用于火控动态性能测试的多光轴光学系统

为了提高自行武器火控动态性能指标的测试精度,提出了在动基座上测试火控动态性能参数的方法。采用CCD数字成像和人眼观察并存的方式,对光学系统进行了设计,研制出火控动态性能测试系统。实现了稳定器稳定精度等7项重要指标的高精度测量。为了使测试设备的光轴保持一致性,研制了多光轴一致性检测装置,保证了整个系统的测量精度。实际使用...     

长基线天线六自由度激光测量技术

针对空间长基线天线位移和姿态的多自由度和高精度测量需求,提出了一种基于激光干涉测长、自准直测角和细光束测位移的激光基线测量系统.该系统可用于实现基线相对长度、倾角、偏转角和天线姿态等六个自由度的同时高精度测量.经实验验证,该激光干涉基线测量系统基线相对长度测量精度优于3μm,基线倾角测量精度优于0.1″,天线姿态角测量...     

高精度白光与微光瞄具零位走动量检测技术研究

针对白光瞄具前加设微光镜组而成的组合式瞄具零位高精度检测需求,研究了一种可检测组合式瞄具纯零位变化及微光镜组光轴走动量的光电检测方法。该方法采用CCD相机测量组合式瞄具总的零位变化量,双自准直仪对组合式瞄具装卡产生的误差和微光镜组装卡产生的调整架姿态变化进行定量检测,并从CCD测量值中予以剔除,最终得到组合瞄具的纯零位变化以及微光镜组的光轴走动量。阐述了检测理论模型,并设计了测量实验。研究结果表明：白光瞄具的纯零位走动量测量精度σ值不大于2.16″（0.01 mil）;微光镜组的光轴走动量测量精度σ值不大于21.6″（0.1 mil）.     

经纬仪调平对心系统总体设计

为实现经纬仪在操作中自动化操作,提高经纬仪方位测角精度.对具有调平误差补偿功能的经纬仪自动调平对心系统进行总体设计研究;选用高精度的倾角传感器作为水平倾斜检测传感器,保证了调平误差补偿的有效性;利用面阵CCD,采用数字图像处理方法定位站点圆形标记中心,对心测量精度可达到亚像素级,为经纬仪精确对心提供了可能.试验结果表明:在满足经纬仪调平对心实现自动化操作的同时,对心精度可达到0.04 mm,经调平误差补偿后的方位测角精度较传统手动操作精度有所提高.满足对经纬仪测量精度和自动化的要求.     

某型雷达电视跟踪测量系统及精度分析

雷达对目标进行近距离、高精度实时轨迹测量时,雷达的跟踪精度受地面杂物、角闪烁等因素影响较大,测量精度无法得到保证。文中介绍了某型雷达电视跟踪测量系统,该系统在近距离跟踪状态下使用电视跟踪,可提高跟踪精度。文中对系统的测量精度进行了分析。     

基于双CCD技术的火炮偏离角测量方法研究

将激光面光源铅垂地固定在地面上发射出的光线作为测量基准,基于双CCD技术的火炮偏离角测量方法通过测量激光光斑在高精度CCD传感器上的位置变化,得到火炮身管在水平面的直线位移量,结合倾角传感器测得的火炮身管高低角的变化,通过三角形相似原理得到火炮身管偏离角的解算公式,并利用微分关系进行精度分析,确定测量方案中主要器件的参数指标,并介绍了实际偏离角测量的步骤,最后与圆光栅传感器进行了角度测量的对比,验证了该方案可以实现高精度的偏离角测量。     

反射式平行光管的红外瞄具零位走动量测量方法研究

介绍了一种同时用于红外瞄具零位走动量和装表量测量的光学测量方法,采用抛物面反射镜作为主镜的反射式平行光管模拟无限远目标,实现了平面反射镜和精密二维转台进行光线转向及自动读数。阐述了方法测量原理,并分析了瞄具零位走动量测量误差。验证实验结果表明,该方法可实现±10°的大视场范围测量和0.05mil的测角精度,保证高精度测量的同时,很好的解决了反射式平行光管由于视场小而导致测量范围受限的问题。     

