摘要：为了提高钢圈反射式光栅的测量精度,设计了光栅信号补偿系统,分别对光栅信号的幅值、直流电平和相位进行了补偿,补偿后两路光栅信号的正交性得到了改善。首先,根据钢圈反射式光栅提取信号的方式建立光栅信号电子学处理系统。然后,分别从幅值、直流电平和相位等3方面提出系统的补偿算法。以8 192lp/mm的钢圈反射式光栅为平台,以实际的精度检测结果为评判依据,对提出的信号补偿系统进行了实验验证。结果表明,补偿后的光栅精度比补偿前提高了2.28″,提高幅度达到50%。实验结果验证了光栅信号补偿方案的可行性。

摘要：音圈电机驱动的快速反射镜在传统控制方法下具有严重的相位滞后,限制了其性能。针对这一问题提出了一种完全跟踪控制方法(Perfect Tracking Control,PTC)。首先,建立音圈快速反射镜系统离散状态空间模型,构建多速率采样系统,对长周期采样控制环节设计完全跟踪控制器;然后,对短周期环节设计基于离散滑模变结构控制的内回路补偿控制器。新方法实现了音圈快速反射镜对指令的完全跟踪,并有效补偿了外部扰动、模型不确定性以及机械非线性等因素对系统性能的影响,保证了系统的鲁棒性。实验结果表明PTC控制实现了系统工作频带的扩展,与传统PID控制相比,系统的阶跃响应调节时间缩短50%,静态位置波动峰峰值减小50%;与基于干扰观测器和零相差跟踪控制器的方法相比,系统的位置稳态误差由1.5%减小到0.05%。采用新方法的音圈快速反射镜对幅值360″的正弦位置指令跟踪的双十带宽达到375 Hz,有效改善动态性能,拓展控制带宽。

摘要：为减小高空光学遥感器的热设计误差,提高其热控效率,利用灵敏度分析方法对高空光学遥感器的热设计参数进行了分析。根据能量守恒定律建立了光学遥感器高空航摄时的热平衡方程,并对影响透镜组件温度分布的热设计参数进行了灵敏度分析。分析结果表明,对流换热、内部热源及构件之间的热阻对高空光学遥感器透镜组件的温差影响较大。试验结果表明,基于灵敏度分析结果的热设计方案合理有效。

摘要：介绍了面阵CCD485的内部结构、工作模式,并给出了其基本驱动电路设计。然后通过对面CCD485驱动时序图的分析,分析了全帧型大面阵CCD的正常工作、快速擦除、图像窗口输出和像元合并的驱动时序,提出了一种基于时序细分和有限状态机的通用型全帧型面阵CCD驱动时序发生器设计方法。该方法通过对CCD驱动时序进行分组,将每一组时序的波形划分为若干个基本输出状态,这样CCD各个工作阶段所需的驱动时序都可以由各基本状态组合出来,使用摩尔型有限状态机来描述,将时序驱动器进行了模块化设计。给出了各个模块的具体设计,使时序发生器的设计过程更加简单,最后采用Xilinx公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA-XC2VP20、ISE软件平台,设计了CCD驱动时序发生器,并进行了波形仿真分析。输出信号完全满足485芯片的驱动时序要求,证明了该设计方法的有效性。

摘要：为了解决传统光电侦察平台外露球形结构增大飞机雷达散射截面的问题,提出一种采取双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转实现大角度扫描的方法,该扫描方式的外露尺寸小,可与载机进行共形设计以保证飞机隐身性能。基于光反射矢量理论,对扫描系统成像特性进行了研究,对双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转所产生的像旋进行了定量分析,得出了像旋角大小和方向与双反射镜旋转角度和方向的确切关系,并以此作为像旋补偿的理论依据,提出一种通过控制消旋棱镜消除像旋的双向控制方法,实现扫描镜与消旋机构的严格协同运动。通过成像实验进行了验证,消除了所产生的像旋,计算可得消旋精度均方根值小于8′,实现了较高精度光学消像旋。

