發(fā)布時間：2020-09-11 15:18

　　 在航天和國防軍事等探測、偵查領(lǐng)域中,以制導(dǎo)、紅外成像、雷達(dá)探測為主要功能的軍事武器,都裝配有半導(dǎo)體激光發(fā)射裝置、可見光成像儀器等富含遠(yuǎn)紅外、激光、近紅外等多種波段的光電系統(tǒng)。武器系統(tǒng)各光軸平行性越好,則在現(xiàn)代以及未來可能突發(fā)的全數(shù)字化戰(zhàn)爭中,越具有主動性優(yōu)勢,可以快速掌握戰(zhàn)時情報,實(shí)現(xiàn)精確打擊與靈活機(jī)動。由于某些光電武器的特殊性能要求,為其裝備了多種光電單元,使得武器設(shè)備整體尺寸較大,造成光電單元間的跨距較大,不僅安裝困難,同時各光電單元的光軸精度也無法保證。當(dāng)武器裝備實(shí)際偵查使用時,若各光電設(shè)備的光軸平行性不一致,會造成跟蹤對象位置偏離,實(shí)際打擊中則可能誤傷無辜。故多光軸一致性檢測與提高光軸平行性精度,始終是一個重點(diǎn)研究領(lǐng)域。影響光電設(shè)備各光軸平行性精度的因素較多,如實(shí)際加工誤差、惡劣環(huán)境中使用、使用時間較長等等,都會造成光軸間平行性精度降低。故在光電設(shè)備的使用前和使用中的各個階段,都要不定期的進(jìn)行精度檢測調(diào)節(jié),根據(jù)具體設(shè)備自身實(shí)際情況,將光軸偏角調(diào)節(jié)到工作許可范圍內(nèi)。本文通過對小口徑平行光管法的研究,針對中航工業(yè)某機(jī)載雷達(dá)武器系統(tǒng)的光電單元,開發(fā)了一套組裝方便、操作便捷、高精度的光軸一致性檢測系統(tǒng)。采用離軸拋物面反射鏡結(jié)構(gòu),在滿足視場角的要求下,將內(nèi)部光路多次折疊反射,極大縮小了設(shè)備自身體積。本系統(tǒng)裝配有紅外、激光、可見三種不同波段光源發(fā)生裝置,結(jié)合機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)目標(biāo)光軸位置采集。本文通過建立光路傳播數(shù)學(xué)模型,得出光源位置與光斑位置具有一致性的結(jié)論,同時分析了光軸偏角檢測原理。采用圖像處理及目標(biāo)識別算法實(shí)現(xiàn)光斑質(zhì)心的快速定位。本文通過分析機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)的光斑特點(diǎn),提出了基于連通域判別的光斑定位方法。通過改進(jìn)的自適應(yīng)閾值算法縮小目標(biāo)區(qū)域,利用連通域標(biāo)記識別出所有前景,根據(jù)連通域尺寸剔除大量噪聲及無關(guān)區(qū)域,最終得到目標(biāo)光斑輪廓信息。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)的自適應(yīng)閾值法結(jié)合連通域判別法可有效抑制機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)中激光光斑的背景噪聲,快速定位激光光斑能量中心。本系統(tǒng)可適用于室內(nèi)及外場環(huán)境中,可檢測原位或離位設(shè)備。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成分析了本系統(tǒng)不確定度小于10秒。通過實(shí)驗(yàn),檢測了系統(tǒng)初始狀態(tài)各光軸間偏角。同時檢測出激光光軸的最大調(diào)節(jié)范圍為21分。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN959.73;TN219
【部分圖文】：

北京交通大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文邐逡逑系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在軍事制導(dǎo)、偵查、探測、光電報警的各個領(lǐng)域［４１，如圖１－１逡逑電吊艙。紅外武器通過輻射源搜索甄別目標(biāo)，并且可以有效辨別偽裝，在現(xiàn)逡逑息化戰(zhàn)斗中有顯著優(yōu)勢。逡逑紅外與激光密不可分，具有紅外波段的系統(tǒng)上，幾乎都可以察覺到激光的應(yīng)逡逑。激光也憑借其高亮度、方向性好等突出特點(diǎn)，在激光通信、激光測距與激光逡逑、反偵察等領(lǐng)域占有一席之地［５］。極大提高了部隊(duì)軍事戰(zhàn)爭中防御、打擊及演逡逑力，如圖１－２為彈載雷達(dá)系統(tǒng)。隨著軍事武器的光電集成度的提高，配備微光、逡逑外、遠(yuǎn)紅外、紫外、激光等不同波段的武器應(yīng)用環(huán)境也逐漸擴(kuò)大［６］，從淺海到逡逑海、從陸地到天空至外太空，以偵查探測、傳輸數(shù)據(jù)，光電武器成為現(xiàn)在偵察逡逑中的千里眼與順風(fēng)耳，確保了戰(zhàn)場情報的準(zhǔn)確獲取、戰(zhàn)場環(huán)境的三維顯示、目逡逑蹤定位的準(zhǔn)確性。保證了戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)上的制高點(diǎn)［７］。逡逑