浮空器姿态的单目视觉测量解析算法

利用浮空器进行俯视观测可有效提高防空反导系统的截获、跟踪目标能力。通过空中测量而为地面提供可直接用于武器控制的目标诸元,必须解决作为跟踪平台的浮空器姿态的高精度测定问题。提出了一种单目视觉测量方法：通过设置地面信标,对固定双焦CCD跟踪地面信标的视频图像进行处理,首次考虑根据浮空器姿态变化对地标的灵敏度分别计算航向角及俯仰角和横滚角,依照浮空器工作条件,提出了利用光轴和特征点之间方向余弦关系确定俯仰角和横滚角的方法,给出了姿态参数的解析解,并利用多种测量信息提高测量精度,估计误差小于1 mrad．静态精度测试实验结果表明该方法可行。     

星载微推进器推力测量中电容位移传感器极板不平行误差分析

为提高星载微推进器的推力测量精度,对电容位移传感器测量位移时的极板不平行误差进行了研究。在分析电容位移传感器工作原理的基础上,以典型扭摆测量系统为例,分析了极板不平行误差随着横梁扭转角变化的关系。根据位移测量臂长为0时极板不平行误差及宽度余弦误差大小与扭转角方向无关这一特性,确定了极板不平行误差的标定方法,设计了实验装置。对有效极板半径3.5 mm、量程1 mm的传感器以0.5°为调节步长进行了标定,得到极板不平行相对误差相对于理论值的偏差值为17.4%.根据标定结果得出结论：当稳态扭转角接近负向最大值时,引入的推力测量误差会快速增大到3.25%;当稳态扭转角接近正向最大值时,引入的推力测量误差逐渐增大到0.04%,对应的推力测量误差为0.1 μN量级;当推力测量误差小于微牛量级时,极板有效半径不能大于7 mm.     

宽视场光学设备畸变修正方法

光学畸变是宽视场光学设备测角精度的主要影响因素,通过深入分析研究现有光学畸变修正方法,提出了基于视场分区标定建立光学畸变多修正多模型的新方法。通过实验表明,该方法可以有效的提高宽视场光学设备的测量精度,特别适用于成像探测器像元尺寸较大的宽视场光学设备的畸变高精度修正,为连发齐射多目标、快速目标、大动态目标等弹道高精度测量提供了技术支撑。     

大口径线膛炮炮口振动位移测量方法

针对大口径线膛炮发射瞬间身管会发生扭转给炮口振动位移测量带来影响,提出了一种利用高速摄像技术测试大口径线膛炮炮口振动位移的方法。根据大口径火炮炮口振动特性,选择将平面镜架设于火炮前方,利用高速摄像机拍摄平面镜反射的带有标记的炮口运动图像,通过基于亚像素的数字图像处理技术实现炮口振动位移的高精度测量,该方法可将炮口振动位移从身管扭转位移中分离出,消除线膛炮身管扭转对测试结果造成的影响,提高炮口振动位移的测试精度。通过实弹射击,得到了平角射击条件下某155 mm火炮炮口的振动位移量,验证了该方法的有效性,为后续大口径线膛炮炮口振动位移测量提供了依据。     

基于光斑图像的激光束散角测量方法研究

利用光斑图像测量激光束散角,易受相机动态范围的限制,加衰减片又会影响光斑分布特性,从而影响测量精度.利用相机线性响应动态范围特性,提出了可行的测量图像方法,对得到的临界饱和光斑图像使用均值滤波后进行束散角测量,测量不确定度为0.02 mrad;同时提出利用图像融合的方法,通过对曝光不足和曝光过量的光斑图像融合,扩大了相...     

