行初始估计的基础上,结合块匹配算法对运动矢量进行精确估计;同时针对传统菱形搜索法在高噪声、低对比度微光图像中容易陷入局部极小值点的问题,基于对称校验原理对其进行改进,提高了算法的准确性。     

基于递推公式的星载SAR高效反向定位算法

提出一种基于递推公式的星载合成孔径雷达(SAR)高效反向定位算法。该算法利用两组递推公式计算待反向定位目标点相对于参考目标点在SAR图像中的坐标增量,将上述坐标增量与参考目标点在SAR图像中的坐标相加,即可得到待反向定位目标点在SAR图像中的坐标。其中,输入参数为两目标点之间的三轴位置差。两组递推公式通过以目标点三轴位置为变量,对距离方程和多普勒方程求导获取。该算法避免了三维格网的建立、系数拟合和插值等步骤。仿真和实测数据反向定位结果验证了算法的精确性和高效性。     

棱镜激光陀螺数字稳光强稳腔长控制系统

棱镜式激光陀螺的稳频原理不同于反射镜式激光陀螺，为了克服棱镜式激光陀螺原模拟控制系统的缺点，提出了一种棱镜式激光陀螺数字化稳光强稳腔长控制系统的方案。在理论分析的基础上，设计并制作了基于FPGA与单片机的数字式控制电路，同时编写了相应的控制程序。仿真和实验证明该数字式稳光强稳腔长控制方案能很好满足激光陀螺光强和腔长控制要求，且优于传统的模拟控制方式。最后指出了实现棱镜激光陀螺数字化控制的优势，如体积小、稳定性高等。     

基于SIFT特征的视频稳像算法

为将载体上截取的视频进行稳像,介绍了尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)算法及基于SIFT特征的视频稳像算法.基于电子稳像算法框架采用六参数仿射模型表征图像运动,利用图像的SIFT特征估计图像间的模型参数,通过补偿来消除图像间的运动,完成了视频稳像任务.最后,利用峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)指标评价稳像效果.实验结果表明:该算法能很好地消除图像间的运动,有效提高图像间的PSNR值,完成视频序列的稳像任务.     

快速灰度投影稳像算法研究

为提高灰度投影稳像算法的速度,提出一种等间隔快速投影算法：参考帧图像每行（列）进行投影,待稳定帧图像的投影区域进行等间隔行（列）投影,所有的投影行（列）内等间隔取像素值,将2帧图像的投影曲线进行遍历相关运算,得出图像的运动矢量。通过分析相关曲线,得出其单峰性的特点。实验结果表明,该算法可保持传统灰度投影算法的稳像精度,运算量显著减小,计算速度大大提高。     

棱镜式激光陀螺稳频伺服系统优化分析

基于对某型棱镜式激光陀螺稳频伺服系统工作原理和该系统实际工作情况的分析,建立了该陀螺稳频过程的物理模型。采用有限元分析法模拟获得跳模控制过程中谐振腔温度梯度场分布随稳频控制时间的变化规律,进而推导出谐振腔纵模跳变次数与系统控制参数的关系,得到一组针对跳模控制的系统优化控制参数。通过衡量陀螺测角速度精度的方式,进行实验验证,实验结果与模拟结果一致性较好。该研究对保证这种激光陀螺稳频系统的稳定工作以及提高数字化稳频回路的控制精度有参考价值。     

无人机光轴稳定平台复合稳定控制方法研究

针对无人机恶劣的光机载荷工作条件与高分辨成像要求之间的矛盾,光轴稳定平台的稳定性能显得尤为重要。设计了一个二级视轴复合稳定回路,利用惯性稳定方法和光学稳定方法在扰动源、反馈测量源、执行方式、作用范围上存在的差别,充分应用两种稳定方式的优点,将跟踪指令作为前馈量引入到光学稳像的测量通路。将惯性稳像和光学稳像整合,在提升光轴稳定精度的同时,兼具良好的目标跟踪特性,仿真试验表明,所述方法具有良好的控制品质与性能。     

基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统设计

针对传统光谱偏振成像系统存在的结构复杂或有运动部件等问题,提出一种基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统结构。根据Stokes光谱调制理论,并利用双Wollaston棱镜的偏振特性与分光原理,设计了含有双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统。系统前置望远系统采用像方远心设计,后置偏振光谱分光系统采用物方远心设计,以实现光瞳匹配;整体结构均选用球面镜,且无运动部件,可同时获取目标的光谱和偏振信息,系统工作波段为450~ 900 nm,焦距为275 mm,口径为90 mm,视场角为2.35°. 分析结果表明：系统全视场调制传递函数在奈奎斯特频率90 lp/mm处优于0.55,成像质量接近衍射极限,满足成像需求。     

