降雨天气条件下被动测距实验

降雨对目标辐射的传输会产生严重衰减,从而给基于氧气吸收的被动测距技术带来一定的影响.在理论分析降雨天气条件下大气及雨滴粒子对目标辐射散射衰减作用的基础上,在降雨天气时对固定距离为2360m处的卤钨灯目标进行了被动测距实验.实验采用分辨率为1nm的光谱仪采集卤钨灯目标在740～790nm波段的光谱辐射,通过设置不同的目标提取阈值提取目标辐射光谱,并根据被动测距技术的原理计算氧气吸收率;然后利用相关K分布法建立的氧气吸收率与路径的关系模型解算目标距离.结果表明:不同的目标提取阈值对测距精度有影响,文中选用的0.8、0.9和0.99三个目标提取阈值,选择0.9时测距精度最高;经平均处理后的目标光谱更接近真实光谱,测距精度高.     

基于氧气光谱吸收的被动测距中无云天空背景辐射特性研究

氧气吸收率是利用氧气A 吸收带进行被动测距技术计算的核心,将包含氧气A 吸收带在内的无云天空背景辐射和黑体辐射作为研究对象,利用CART 软件模拟计算了不同观测天顶角、不同时段、不同太阳天顶角的无云天空背景氧气吸收率分布,并与不同观测天顶角、不同距离下的黑体辐射氧气吸收率进行了比较分析,结果表明:当探测距离大于3 km 时,黑体辐射的氧气吸收率大于无云天空背景辐射氧气吸收率,所以根据不同观测条件设置被动测距的氧气吸收率阈值,可提高对目标的探测概率,降低背景辐射对被动测距的影响。     

天空背景近红外氧气A带光谱测量与分析

为研究被动测距技术中天空背景近红外氧气A带光谱特性,利用高光谱成像光谱仪,对不同天顶角下的天空近红外氧气A带光谱进行测量,并依据被动测距原理,计算出不同天顶角下的天空背景光谱的氧气吸收率。测量结果表明:天空背景光谱在氧气A带中有明显的特征吸收谱线存在,并且天顶角越大天空光谱氧气A带吸收强度越强,氧气吸收率越大。这为后续被动测距的背景抑制和目标光谱准确提取奠定了基础。     

地面目标的红外被动测距研究

讨论了地面目标与背景红外辐射在大气中的传输情况,基于红外探测系统测出的目标与背景的辐照度差,提出了一种新的被动测距方法．利用该方法,得到了测距公式和测距的距离分辨率公式．计算了不同天气情况下,目标与背景的辐照度差与距离以及距离分辨率与距离之间的关系．计算结果表明,该方法可用于对地面目标的被动测距．     

固定目标的运动单站被动测距

分析了角度和角度变化率被动测距系统的基本原理,研究了空间固定目标的单站被动测距方法,并提出光学成像系统中角度及角度变化率测量方法。利用Monte Carlo模拟验证了被动测距的数学模型,角度及角度变化率的测量误差是影响距离测量精度的主要因素,为了克服误差的影响,研究了基于推广卡耳曼滤波(EKF)距离估算方法。实验结果表明,对于含有零均值高斯噪声的角度和角度变化率的测量数据,利用推广卡耳曼滤波可以提高距离估算的稳定性和精度。     

机载远程红外双站测距研究

介绍了红外双站测距的原理,分析了机载远程红外双站测距误差的影响因素并分别推导出各影响因素引起的部分误差公式,通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,红外系统的测角误差和距离基线误差越大,测距误差越大;在测量精度和目标距离一定的条件下,由测角误差引起的测距误差与目标的方位角和俯仰角有关,由距离基线误差引起的测距误差与角度无关。     

空间探测中动态运动对双向时间交换测距的影响

为了提高动态运动条件下双向时间交换测距( TWSTT)的精度,满足航天器间高精度自主测量的需要,在传统相对静止模式的基础上,分析了空间探测中目标间动态运动对双向时间交换测距的影响,针对两种典型的运动场景,分析了相对运动影响测距的机理,推导了动态运动条件下的距离解算公式。分析和仿真结果表明：相比传统静止模式,动态条件下的距离解算增加了目标间的相对速度、运动方向及相对距离等影响因素,如果在距离解算时忽略了上述因素,则将引入相应的测距误差,而且相对运动速度越大、相对距离越远,引入的测距误差越大。     

