机载光电成像设备减振系统仿真及试验

一般的载机都存在宽频带、大幅值的随机振动，为保证设备安全及设备的成像质量，需要对设备加装减振系统。在对减振系统进行理论分析的基础上，针对光电成像设备的具体结构特点，结合载机的挂装空间位置要求，设计八点支撑的减振系统，对该减振系统进行仿真分析，并结合具体的设备进行试验测试。结果表明仿真分析和试验测试的谐振点频率值、最大振动传递率差异在2.5 %～4.5 %之内，且二者设备响应曲线走势基本一致，证明该减振系统的仿真分析方法是合理可行的。     

基于随机并行梯度下降算法的望远镜静态像差校正

为校正大口径量子通信望远镜的静态像差,提高接收信号光的能量集中度,提出了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的静态像差校正方法。该方法不同于经典的自适应光学校正方法,无需波前传感器,可有效降低系统的复杂性。对SPGD算法进行了分析,在此基础上利用64单元变形镜和CCD探测器搭建了校正平台,并将该校正平台应用到青海湖量子通信地面站望远镜系统,对700mm望远镜的静态像差进行了校正,远场光斑直径由校正前的58μm改善为30μm,验证了SPGD算法对望远镜波前畸变校正的可行性。     

可靠性计算方法在机床维修中的应用研究

论述了机床在启动状态下工艺过程精度的可靠性及分布稳定性的判定;绘制用于分析系统工作条件下的状态转移图;计算有关分布特性参数、故障率、修复率等。为分析系统在启动状态下的可靠性提供可靠的定性和定量依据。     

扩口定型机制造工艺

通过对扩口定型机及其重要零件结构特点的分析,提出了针对性的制造工艺方案,解决了在普通机床上加工高精 度不规则零件的技术难题。     

快速反射镜扰动信号的模糊补偿控制

为了抑制扰动信号对快速反射镜系统输出性能的影响,保证快速反射镜结构特性改变后控制系统抑制扰动信号的能力,提出了一种对扰动信号进行模糊补偿的复合控制系统。系统中,模糊控制环节的输出参数同时用于整定PID控制参数和前馈环节控制参数,补偿系统因扰动造成的偏差,控制系统不需要增加额外的传感器,不会增加硬件系统的复杂性。利用频域分析方法,设计PID控制器的控制参数,进而设计模糊控制的规则。最后,对这种控制系统进行了仿真实验分析,结果表明:快速反射镜的结构参数变化前后,扰动模糊补偿控制系统对系统中的扰动信号均具有较高的抑制能力。     

基于指数律分布的快速盲图像解卷积在光电探测系统中的应用

由于大气湍流影响,光电探测系统一般只能获得模糊降质图像。根据大多数图像频谱幅度谱具有指数律分布的特征,提出了一种新的快速盲图像解卷积算法,该算法基于图像谱服从指数律分布的观察,从降质图像中直接获得降质过程的初始估计,大大加快了算法收敛速度,提高了算法稳定性;以此为基础,采用加权增量维纳滤波的方法交替迭代进行点扩展函数与原始图像的进一步估计,保证了算法的良好解卷积性能和普适性,最终实现了快速有效的盲解卷积。实验表明,基于指数律的增量维纳滤波(BPL-IWF)盲图像解卷积后处理的光电探测系统,能够实时探测目标,并准实时输出BPL-IWF盲图像解卷积图像。     

非平行光束对窄带滤光片光谱性能的影响

因为发散角和线宽效应的存在,非平行光束入射窄带滤光片时,滤光片的透射特性会发生变化。特别是在斜入射时,窄带滤光膜透射通带波形更易从矩形向三角形退化,并且伴随峰值透过率降低等负面现象。虽然已知的卷积模型可以对非平行光束入射窄带滤光片的情况进行数值模拟,但是由于制备和测量误差的阻碍,其正确性和数值模拟的准确性没有严格的实验进行验证。通过膜系优化和测量误差修正降低相应误差及其影响,并通过等离子体辅助反应磁控溅射 (PARMS) 的方法制备了工作角度为17°的1 064 nm高性能窄带滤光片。滤光片的透射光谱分别由两款分光光度计Cary 7000和Lambda 1050测量得到。在不同条件下测得的光谱与数值模拟结果吻合得很好,充分验证了卷积模型的有效性和数值模拟的准确性。     

望远镜跟踪系统的自动对焦方法研究

为了满足望远镜跟踪系统的发展需求,研究了基于图像处理的自动对焦技术在望远镜跟踪系统中的应用。介绍了几种图像清晰度评价函数,包括梯度函数以及统计函数等,并通过计算机仿真和实验验证的方式分析了各种评价函数在此自动对焦系统中的应用和性能。研究结果表明自相关函数、能量梯度函数和Sobel函数都是有效的清晰度评价函数,其中自相关函数相对其他函数性能更加优越。     

双目视差测距调焦在光测设备上的应用分析

离焦造成的成像模糊,严重影响光测设备的跟踪性能与精度。根据光测设备传感器多、跟踪精度高等特点,提出了在单台设备上基于双目视差测距的实时调焦方案。建立了不同焦距双目视差测距模型并进行了误差分析,介绍了光学系统调焦原理,结合光测设备的具体参数,进行了测距调焦数值仿真。结果表明,像素尺寸越小,基线、焦距的乘积越大的传感器,其测距误差越小。以中波红外对目标进行中心跟踪,以电视脱靶方式进行测距调焦,能够很好地满足设备的实时调焦需求。仿真结果表明,双目视差测距实时调焦在单台光测设备上的应用是可行的。