【摘要】：隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展,掌握戰(zhàn)場局勢和瞬息萬變的戰(zhàn)場情報是獲取戰(zhàn)場主動權的關鍵,也是取得戰(zhàn)爭勝利的重要法寶,這就要求偵察系統(tǒng)不僅能大視場掌握全局信息,又能遠距離跟蹤觀察目標,因此,變焦距系統(tǒng)常被用在軍事偵察等領域。隨著技術的發(fā)展,人們希望偵察相機即擁有較大的視場統(tǒng)攬全局,又具備長焦距遠距離觀察能力,對光學系統(tǒng)來說,這兩種能力的設計要求恰恰相反,前者要求光學系統(tǒng)具備短焦距大視場,而后者卻要求光學系統(tǒng)具備長焦距超小視場�；谝陨弦�,本論文開展了超小視場變焦距光學系統(tǒng)的設計與研究。本文從變焦距光學系統(tǒng)基礎理論入手,分析了變焦距系統(tǒng)的運動過程,并推導了連續(xù)變焦距光學系統(tǒng)高斯解求解的過程。確定了系統(tǒng)技術指標,歸納總結了不同變焦距結構形式光學系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點,根據技術指標,提出了一種“混合”式設計方法,即采用雙通道的結構形式:一個通道采用機械補償式連續(xù)變焦距結構形式,變焦范圍為20.5~420mm,能實現(xiàn)30°~1.5°的視場變化。像差分析結果表明,該連續(xù)變焦系統(tǒng)在所有焦距的所有視場內,其MTF曲線在CCD的奈奎斯特頻率(91lp/mm)處的值都維持在0.3以上,點列圖的彌散斑小而密集,能量基本都集中在像元大小(5.5μm)內,系統(tǒng)的畸變很小,最大也不超過3%,具有較好的像面照度均勻性。綜合分析表明,該連續(xù)變焦距光學系統(tǒng)具有良好的成像質量。另一個通道采用R-C光學系統(tǒng)設計,系統(tǒng)焦距能達到2100mm,能實現(xiàn)0.3°的超小視場。根據像差像差分析結果,該系統(tǒng)在成像質量方面性能良好,滿足設計要求。該雙通道變焦距系統(tǒng)結合了連續(xù)變焦距和R-C系統(tǒng)的特點,克服了單一光學通道光學系統(tǒng)不容易同時實現(xiàn)大視場和長焦距的困難,使整個系統(tǒng)即能做到大視場掌握全局信息,又能做到超小視場遠距離跟蹤觀察目標,滿足設計要求。論文分析了光學系統(tǒng)的公差情況,給出了合理的公差范圍。根據航空相機的應用環(huán)境,分析了光學系統(tǒng)在高溫(60℃)和低溫(-40℃)環(huán)境以及不同大氣壓強下的成像質量,分析結果表明,該系統(tǒng)連續(xù)變焦通道在溫度和氣壓變化時,會發(fā)生像面離焦現(xiàn)象。本文采用后組調焦補償技術補償像面產生的離焦量,系統(tǒng)的成像質量提升明顯,成像質量良好。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒 論1.1 課題研究背景及意義由近幾次世界局部戰(zhàn)爭來看，掌握戰(zhàn)場局勢的發(fā)展和瞬時萬變的戰(zhàn)場情報是取得戰(zhàn)場主動權的關鍵，，也是取得戰(zhàn)爭勝利的重要利器，要實現(xiàn)這一目標，需要能精確、實時地采集情報信息的系統(tǒng)裝備[1]。過去主要由光學偵察衛(wèi)星和有人駕駛偵察飛機承擔對敵偵查和獲取情報信息的任務，但用偵察衛(wèi)星對某一區(qū)域進行全天連續(xù)監(jiān)視，必須擁有一個龐大的星群，其裝備費用十分驚人，而機載光電偵查系統(tǒng)（如圖 1.1 所示）以其靈活快捷的優(yōu)點成為近些年來國內外關注的重點[2]。

的“鷹眼”插入式吊艙 POP200 等。（1） 美國 MTS 系列光電吊艙隨著信息化作戰(zhàn)發(fā)展的需求和技術進步，無人機以其獨特的優(yōu)勢，在戰(zhàn)爭中發(fā)揮著巨大的作用。美國捕食者無人機（MQ-9）作為最早被投入實戰(zhàn)的無人機之一[15]，其在阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中的出色表現(xiàn)，讓各國對無人機在戰(zhàn)爭中所能發(fā)揮的巨大作用有了深刻的認識[16]。捕食者無人機（MQ-9）是一種中高空、長航時、多任務型無人機系統(tǒng)。美國雷神公司（Raytheon）為捕食者無人機研制的多光譜瞄準系統(tǒng)（MTS-A/B）是其獲取信息情報的主要來源。圖 1.2 為美國捕食者無人機的MTS-A/B 光電吊艙（B型主要針對高空應用做適應性設計），它由轉臺單元和電子處理單元組成。吊艙內部裝有可見光/紅外電視、激光測距儀、激光指示器和激光照射器等，其內部還可提供多波長傳感器、近紅外和彩色可見光攝像機等一系列安裝選項[16]。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V271.4;V24;TJ5

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本文編號：2704866