基于红外被动测距的基线拟合算法研究

为了实现红外光谱被动测距技术的准确测距以及透过率的精确计算,采用插值法进行了基线拟合算法研究。以氧气A带为例,利用逐线积分计算出A吸收带两边的带外数据,采用多种插值拟合方法来拟合,进行了详细的理论分析和仿真验证。通过几种拟合结果的对比,多项式插值拟合取得了比较好的结果,拟合精度最高。结果表明,多项式插值拟合基线算法为建立透过率和距离等条件的数据库提供了方法,为被动测距的实时测量提供了坚实的基础。     

增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析

在远距离弱信号条件下,增益调制激光雷达系统的测距精度受到强背景噪声的严重干扰。为了提高系统的测距精度,从系统基本工作原理出发,对增益图像进行双阈值化处理,得出了测距误差最小的阈值条件;考虑到阈值处理对目标与背景存在错误判断,结合增益调制像的概率分布函数定义了增益像和距离像的错误率函数。选取距离分别为1 930 m和1 940 m的两座建筑物作为目标进行成像实验。实验结果表明:双阈值化处理后,系统的测距偏差减小了58.3%,从而验证了双阈值化处理的可行性。通过对目标与背景实验结果的计算发现,目标距离的错误率存在极小值。     

提高近程脉冲激光探测系统精度研究

为了提高脉冲激光引信探测系统对距离的判别精度,分析了主要的误差来源。利用恒比定时原理,采用浮动阈值电路来消除脉冲激光引信回波信号强弱变化造成的测距误差;同时利用引信炸高已知的特点,用测量距离和设定距离进行比较来减小±1误差。实验证明,该系统在满足激光引信体积,实时性,抗干扰,功耗的前提下,提高了测量精度。     

红外告警系统被动测距方法分析

介绍了红外告警系统双站被动测距原理,针对目前测距算法的局限性,提出了一种新的双站测距算法.结合实际应用需要,分析了影响该测距算法测距精度的因素,并给出误差计算公式.给定条件下计算机仿真结果表明,被测目标在两站连线垂直方向测距效果最好;目标方位角不变条件下,两站距离越大测距距离越远.     

机载频移测距的严格解及误差特性

利用混合坐标系统,在对多普勒频移方程作恰当的变量变换之后,即可以得到仅需二次频移测量的机载无源测距严格解。与基于多普勒变化率所导出的近似解相比较,严格解适用于任意基线长度,且相对计算误差将随着基线长度的增加而降低。一个引人注意的特性是,如两次探测间距接近目标径向距离时,则就能以较差的频移测量精度实现很高的定位测量精度。     

基于O2 吸收特性单站被动测距机理研究

大气中氧分子浓度分布相对稳定,随纬度位置和季节变化不大;吸收波段跨越762 nm,易于被非低温探测器探知;带内无叠加其他大气组分吸收谱。据此提出基于其吸收特性的比尔定律被动测距。通过基线拟合寻找762 nm 和690 nm 附近的吸收率来反演距离。朗伯-比尔定律应用中的一项固有误差项被发现,定义为非线性初值。其本质是仪器非理想特性的限制引起的不可消除的线间辐射强度。搭建距离测算实验平台,对东经113,北纬38地区,不同季节不同时段不同天气条件,建立大量的不同组约束条件下的氧吸收率与距离的关系样本数据库。统计拟合得到经验模型实时修正理论模型中的非线性初值项,距离反演精度小于2.7%。     

距离漂移误差抑制获取Gm-APD激光雷达高精度三维像

由于Gm-APD存在第一光子偏移效应，Gm-APD激光雷达存在距离漂移误差，并引起距离像的畸变。提出了两种抑制距离漂移误差的方法，并完成了实验验证。利用信号复原算法从光子计数分布图中复原了信号光电子数分布图。第一种方法采用双高斯函数对光电子数分布图进行拟合，并利用峰值位置计算距离。第二种方法采用质心算法对光电子数分布图进行加权计算并获取距离。采用6 ns脉冲宽度的激光，利用两种方法都获取了目标的高精度距离—强度三维融合像。两种方法的强度测量相对精度都小于3%。信号复原&双高斯拟合寻峰法的测距精度为1.2 cm。信号复原&质心算法的测距精度为0.6 cm。     

