高重频激光瞄准系统精度测试方法研究

为满足对激光瞄准系统瞄准精度的测量要求,设计了一套激光瞄准偏差测试系统。该系统定标方法简单,靶标与拍摄系统相对位置固定,能够作为移动靶标测试激光跟瞄移动物体的瞄准精度。该系统能够跟踪高帧频的激光脉冲。通过对激光脉冲能量分布图像的分析确定了图像处理和灰度加权重心法相结合的光斑中心提取算法,提高了系统测试精度。并使用双光楔法对该系统进行了测试,实验结果表明系统对激光光斑中心的定位精度高于0.2 mm。该方法具有较高的工程应用价值。     

空间目标激光瞄准偏差的测量评估方法研究

针对光电系统对空间目标激光瞄准偏差测量评估难题,从激光瞄准偏差基本概念入手,提出了一种测量评估光电系统对空间目标激光瞄准偏差的可行方法,给出了激光瞄准偏差的计算公式,并对影响评估准确性的主要误差进行了分析。该测量评估方法可用于光电系统对空间目标激光跟瞄能力评价等方面。     

轰炸光电瞄准模型建立

国内现役主战轰炸机均未配备光电瞄准系统,其轰瞄设备为纯光学目视老设备,夜间及复杂气象条件下无法观测目标,不能完成精确轰炸,需要配备光电瞄准系统。为解决轰炸光电瞄准模型这一目前轰炸光电瞄准系统实现过程中待研究的关键技术问题,本文通过航行法下瞄准任务分析、轰炸目标在水平坐标系下坐标的计算、侧向瞄准距和纵向瞄准距的计算、轰炸光电瞄准机理、飞控参数解算算法、瞄准数据流分析等研究,建立了基于测距法的轰炸光电瞄准模型,分析了模型误差,确立了瞄准诸元预告、开舱、投弹时间的解算算法。结果表明,瞄准模型能够稳定解算瞄准诸元,控制飞控、预告、投弹指令输出。     

外场激光可见光光轴检测装置

设计了一套大气环境下外场可见光、激光两光轴瞄准系统瞄准偏差测试装置,通过外场实验测得不同距离处测试装置的基准光轴的偏差。结果表明,2000 m距离上基准光轴偏差为4.5″,满足了多光谱多光轴动态瞄准偏差测试误差0.1 mrad（20.6″）的精度要求。并据此基准光轴在外场环境下对激光光轴相对于可见光光轴的瞄准偏差进行测试,实现了对光电瞄准系统外场瞄准偏差参数进行精确测量。     

一种跟瞄系统角误差的测量方法

介绍了跟瞄系统角误差一种测量方法的原理、数据处理方法以及测试结果。待测的跟瞄系统由光电跟踪引导系统和随动天线组成,先通过动力飞艇对跟瞄系统的跟瞄精度进行了测试,再利用无人飞机对跟瞄系统的跟瞄精度进行对比验证。测试得到的数据表明,该测试方法简单有效、费用低,可用于类似系统的角精度测量。     

瞄线与火线多轴一致性测试系统

介绍了瞄线与火线多轴一致性测试系统的组成,引入扩径系统概念,说明了扩径镜组系统的设计方法,并运用动态光学理论,对扩径镜组的备选方案进行分析比较。验证测试系统在大视场情况下是否能够满足所需的测试精度进行误差分析,其中包括平行光管、瞄准线、电视摄像机的误差以及光学观瞄镜、红外热像仪、激光测距机、火线与平行光管之间的误差。     

10.6μm激光大气通信的自动瞄准与跟踪

激光大气通信双端的自动瞄准与跟踪，是开发激光大气传输信道、赖以传送大容量信息的一个关键问题。本文在分析扰动大气对光束瞄准跟踪所产生的影响的基础上，提出了适于大气激光通信的跟瞄系统结构和设计准则，建立了跟瞄系统模型，合理地设计了数字式瞄准跟踪系统，并给出了光束跟踪系统的实验结果。１０．６μｍ大气通信瞄准问题，国内外还未见有更深入的研究报告。     

便携式多光轴平行性检校系统的研制

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求,研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板,为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准,完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校;采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集,并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量,完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定,精度可达亚秒级。实验结果表明,该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″,检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。     

卫星激光通信复合轴光跟瞄技术及发展

卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,其中光学跟瞄系统的设计和控制是关键技术之一。由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统能实现光跟瞄系统的大范围、高精度跟踪任务。对卫星激光通信光学跟瞄系统的特点和关键技术进行了讨论,介绍了光跟瞄技术中的扫描、捕获、指向、跟踪过程,综述了复合轴光跟瞄控制系统的国外研究进展。最后对卫星激光通信复合轴光跟瞄系统的应用前景进行了展望。     

机载热成象与激光指示器的动态校靶研究

机载光电瞄准跟踪火控系统，重要的是提高武器的命中率。而实战机动情况下，受环境、使用条件及内部热元件的影响所产生的校靶误差则是影响瞄准精度的主要因素。本文描述了一种适用于机载动态情况下瞄准系统中热成象传感器与激光指示器的校靶方法。采用一种自行研制的陶瓷材料作为靶标的基体，实现1．06μm激光到8－14μm红外热辐射的转换，利用原系统中的传感器与计算机完成投弹前的动态校靶。     