自Ｉ９６０年在美國本土研發(fā)首臺激光器后，相關(guān)領(lǐng)域科研人員一直致力于在武逡逑器領(lǐng)域應(yīng)用激光設(shè)備，正如各種好萊塢科幻大片中所展現(xiàn)的激光武器一般，它定逡逑會成為未來武器的潮流，地處歐洲的西方大部分國家以極大熱情投身于光電設(shè)備逡逑在軍事武器的應(yīng)用。德國的ＬＦＫ－ＭＢＤＡ公司大力研發(fā)激光武器，實(shí)施地面防空激逡逑光武器系統(tǒng)研發(fā)計劃，其自動光軸校準(zhǔn)系統(tǒng)可提高武器命中的準(zhǔn)確率。美國還準(zhǔn)逡逑備將光纖激光武器普及到驅(qū)逐艦、轟炸機(jī)甚至戰(zhàn)斗機(jī)上面。俄羅斯國防部公布一逡逑款名叫“勇士”的車載激光武器系統(tǒng)，是用于近程防空的光纖激光武器，其激光逡逑指示器和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)都有所優(yōu)化。我國著名的光電研宄當(dāng)屬“大連光源”，逡逑如圖１－３所示，是當(dāng)今光強(qiáng)最大的極紫外波段的自由電子激光裝置。逡逑１．２．２光斑定位算法研究現(xiàn)狀逡逑北京理工大學(xué)光電學(xué)院的陳和、楊志浩、郭磐等人，通過研宄相干測風(fēng)激光逡逑雷達(dá)系統(tǒng)，為使其達(dá)到要求的光軸精度指標(biāo)，采用高斯擬合局部重心法的圖像處逡逑理技術(shù)［２６］。依據(jù)高斯擬合建立曲面模型，采用最小二乘法推導(dǎo)其曲面擬合極值點(diǎn)逡逑

光源發(fā)生器與其生成的光斑圖像位置關(guān)系。逡逑２．１系統(tǒng)模型設(shè)計分析逡逑光軸一致性檢測系統(tǒng)模型如圖２－１所示。本系統(tǒng)主要需要實(shí)現(xiàn)：第一，對光斑逡逑圖像信息進(jìn)行有效地采集；第二，對光斑圖像進(jìn)行輪廓定位以及質(zhì)心位置檢測；逡逑第三，根據(jù)檢測結(jié)果指導(dǎo)調(diào)節(jié)光源位置。逡逑｜運(yùn)動控｜邐逡逑邐＋丨制卡逡逑Ｘ邐反光鏡逡逑［丨．上ｎ邐／Ｚ邋＾邋ｍ逡逑ｒｇ＾ｎ，ｈ邐口逡逑邐離軸拋義Ｊ逡逑Ｋ邐灥反邋ｖ逡逑Ｌｉ？＿＿射鏡逡逑圖２－１光軸一致性檢測系統(tǒng)模型逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ａｘｉｓ邋Ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ邋Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ逡逑首先，為保證采集圖像的質(zhì)量。本課題通過采用平行光管結(jié)構(gòu)［３Ｇ］，可保證出逡逑射光束為平行光，或模擬無窮遠(yuǎn)目標(biāo)。采用離軸式反射鏡結(jié)構(gòu)，可保證在小視場逡逑角度中有效濾除雜光，同時采用反射式結(jié)構(gòu)可有效減小設(shè)備尺寸。采用高分辨率逡逑ＣＣＤ相機(jī)和圖像采集卡，可保證連續(xù)快速采集光斑圖像。其次，為實(shí)現(xiàn)光斑輪廓逡逑的提取和光斑質(zhì)心的精準(zhǔn)定位。在保證計算機(jī)基本配置的基礎(chǔ)上

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐洋洋;鄒敏;何新江;;攝像機(jī)標(biāo)定的研究與實(shí)現(xiàn)[J];工業(yè)控制計算機(jī);2015年12期

2 劉亞辰;張新磊;高揚(yáng);逯海;趙健;;光電跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的多光軸平行度校準(zhǔn)方法研究[J];宇航計測技術(shù);2015年04期

3 胡浩;戴榮;;便攜式光電跟蹤儀光軸調(diào)試裝置[J];兵工自動化;2015年03期

4 陳衛(wèi)華;婁亮;陳利鋒;;光電軸匹配對艦炮跟蹤雷達(dá)指向精度的影響分析[J];現(xiàn)代導(dǎo)航;2015年01期

5 黃欣;沈湘衡;葉露;吳瑾;趙玉艷;;多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸間平行性檢測儀的研制[J];應(yīng)用光學(xué);2015年01期

6 劉秉琦;余皓;鄒劍;應(yīng)家駒;;基于WMPS的多光譜光軸平行性檢測系統(tǒng)設(shè)計[J];半導(dǎo)體光電;2014年05期

7 徐亞明;束進(jìn)芳;安動動;;自適應(yīng)閾值激光光斑中心定位方法研究[J];城市勘測;2014年04期

8 穆永吉;毛一江;胡明勇;;一種離軸拋物面鏡像差校正鏡組的設(shè)計[J];光學(xué)學(xué)報;2014年06期

9 范世鵬;林德福;路宇龍;宗睿;;激光制導(dǎo)武器半實(shí)物仿真系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];紅外與激光工程;2014年02期

10 徐海燕;蘇世彬;張敏;李永恒;尤棟;;多光軸一致性檢測系統(tǒng)設(shè)計與研究[J];火炮發(fā)射與控制學(xué)報;2013年04期

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2 于瀟宇;高速視覺測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 周子云;多波段激光發(fā)射方向直接監(jiān)測與校正方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

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3 吳佳;車輛牌照識別系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2015年

4 梁延鵬;星地光通信ATP對準(zhǔn)特性仿真研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 王惠;庫德光路的高精度調(diào)整方案設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

6 張俊峰;大范圍高動態(tài)激光光斑特性參數(shù)半實(shí)物仿真技術(shù)[D];長春理工大學(xué);2013年

7 謝茜;基于視覺的車道線檢測與識別[D];武漢理工大學(xué);2013年

8 廖可;多光軸平行性測量系統(tǒng)的圖像處理技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2012年

9 沈春裕;自適應(yīng)閾值的運(yùn)動目標(biāo)檢測技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2816835