光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法研究

提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置,为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标,用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法,对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响,全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。     

光电经纬仪姿态测量精度室内检测方法

为实现光电经纬仪等靶场光测姿态测量设备测量精度的室内测试和评价,介绍了光电经纬仪对空间轴对称目标的姿态交会测量的原理。利用检测架、平行光管、目标轮廓靶及光源室内模拟不同姿态角的无穷远目标。建立了利用目标特征点的方位角、俯仰角计算目标姿态角的精确数学模型。用高精度经纬仪对目标上的多个特征点进行测量,用最小二乘法按该数学模型对目标姿态进行拟合,得到模拟目标的姿态,经验证该方法的标定精度可达0.05°。以该标定结果为模拟目标姿态的真值,光电经纬仪对同一模拟目标姿态进行动态测量,将测量结果与真值进行比较,可确定光电经纬仪的姿态测量精度。     

低飞小目标电视跟踪作用距离的分析

结合长期从事光电跟踪仪器研制的实践，针对低飞小目标远距离跟踪测量的特点，从跟踪信号的大小及其对比度两个方面分析了它们对电视作用距离的影响。深入探讨了目标穿越电视视场产生的动态对比度及其对作用距离的影响。并提出采用电子快门和光谱匹配技术提高目标信号对比度，提高电视跟踪作用距离的方法。     

外部因素对光电跟踪仪低对比度目标捕获能力的影响分析

在分析存在外部因素影响光电设备跟踪能力检测的基础上,提出了利用建模分析的方法,在外部因素(目标速度、目标大小、目标亮暗和物方目标对比度)和图像目标对比度之间建立起数学模型。实验采用可调对比度无穷远目标源装置、高速摄像机、精密转台和捕获仿真装置等建立检验环境,通过数学模型分析和图像分析相互验证,着重对不同的外部因素进行了特性分析。实验结果证明:在背景辐亮度为3.2W/(sr·m2)的工况条件下,拟合的方程能够准确地表述各外部因素与图像对比度的数学关系,通过设定各外部因素水平能够对光电跟踪设备的捕获能力进行有效检测。     

电视形心跟踪技术在260激光电视电影经纬仪上的成功应用

本文论述了新近研制成功的一种靶场测量用光电设备—260激光电视电影经纬仪,用于对飞行器进行外弹道测量。它能以半自动跟踪、电视自动跟踪及数学引导三种方式跟踪被测目标,具有很高的跟踪测量精度和很强的实时测量、实时输出能力。设备上加装的激光测距系统,使其具有单站定位能力。设备上的数字化实时电视形心跟踪器是由视频处理器、投影处理器与跟踪窗控制器等组成。它采用了TMS320系列的高速数字信号处理芯片组成的多微机并行处理结构及流水线技术,并与巧妙设计的模拟图象预处理技术相结合,成功地通过了室内检测、机场试验和外场校飞,曾以很高的回波率对不装合作目标的掠海导弹进行单站跟踪测量,距离达到10.4km。研制和现场实用结果证明,采用这种实时图象跟踪技术,使靶场光电设备增添了优异的性能。     

光电着舰引导设备激光单元作用距离研究

阐述了光电着舰引导激光测距/跟踪单元的工作原理,从人眼安全和大气窗口两方面讨论并确定了激光发射机波段。通过经验公式计算及MODTRAN实验对比研究了1.5x m全光纤激光的大气透过率。在精确计算大气双程透过率的基础上,分析了激光测距/跟踪单元不同气象条件下的作用距离。在晴与霾两种气象条件下,所设计的激光单元最大作用距离分别为10.8 km和8.5 km,满足光电着舰引导系统对跟踪距离大于6 km的指标要求。     

测定高速电影经纬仪测角精度时的几个问题

在室内测定电影经纬仪的测角精度,是在检测架下进行的。在检测架上布置一系列被称作基准管和目标管的平行光管,它们的空间座标先用待测仪器精度等级高的光学经纬仪进行仔细标定,这样,目标管相对于基准管的空间角即可为标准角了。当以电影经纬仪测得该角的角值与标准角的差值,即为测角误差。多次测最结果的均方差就是表征电影经纬仪质最的重要指标——测角精度。     