反射式像旋转器

在对立方棱镜的结构特性和阿贝棱镜的成像特性分析的基础上 ,提出了由反射镜组成的反射式像旋转器 ,并证明了该反射式像旋转器在平行光路中的像旋特性。该反射式像旋转器具有体积小和适用于多波段范围等特点 ,尤其适合于红外光学系统中的消旋     

分光棱镜位置变化对自准直测角光管角度测量误差的影响

采用矢量分析的方法从理论上推导出分光棱镜位置变化对目标返回光线的影响,进而分析出其对自准直测角光管中目标像点位置的影响,并给出位置变化对角度测量误差的影响关系式,对自准直测角光管等精密仪器中分光棱镜安装座设计提出建议。     

基于虚拟立方镜的航天器总装精度测量新方法

为解决使用常规基于真实立方镜的航天器总装精度测量方法无法测得设备在航天器坐标系下安装角度的问题,提出一种基于虚拟立方镜的航天器总装精度测量新方法.利用2个毫无关系的矢量成功构建一个虚拟的立方镜,再以其为传递基准来测量计算出被测设备在航天器坐标系下的安装角度,并进行实例仿真.结果表明:该方法已经过验证,并得到各方一致认可,可应用到后续型号的总装精度测量工作中.     

高超飞行器的非线性预测姿态控制

针对高超飞行器姿态动力学模型多约束、多变量耦合和非线性的特点,采用预测控制理论设计了时变自适应控制器.根据奇异摄动理论将复杂的动力学分解为快慢内外环动力学,直接对非线性系统伪线性化建模,把非线性优化问题转化为线性时变系统的次优化;将指标约束、输入约束、稳定约束转化为线性矩阵不等式(LMI)约束,在线滚动优化求解预测反馈控制律.结果表明,该控制方案保证了闭环系统的稳定性.     

零位仪的电子细分读数方法及实现

为提高轻武器白光和微光瞄具零位测量仪的分辨率和精度,提出了电子细分读数方法。通过内置平板玻璃的平行光管模拟无穷远目标,调整水平和俯仰两个维度的平板玻璃,使无限远目标像偏移,进行光学对准补偿读数。采用两个高分辨率的角位移传感器,直接测量出两个维度上平板玻璃的偏转角,将测得的角度值经单片机数字化处理后显示在有机电致发光显示器（OLED）上,通过耦合棱镜将OLED上的像耦合到准直光路中。建立了测量的理论模型,采用高精度光电经纬仪标定测量,结果表明：该方法的分辨率可达到0.001 mil,误差小于0.03 mil,分辨率和精度较传统的机械细分读数方法均有较大改善。     

由试验推算燃气流冲击力

通过测量火箭弹发射状态下，发射装置受燃气流动的冲击时支腿和俯仰油缸的受力变化，运用支腿受力计算公式计算在某一设定的燃气流冲击力作用下支腿的受力值，与试验值相比较，如果两者差值在规定的精度范围内，则认为该设定的燃气流冲力，即为作用到发射装置上的燃气流冲击力；运用能量守恒原理，利用测得的俯仰油缸冲击力增量，导出俯仰系统的扰动角速度，进而推算出燃气流的冲击力。     

旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律半经验公式

为了得出简单、直观而又比较准确的旋转弹丸外弹道自转角速度衰减规律计算公式，根据弹丸结构特性对柔格里半经验公式进行了简化，由此得到了指数形式的半经验公式，又根据弹丸弹带刻槽后所形成的空气动力阻力矩大于弹丸表面摩擦力矩的实际，经分析和简化又得到了幂函数形式的半经验公式。利用所能搜集到的中外弹丸转速测试结果，给出了这两种半经验公式中的系数数值。数值算例表明，这两种半经验公式不但所需计算参数少，而且准确度也高于柔格里公式，可以满足弹丸与引信的工程设计、性能估算和分析论证要求。     

行进间火炮指向稳定跟踪系统建模与控制

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统（SINS）测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环和速度稳定环的主令和反馈都统一至大地坐标系下,SINS作为系统的位置环反馈,其航向和姿态测量值基于大地坐标系下完成解算。将安装在火炮上的SINS陀螺组测量值转换至大地坐标系下的火炮方位回转角速率和高低俯仰角速率,并乘以各自传动机构的传动比后,作为速率稳定环的反馈,实现速率稳定控制。考虑炮塔、火炮回转中心与重心不重合、载体处于六自由度运动状态等因素,采用Lagrange方法建立火炮、炮塔与载体之间动力学耦合模型,结合SINS测量模型、双电机拖动和电机伺服系统控制模型,对该控制方案进行了仿真验证。验证结果表明,火炮指向稳定跟踪系统实现方位和高低两个通道独立控制,使火炮指向在高角下保持高精度的稳定控制,在一定射角范围内具有良好跟踪性能,能够克服较宽频带载体姿态干扰,明显优于传统高炮位置解算式稳定。