激光热灼枪准直镜头设计与非球面优化方法

为了满足激光武器对光束质量日益增长的需求,提出了一种光学准直系统的设计思路及非球面镜优化方法,并将该方法成功应用于一款激光热灼枪的镜头设计,使该枪可以在更远范围内获得更高质量的准直光束。首先在战技参数分析和光路计算的基础上得到初始结构,而后对其进行非球面优化,并基于ZEMAX对两次仿真结果做出对比分析,数值结果显示优化结构具有显著优势,其非球系数和曲率半径分别为0.584 mm和115.37 mm,光能利用率在使用GB 1316-88减反射膜的情况下可达99.92%。经过公差分析后加工出镜头并与枪体组合进行了木板烧蚀实验,实验与仿真结果吻合度良好,镜头性能的优越性证明了所提出设计及优化方法的可行性与合理性,也为其他领域的类似问题提供了一定的参考价值。     

舰载光电跟踪仪应用及发展

介绍了舰载光电跟踪仪的应用,对配备了光电传感器(激光测距仪、电视跟踪仪、红外跟踪仪)的舰载光电跟踪仪的特点进行了分析。并初步探讨了舰载光电跟踪仪的发展趋势。     

无衍射光莫尔条纹准直、跟踪和定位系统的研制无衍射光莫尔条纹准直、跟踪和定位系统的研制

由于无衍射光莫尔条纹技术具有高的对心分辨精度和适用于长、短距离测量的特点,在此技术的基础上研制了激光准直跟踪和定位测量系统。它具有抗强光干扰和抗机械振动的特点,并具有高的定位、定向精度（0.12μm/5m）。     

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。     

基于TIR结构LED准直透镜的设计与实现

介绍了一种LED自由曲面准直透镜的设计方法,并运用该方法设计了一款基于全内反射,结构的准直透镜。对初始结构不断进行逼近,最终得到准直透镜的模型。透镜外径为35 mm,总高为21.5 mm。透镜匹配Cree公司XPE光源进行计算机模拟,效率高达84.8%,K值高达125.8 cd/lm。模拟应用于35 W的探照灯时,在100 m远处形成一个直径为8 m的圆形光斑,光斑中心照度高达60 lux。透镜实际样品被制作出后,经过测试,实际透镜的光束角为3.2°。此款透镜被用于实际探照灯灯具中。     

激光测距仪单透镜发射准直模块的优化设计

采用单透镜准直系统进行发散角的压缩。针对635nm激光二极管的光源,使用ZEMAX软件模拟了透镜准直系统成像像差,选取了最佳的设计方案。不仅满足了激光测距仪的要求,还节省了制造成本,方便地实现了小型化、模块化。     

目标速度预测在光电跟踪控制系统中的应用

在光电跟踪设备的电视或红外自动跟踪系统中,引入目标的速度信息是提高跟踪精度的一种有效方法。为了得到目标的速度信息,设计了电视或红外脱靶量滞后时间的辨识方法以及目标速度预测的卡尔曼滤波方法,通过对电视或红外脱靶量信息同辨识出的脱靶量滞后时刻的仪器位置信息进行拟合,预测出被跟踪目标的速度信息,从而构成复合控制。仿真和实验结果表明,通过上述方法能够得出较为准确的目标速度信息,所构成的复合控制系统有效地提高了系统的跟踪精度。     

自聚焦棒透镜准直系统的装配误差引起的附加耦合损耗分析

一对１／４节距自聚焦棒透镜构成的准直系统通常存在三种装配误差：错位、间隔和倾斜,由此产生一定的附加耦合损耗。理论分析和数值计算结果表明,损耗与装配误差在小范围内近似呈平方递增关系,增幅与透镜聚焦参数有关。根据具体装配工艺选取合适的自聚焦棒透镜,能显著降低耦合损耗。     

双曲柱面-平面透镜准直特性分析

基于光线传输理论对双曲柱面-平面透镜准直半导体激光光束的特性进行了研究,并用解析的方法讨论了在有误差时各参数对准直效果的影响,为正确认识、纠正误差,尽可能发挥双曲柱面-平面透镜的准直作用,改善半导体激光器快轴方向光束的质量,提供了理论依据。     

电视制导武器的激光软杀伤分析

电视制导武器在精确制导武器中的地位越来越得到提高。为了对抗这种精确制导武器,采用激光作为杀伤源对其进行软杀伤是一种极为实用、高效的对抗手段。本文从电视制导原理出发,介绍了电视制导武器的现状及在战争中的作用与地位。根据制导原理分析了定向激光对其干扰途径及可行性,指出了激光致使其电视跟踪系统的CCD光电探测器饱和及激光是否位于电视跟踪窗的波门内是造成干扰的主要方法。最后提出了采用偏航量作为激光干扰效果的评估指标。并在实验室采用模拟仿真进行评估,效果很好,达到干扰要求。