低照度成像组件的最小可分辨率对比度测量及其作用距离模拟

搭建了一套光电成像系统的最小可分辨对比度测试实验系统,并对MTV-1881-EX型低照度CCD和NOCTURN XL型超低照度CMOS成像系统的最小可分辨对比度进行了测量,分析了对应两款低照度成像组件在相同焦距、相同瞬时视场、相同视场条件下的作用距离,结果表明:1)超低照度CMOS成像组件具有更好的低照度成像质量;2)基于最小可分辨对比度的作用距离模型由于考虑了系统信噪比、调制传递函数和景物对比度等因素,可更有效地预测光电成像系统的作用距离;3)在相同瞬时视场或成像视场条件下,超低照度CMOS成像系统具有更佳的作用距离.本文方法对于拓展基于最小可分辨对比度的光电成像系统作用距离模型的应用具有重要的作用.     

红外搜索设备作用距离等效分析与应用

红外光电探测设备作用距离的大小除与设备本身的性能有关外，还制约于环境温度、相对湿度、能见度距离以及目标特性等诸多因素的影响。判定红外光电设备作用距离是否合格是目前靶场试验中突出的问题，因为考核现场很难造就标准环境(规定环境)和使用真实目标。本文利用传统的作用距离计算公式对红外光电探测设备作用距离进行计算．并对大量试验数据进行统计，对真实目标光学辐射特性进行实际测量，使计算公式的主要参数得到量化。根据红外光电设备在标准条件下所规定的作用距离要求，计算在现场试验条件下应达到的作用距离，即等效距离，以此判定红外光电设备在实际试验中所获得的实测作用距离是否满足规定要求。     

一种新型光电经纬仪多功能检测设备的设计与研究

介绍了一种对光电经纬仪进行检测的多功能检测架,并对其工作原理、主要功能、设计指标及其精度计算进行了介绍。与以往的检测架和动靶标相比,具有可模拟目标的视向运动、评检被测设备的动态测角定向误差及模拟目标的视向运动轨迹的特点,解决了以往在室内无法对仪器的动态测角定向误差进行测量的难题,大大提升了室内检测仪器的能力。经计算和检测,该设备的最终测角定向精度可以达到±2″。     

光电经纬仪测量精度指标的确定

光电经纬仪测量元素误差是外弹道测量中最主要的误差源。为了保证外弹道的测量精度，就应对光电经纬仪的测量精度进行合理设计。通过数学解析的方法，推导建立了2个简洁的公式：1）单站定位体制下弹道点位精度和光电经纬仪测角、测距精度以及目标斜距、高角之间的数学表达式；2）对称交会测量体制下弹道点位精度和光电经纬仪测角精度以及目标斜距、交会角之间的数学表达式。这2个公式为光电经纬仪精度指标的设计论证提供了理论依据。     

光电经纬仪测角精度分析

测角精度是影响光电经纬仪定位功能的重要因素。为了进一步提高光电经纬仪的测角精度,对测角误差进行详细分析是必要的。从光电经纬仪的总体设计出发,找出了影响测量数据获取、转换、合成中的各项误差源,并详细分析了它们的大小和性质。通过分析光电经纬仪工作原理及结构找出了主要误差源。对机架系统的误差、测角单元误差、电气系统误差、脱靶量误差、大气折射修正误差等主要误差源进行分析计算,并对各单元进行了误差分配。最后,计算了光电经纬仪投影测角精度的均方根值。分析计算结果显示:通过精心设计、加工、检测,修正可使一部分误差减小甚至忽略,但机架系统的误差、测角单元误差、脱靶量误差对测角精度的影响仍很显著;在当前工艺水平下,光电经纬仪事后空间指向精度可以达到2。     

一种新型光电侦察系统目标数据观测方法

针对在主要作战方向上工作的光电侦察系统，提出一种低成本的光电搜索设备获取目标数据的方法。采用光电探测器持续以固定角速度周转扫描的方法，多次连续捕获目标，不断迭代刷新目标方位和时间数据，完成对来袭目标相对侦察设备的角位置和水平距离的解算。推导出观测目标数据的数学模型，通过设计仿真软件，实验程序可在目标进入侦察设备观测边界范围后解算出其方位角，得出目标在不同时间的方位角、俯仰角和水平距离等信息，能够满足在侦察距离不小于20 km的状态下实现对速度不大于500 m/s、高度不超过5 km的目标进行跟踪，完成了对光电侦察设备的仿真验证，为后续火控计算提供了可靠数据。     

