摘要：为了给远程化控制的光电跟踪系统提供抗恶劣环境的设计工具,设计了一种嵌入式虚拟动态信号分析仪并对该系统采用的系统辨识等算法进行了研究。基于某型号光电跟踪系统平台,结合虚拟仪器概念和嵌入式技术,建立了嵌入式虚拟动态信号分析仪的系统架构,设计了仪器系统架构中各层软件。利用该仪器测试了实际运行中的光电跟踪系统速度回路和电流回路,实验结果表明光电跟踪系统满足设计要求,电流回路带宽为266.05 Hz,速度回路带宽为20.3 Hz,虚拟仪器具有较好的精确度和实用性,满足了光电跟踪系统设计工具准确、方便、快捷等要求,提高了光电跟踪系统设计水平和设计效率。

摘要：为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

摘要：为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调QCO2激光器。针对影响声光调QCO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调QCO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验。激光器脉冲重复频率为1Hz^50 kHz,在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致。结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出。

摘要：为提高光电经纬仪上图像传输系统的性能,设计了利用现场可编程门阵列(FPGA)的Rocket IO IP核,完成了Camera link并行接口与光模块串行接口的相互转换。通过自定义的图像传输协议,搭建了图像传输系统与各个分系统的互联平台,实现了高速图像实时传输至机下进行处理、显示和记录,同时在该光纤通道上复合传输相机控制命令和外同步时序。阐述了系统总体结构思想,发送端和接收端的软、硬件设计,介绍了Rocket IO关键属性、数据包收发状态机、图像传输协议等。实验结果表明,系统工作速率达2.5Gb/s,传输链路稳定、可靠、无误码,突破了传统光纤传输协议的开源局限,用户可直接使用光纤串行数据信息,减少导电环配线量,具有传输带宽高,图像质量好,抗电磁干扰性能强等优点。系统经过测试验证并已应于到工程项目中。

摘要：为从理论和试验两个方面解决光纤端面制备问题,根据固体断裂力学原理,分析和讨论了脆性均匀固体物质的断裂过程,得到了圆柱形物质在某一点的断裂路径具有在裂纹发展方向上的稳定性和唯一性的结论,并据此提出了一种简便的制备光纤端面的设想。根据该设想,设计了一个光纤切割装置并进行了光纤端面制备的试验。在试验过程中,分别对光纤芯径为0.2,0.3,0.6,0.8,1mm的光纤端面进行了切割,并应用读数显微镜和可见激光传输光束显示等技术手段测试了制备的光纤端面的光学质量。实验结果显示,制备的光纤端面质量完全满足实际应用的要求,质量完好的概率达到100%。

摘要：针对小型光电编码器长周期误差成因及分布规律复杂的特点,提出了一种光电编码器长周期误差修正方法。建立了基于正交三角函数基的傅里叶神经网路误差修正模型,将光电编码器输入输出间的非线性优化问题转化为线性优化问题。误差修正模型以高精度基准编码器输出值作为学习目标;引进模拟退火策略的差分进化算法对网络进行训练,保证了在训练的初始阶段具有较强的全局寻优能力和在训练后期具有较快的收敛速度和较高的精度。运用设计的方法对16位小型光电编码器进行了长周期误差修正处理,实际测试显示:编码器的峰值误差由45″^-17.5″减小到10″^-8.75″,长周期标准偏差由修正前20.3″减小到修正后4″以下。结果表明提出的长周期误差修正方法提高了光电编码器的精度。

摘要：为提高光电跟踪设备中数字视频图像信息的传输带宽,增强图像传输抗电磁干扰能力并减轻导电环配线工作量,开发了应用于光电跟踪设备的数字视频图像信息光纤传输系统。利用光纤传输抗干扰性强、带宽高等优势改善了数字视频图像信息的传输质量,增大了数据传输的容量。在发送端将并行的数字视频信息串行化,提供给光纤模块,电信号转换为光信号,通过光纤传输到接收端;在接收端光纤模块将光信号还原为高速的电信号,再经解串行化还原为原有的数据格式。场同步、行同步以及数据信息组合传输,经处理的时钟信号作为全局时钟单独传输。实验结果表明:利用光纤传输高速数字视频信息,图像正确,带宽达到1.25 Gbit,相机时钟频率可达62.5 MHz,数据传输延时为222 ns左右,最大为236 ns,时钟信号的边沿可对齐数据的有效位置。

摘要：为寻找一种通用便捷的高速通讯卡设计方法,研究了CompactPCI总线特点、总线延时与通讯带宽的关系,提出了一种利用双端口RAM实现PCI总线与本地端总线这两种不同协议、不同工作频率总线隔离的硬件结构。利用该方法可简化硬件设计和驱动程序的编写,并将接口芯片与驱动程序封装成模块,有利于后续功能板卡的开发。同时,制作出实验板,验证了该方法的可行性,实际测量了各种通讯方式下的通讯速率,得到的最高传输速率为117.97MB/s。实验表明,利用此方案制作的通讯卡通讯速率可满足高速通讯要求,且方法简便易行。

摘要：研究了对虚共焦非稳腔结构的脉冲TEA CO2激光器远场光束质量进行评价的方法。首先将稳腔TEA CO2激光器加工改造成非稳腔结构;然后从实际设计加工的数据出发,用3种常用形式对其远场光束质量进行理论评价与分析,并与设计的2 kW非稳腔激光器的实测远场光强分布实验结果进行了对比。理论和实验结果表明,非稳腔能够获得接近衍射极限的高质量单模光束,β因子是稳腔的4倍多;在同等功率水平下,采用非稳腔的激光器的远场功率密度是稳腔的19倍;非稳腔较小的遮拦比能获得远场较高桶中功率。实验表明,要全面地预测和评价所设计非稳腔激光器的光束质量,需要根据实际,综合地运用3种形式的理论评价体系。

摘要：为使基于微机电系统的捷联惯性导航/全球定位(MEMS-SINS/GPS)组合导航系统在GPS接收机无法正常工作时,仍能提供满足精度要求的导航信息,提出了径向基函数神经网络(RBFNN)辅助自适应卡尔曼滤波(AKF)的信息融合方法。首先,基于该方法设计了由神经网络训练与预测两种模式构成的组合导航系统。在GPS可用时,对RBFNN进行在线训练;在GPS失锁时,由RBFNN预测AKF更新过程的量测输入。然后,建立了RBFNN与AKF的数学模型,并设计了RBFNN的训练策略与AKF的自适应算法。最后,通过跑车实验验证了该信息融合方法的有效性。实验结果表明,在GPS断开时间为40s和100s时,系统的位置精度分别优于15m和90m。该信息融合方法能在GPS失锁时对导航误差发散进行有效阻尼,是适用于小型无人机、制导炸弹与车辆的一种低成本、高鲁棒性、中等精度的导航方案。