摘要：针对大视场、高分辨率、低畸变和环境适应性要求高的三线阵航空测绘相机光学系统设计要求,开展新型光学系统结构形式设计:首先,根据总体方案要求以及稳定平台安装特点,确定了单镜头的技术方案;接着,分析计算了光学系统各项指标参数,光学系统拉氏不变量达到9.5;然后,对比分析了非像方远心光路、像方远心光路和准像方远心光路的结构形式;最后,设计了一种航空环境适应性良好的双高斯复杂化失对称准像方远心光学系统结构形式。设计的光学系统成像质量好,在全色谱段内的Nyquist频率为100lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.36;分别在R、G、B谱段的Nyquist频率为50lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.6。光学系统全视场最大相对畸变优于0.1%,在均匀温度0~40℃范围内,全色谱段调制传递函数优于0.3。实验室鉴别率板测试结果表明,相机静态分辨率达到102lp/mm;飞行验证试验结果表明,相机摄影分辨率达到0.16m@2km航高。光学系统设计完全满足大视场三线阵航空测绘相机环境适应性和分辨率的要求。

摘要：为了提高航空遥感相机的摄影分辨率,获得高分辨率的航空图像,除了采用具有高传递函数的光学系统和高质量成像介质外,还要正确控制快门的曝光时间,以保证探测器能够获得合适的像移量。本文基于一种航空测绘相机镜间快门的结构形式及工作原理,以笛卡尔理论为基础,通过坐标变换方法,建立地面目标和影像之间的矩阵关系,从而确定快门曝光时间和像移量的关系,接着,结合相机速高比、像元尺寸等参数,对像移量及像移残差进行分析。根据相机的不同安装方式,以像移残差为1/3像元尺寸为标准,判定成像系统是否加入像移补偿机构,为相机设计提供理论依据。通过静态测试及飞行试验对分析进行验证。试验结果表明,相机分辨力达到36.8 lp/mm,航拍图像良好,满足指标要求。

摘要：航空遥感器在高速飞行时,由于光学窗口玻璃与大气间的摩擦会产生大量热,致使光学窗口玻璃在热载荷作用下发生变形,光束通过时会发生偏折、产生光程差等问题,导致航空遥感器的光学系统成像受到影响。为了更好地抑制这种影响,介绍了双层光学窗口的结构,并结合实例验证,对比分析了同等厚度下单、双层光学窗口的光学性能。根据窗口结构给出了在满足外界作业环境下,圆形和矩形窗口厚度的确定方法及不同窗口安装方式对厚度的影响;分析了在压力和温度的影响下,窗口玻璃的变形情况,并结合载机飞行工况对双层窗口进行了热变形分析;结合实际光学系统,验证了双层窗口的光学性能,并和同等厚度的单层窗口进行对比。分析结果表明,在航空遥感器高速飞行条件下,与同等厚度的单层窗口相比,双层窗口玻璃的径向温差和轴向温差更小;针对所研究的光学系统,双层光学窗口玻璃热变形后引起的光学系统离焦量更小,并且对光学系统调制传递函数（MTF）的影响更小,空间频率在0～65 cycle/mm范围内不低于0.3,且在65 cycle/mm时MTF的相对下降量不超过10%,即双层光学窗口的引入使光学系统在不用调焦的情况下就可以满足使用要求。对双层光学窗口的分析研究也可以为其他航空光学窗口设计提供参考。

摘要：为了设计一种支持电子式像移补偿功能的高帧频大面阵CCD驱动电路,满足像移补偿功能。论文首先给出了大面阵CCDFTF5066M的基本驱动电路,然后在其基础上通过增加一个"像移补偿时序发生器"与主时序发生器SAA8103配合工作来实现电子像移补偿,给出了"像移补偿发生器"内部设计结构,所增加的像移补偿时序发生器只用于产生曝光期间所需的几个垂直转移驱动时序和转发SAA8103产生的时序信号。选择了FPGA作为像移补偿时序发生器,并且进行了时序仿真。最后对设计的驱动电路进行了室内像移补偿实验验证,取得了很好的补偿效果,该驱动电路系统支持最大帧频可达2.7 F/s,信噪比达到了66 d B。该驱动电路能方便地选择输出通道数量和输出方式,使相机适用于不同的场合。

摘要：为了降低航空光电侦察设备的整体质量,减小反射镜在复杂航空环境下的面形变化,利用有限元方法对某长条形反射镜组件结构进行了优化。首先,计算轻量化反射镜所需的支撑点数量,并对支撑点的位置进行优化。接着,为了解决温度变化时组件材料线胀系数不匹配带来的热变形问题,在支撑结构中引入了柔性铰链,并对柔性铰链参数进行了优化。最后,对反射镜组件进行面形精度分析,得到反射镜RMS为20.3 nm,小于1/30λ(λ=632.8 nm);对组件进行模态分析及试验,得到一阶固有频率分别为138 Hz和162 Hz,满足设计指标要求,分析及试验结果表明了该反射镜的支撑结构合理可行。