大量程高射频火炮自动机运动规律测试系统的光路设计

针对需满足当前大量程、高射频火炮自动机运动规律的测试要求,基于相关研究并在总结自动机运动特点的基础上,提出一种大量程高射频自动机运动规律测试方法。利用一字线形激光器作为测试光源,经柱面平凸透镜一维扩束后照射到自动机运动机构所粘贴的原向反射屏上,原向反射屏随自动机同步运动。通过高速相机采集原向反射屏运动的图像序列,经图像处理获得自动机的运动规律。根据实际测试指标分析方法所涉及到的光学参数,对曲柄导杆机构一维运动规律进行测试,试验结果表明：在满足某型号火炮自动机行程为700 mm,理论运动最大速度为10 m／s的试验条件下,系统所测的位移和速度误差分别为0.57％和0.99％,该光路设计方案可行。     

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。     

天平自动校准架复位测量的关键技术研究

针对天平自动校准架复位测量系统的原理进行阐述,推导出该系统的线阵CCD测量激光线光斑的位移数据,其关键技术包括系统的数学建模、精度分析等方面。然后再对其系统的测量精度进行评估。分析表明,该系统结构简单,测量、维护便捷,能成功运用于风洞天平自动校准架。     

基于模板匹配的火炮身管膛线缠角测量技术研究

针对火炮身管膛线缠角测量问题,提出了一种新的基于模板匹配的方法。测量系统由光学传感器、定心机构、驱动装置及控制计算机组成。利用激光器投射一环形结构光同炮管内表面相交,形成炮管截面的轮廓曲线,CCD相机获取该截面轮廓图像。通过模板匹配得到不同截面图像之间的相对旋转角度,根据两个截面之间的轴向距离和旋转角度,确定炮管的膛线方程,再由膛线方程计算缠角值。同基于Radon变换的方法相比较,该方法不依赖于图像边界提取,对图像质量要求不高,理论分析及实验数据均表明,该方法具有较高的测量精度和稳定性;     

目标回波时频分布的几何结构图像形态特征

沉底目标识别的关键在于从混响背景中提取出稳定的目标回波信号特征。目标的棱角散射能够携带目标的几何形状信息,在时频域内具有较规则的分布特性,但是各棱角散射回波声程差小,而且淹没在混响中。已有的时频分析方法局限于其抗混响能力及时频分辨力,为得到一种有效的目标几何特征提取方法,提出将一维几何回波时域信号在二维时频域中的几何分布特征作为图像特征进行特征提取,通过研究几何亮点回波和混响在时频平面上的形态特征,构造与几何亮点时频特性匹配的结构元并对时频分布图像进行形态滤波。通过仿真与湖试数据分析,相比已有方法,文中所提方法能够在实现目标几何亮点结构的识别同时进一步抑制混响。     

Position Adaptive Measurement Model for Double-four Quadrant Photoelectric Detector

A modeling method of the support vector machine combined with matrix optics is considered; a complete new measurement model for double-four quadrant photoelectric detector is built. According to the analysis of the received light spot size and its motion with the changes of the defocusing amount of detector photosensitive surface and the detector position attitude in the optical path, a mathematic expression of photoelectrical conversion is given, which can be applicable to random setting position of the detector at any time. Based on least square support vector machine （LS SVM）, the mapping relationship among the output signal linear characteristic parameters （zero neighborhood gradient and intercept）, the defocusing amount of the detector and the installation position attitude angle is established. Thus, the multiple dimensional high accuracy measuring and adjusting control system can be left out, and adaptive measurement of the detector parameters can be realized. Compared with existed measurement model and method, the presented model has the advantages of more clear physical meaning, closer to work mechanism of detector, acquiring more complete sample data and wiping out the dead spots or bad spots in measurement. And the accuracy of displacement measurement is increased to 3μm. At the same time, this measurement mode provides a technical shortcut for three-dimensional small angle measurement.     

基于序列线阵图像分析的飞行目标攻角测试

为解决飞行目标攻角高精度测试问题,在深入分析狭缝摄影测试攻角方法的基础上,结合双线阵CCD交汇测试过靶坐标原理,给出了基于双序列线阵图像分析获得攻角的方法,研究了轴上点有效数据的识别算法,解决了攻角计算中2个方向的尺度对应问题,并设计了测试系统.实验室低速目标攻角测试实验验证了测试方法的可行性,研究的测试系统能够对长度(mm)/速度(m/s)大于0.3的圆柱形目标进行攻角测试.