光电经纬仪异面交会测量及组网布站优化设计

提出了一种基于空间两异面光轴公垂线估计目标真实位置及组网布站站址几何的优化设计方法.通过光电经纬仪观测目标方位角、俯仰角和基线长度,计算两光轴在待估目标上的两交点,得到目标位置的公垂线.依据两台光电经纬仪的测角准确度作为权系数,估计目标真实位置.通过误差仿真及定位准确度分析,研究了组网测量中交会角、方位角、高低角和基线长度对定位准确度的影响.     

T型架光电经纬仪动态精度检测方法的研究与应用

根据动态精度靶标的机械结构和由a,b,θ角计算出来的光电经纬仪回转中心的空间位置,结合T型架光电经纬仪的机构特点,采用偏心的方法对其进行动态精度的检测。通过对某型号光电经纬仪的实际检测,验证了该方法的正确性。     

红外系统作用距离实时计算系统

鉴于复杂大气条件下的红外系统作用距离难以精确、实时地计算,提出一种建立红外系统作用距离实时计算系统的方法。通过将MODTRAN软件与基于光谱等分法建立的红外系统作用距离模型有机地结合起来,实现对于MODTRAN软件自动写入配置及调用计算,简化了大气模型的配置方法,并能够自动读取MODTRAN生成的结果输出文件。对某探测目标在不同海拔高度（1 km~6 km）及不同降雨强度(0 mm/h~4 mm/h)下红外系统作用距离进行计算,结果表明:探测高度的变化对于红外系统作用距离有比较明显的影响,其中在1 km~3 km探测高度范围内,探测距离变化尤为明显。降雨对于红外系统作用距离影响巨大。降雨强度为1 mm/h时,红外系统作用距离衰减为无降雨时的50%。当降雨强度大于3 mm/h时,作用距离趋于稳定。     

高分辨率可见光相机作用距离的估算

根据光电系统点目标探测概率、虚警概率公式,从信号和噪声的统计特性出发,推导了可见光相机对点源目标的作用距离公式.并综合考虑人眼的目标发现能力、目标的亮度对比度、观察等级和探测概率的要求,计算出面源目标的作用距离.为了便于计算,编制了相应的软件,并以高分辨率可见光相机为例,通过计算实现了对高分辨率可见光相机点源、面源目标的作用距离的估算.     

一种基于光电经纬仪的数据预测跟踪技术

针对光电经纬仪上的跟踪器,提出了一种基于合成角数据的预测跟踪技术.利用目标的前几帧脱靶量和对应的经纬仪角度信息计算合成角,再以前几帧合成角数据为依据,利用线性动态模型推导出下一帧的合成角信息,计算出目标在图像中的位置,从而实现了对目标的预测跟踪.实验证明,该方法可以实现预测跟踪,减小处理区域,提高跟踪器的处理速度,有效地避免波门外虚假目标的干扰.     

湍流大气传输中跟踪抖动对远场影响的仿真研究

分析了跟踪抖动对湍流大气传输远场光斑的影响。基于麦克斯韦电磁场理论,采用大气相干长度对大气湍流进行描述,推导了发射光束因跟踪抖动导致光轴偏离的远场表达式。在此基础上,利用相位屏法模拟抖动引起的倾斜相位和大气折射率起伏引起的相位调制,并采用低频补偿的功率谱反演法对传输过程进行了数值仿真。分析了不同跟踪抖动、湍流强度条件下远场光斑质心脱靶量的变化,以及不同尺寸模拟目标的回波概率。分析结果表明,在传输距离为10 km时,强湍流造成的远场光斑脱靶量可达几十μrad;当跟踪抖动较大时,湍流强弱对脱靶量影响差别很小。最后,对一定尺寸的模拟目标,从探测回波概率的角度给出了发射系统跟踪抖动量的控制范围。