基于运动学的机载红外被动测距算法研究

建立了基于运动学模型的机载红外被动测距算法.在算法中,根据目标的方位和俯仰角度信息,利用状态预测滤波的方法来测量目标的距离,并结合卡尔曼滤波技术降低测距的误差.仿真分析表明:当机动时间达到20 s的时候测距误差基本能控制在10%左右,随着机动时间的增加,误差变化率趋于稳定.该算法适用于机载红外搜索/跟踪系统对空中目标的被动测距.     

虚源法辅助的高效波导不变量被动测距技术

针对水声通信网络节点拓扑结构测量需求,本文研究了基于波导不变量的高精度被动测距算法,为解决波导不变量法计算量大的问题,提出了一种虚源法辅助的高效率节点间距离测量算法。考虑到海水中的声速受海水的温度,盐度,深度等因素影响,故采用声速补偿方法得到更合适的声速,从而提高测距精度。仿真结果表明结合声速补偿的虚源法测距结果误差明显下降。在结合声速补偿虚源法缩小测距范围的基础下,波导不变量精确测距的计算量明显降低,同时测距结果精度也得到提高。从而得出结论,基于结合声速补偿虚源法的波导不变量被动测距技术可以在降低计算量的同时实现精确测距。      

单星条件下基于被动测距的弹道参数估计性能分析

在天基光学监视系统中,根据有限的导弹助推段观测信息估算目标的弹道参数是衡量系统性能的重要指标,对支持目标识别分类、判定威胁程度都有重要意义。本文针对单星观测条件下提高弹道参数估计精度的迫切需求,提出了天基条件下利用氧气A吸收带被动测距提高估计精度的方法。利用MODTRAN对不同大气模型、不同气象、不同信噪比条件下的天基被动测距能力进行了仿真分析,在此基础上深入分析被动测距技术对弹道参数估计精度的提升能力,并与传统经验方法进行对比。仿真表明本文方法能够有效提高单星观测下的弹道参数估计精度。     

基于面积的弹载红外成像被动测距

近年来红外成像导引头发展迅猛,红外成像制导引信一体化技术在空空导弹上的应用也成为研究的热点.但是,按被动方式工作的红外成像探测器不能直接提供目标的距离,限制了引战配合效率的提高,因此,必须对弹目距离做出较准确的估算.通过分析红外辐射传输过程,定量计算了云团对红外辐射衰减的影响,指出了基于红外图像灰度进行被动测距的使用条件;针对红外图像中目标面积相对于特征线度容易提取的特点,提出了一种基于面积的被动测距算法,根据面积变化关系估算距离并预测接近速度,当面积突变使估算距离不可信时.由上次接近速度预测值进行距离估算.仿真结果表明:可信度概念的引入,能有效避免目标转向机动时带来的测距误差,提高测距精度.     

基于单片机89C52的小型飞行器测距误差修正方法

介绍了小型飞行器距离测量的一般原理.以某小型飞行器为例,给出了距离测量的具体实现及误差分析,并利用89C 52单片机实现距离测量的误差修正方法.飞行结果表明:使用该方法可提高测距精度,保证距离精度指标.     

短距双站在远距基准点上观测目标的定位精度

在基于时差一方位测量的短距双基站的数百公里之外,选定一个地图基准位置,并以此地图基准位置作为计算分析远距目标位置的几何坐标起始点。先由双站间的时差方程和几何关系解得目标相对于双站的测距式,然后,利用双站测距式以及双站与远距地图基准点之间的几何关系解得目标相对于地图基准点的径向距离和方位。虽然测向误差很大,但误差分析表明只要双站与地图基准点之间的距离足够远,就能在双站距离小于10km的情况下,使目标与地图基准点之间的测距误差满足小于5％R的精度要求。