摘要：为提高机载环境对地面强机动性目标跟踪的鲁棒性,本文以粒子滤波为跟踪框架,研究了它的动态模型与观测模型。针对机载环境的特点与跟踪目标的强机动性,提出了基于Kristan双步动态模型结构的加速度双步动态模型(TSA)。根据Yilmaz等人提出的非对称核函数思想,针对实际工程中目标变化特点与实时性要求,提出利用Snake算法提取目标轮廓,以轮廓信息构造非对称核函数的方法。最后,依据上述方法提出了TSA-AK粒子滤波跟踪算法。利用提出的算法对机载环境对地目标跟踪的视频进行了测试,结果表明,本文算法可实现对大幅度变速运动目标的稳定跟踪,正确跟踪率为98%;对大小为25pixel×30pixel的目标的处理帧率为26frame/s。

摘要：采用单帘式快门配合CCD增益控制曝光量的调光方法,设计了面阵CCD相机的调光系统,以使面阵CCD相机在宽照度视场范围和较短的拍照周期内获得正确的曝光量。分析了航空成像传输过程中的影响因素,结合单帘式快门的曝光原理推导出曝光量的数学表达式。通过确定CCD的最佳曝光量,建立了快门狭缝速度、CCD增益和目标照度之间的对应关系。然后,由光电池采集地面目标的照度信号,根据采集的信号控制狭缝速度和CCD增益。最后,测试了快门辊轴的稳速精度。结果表明,对系统分别输入6 300、4 170和1 200r/min的阶跃输入信号时,快门的稳速精度达到0.033。根据得到的稳速精度并考虑快门的曝光量误差,得到快门的曝光精度为0.091。在实验室进行了地面照相试验,测试系统获得的曝光量为1 833DN,计算得到的系统曝光精度为0.066。结果显示利用单帘式快门和CCD增益相结合的方法能够使CCD获得正确的曝光量,捕获的图像满足使用要求。

摘要：快门是控制感光介质曝光量的重要组件，为使航摄快门适应面阵CCD相机对空间结构上的要求，同时做到幅面曝光时间均匀、曝光时间调节范围大、并且曝光时间连续可调，设计了新型帘幕式快门。 在分析了快门的曝光原理的基础上推导出快门有效曝光时间计算公式， 并结合快门的有效曝光时间计算公式设计了单帘式快门，采用帘幕环绕面阵 CCD 的快门结构形式，快门帘幕采用四辊轴的结构形式，并利用正时带实现了快门的曝光功能，利用高斯误差合成对快门系统的精度进行了分析计算，得到系统的曝光精度为 0.057。 实验结果显示，快门能够实现 1/50~1/250 s 的曝光时间调节范围，通过光电法实验测得快门的曝光精度达到 0.056，满足 0.1 的曝光精度指标要求。

摘要：摆扫式相机在扫描成像过程中,必须保证扫描机构与像面探测器之间摆扫运动的同步性,如果二者之间出现角度偏差或速度偏差,就会引起像旋转现象,使图像模糊,造成图像质量的下降。以全景式时间延迟积分(TDI)CCD摆扫航空相机为例,利用坐标变换方法建立了像旋分析的数学模型,分析了位置同步误差与速度同步误差对成像质量的影响,提出了基于干扰观测器的同步补偿方法,保证了两个机构之间位置及速度的同步性,实现了调速控制器与同步控制器的独立设计,有利于实际应用。通过实验室静态分辨率成像实验及对外成像实验,对理论分析结果进行验证。实验结果表明基于本方法的位置及速度同步误差分别小于0.0043°、0.0695°/s,均满足补偿精度要求,在成像过程中图像的旋转及失真现象得到了明显的抑制,图像质量获得了大幅提高。

摘要：为了提高光电陀螺稳定平台的隔离度,改善其在速度扰动情况下的稳定精度和跟踪精度,将分数阶PIλ控制器引入到光电陀螺稳定平台的速率环控制中。首先,说明了采用常规PI控制提高系统精度的弊端,介绍了分数阶微积分和分数阶PIλDμ控制,提出采用分数阶PIλ控制器来提高控制系统的控制精度。然后,针对采用电流环的等效一阶纯积分控制对象,提出基于稳定裕度和剪切频率的设计方法,该方法同样适用于整数阶PI控制器。最后,以机载光电陀螺稳定平台为研究对象,分别采用分数阶PIλ和整数阶PI控制器进行了阶跃响应、速度扰动隔离和稳定精度的实验研究。实验结果表明,采用分数阶PIλ控制器的系统具有阶跃响应超调量小的优点,在幅值为3.14(°)/s,频率为0.5Hz的速度扰动下,速度扰动隔离度提高了约38%,稳定精度提高了约40%。实验表明,与整数阶PI控制器相比,采用分数阶PIλ控制器可在保证稳定裕度的前提下提高系统的控制精度,且与整数阶PI控制器一样具有易于工程实现的优点。

摘要：基于谐衍射透镜成像理论和变焦系统原理，采用轴向移动式变换视场，同时引入谐衍射透镜，实现了红外谐衍射双波段双视场光学系统的设计。对设计结果进行了像质评价。设计与分析结果表明，该系统使用5片透镜在双波段实现了40~80 mm两档变焦，满足100%冷光阑效率。在3.7~4.3 μm中波红外波段，系统奈奎斯特频率处调制传递函数（MTF）值大于0.5；在8.7~11 μm长波红外波段，系统奈奎斯特频率处MTF值大于0.3。该成像系统具有双波段、高分辨率、体积小、结构简单等特点。

摘要：航空相机拍照时,由于受到振动影响成像分辨率会降低。采用动态调制传递函数研究正弦振动对成像的影响,通过基于空间域的计算方法对高频和低频振动的调制传递函数(MTF)进行了分析,指出了曝光时间不等于振动周期整数倍的一般情况时,高频振动对成像质量的影响也具有随机性,但没有低频振动的随机性明显。采用快速反射镜作为振动源进行成像实验,对获得的振动图像使用小波变换提取图像的高频信息。实验中将曝光时间设定为20ms,振动频率为50Hz时,高频信息波动范围仅为0.0582×104,可以认为基本没有波动。当振动频率为15Hz时,波动范围为0.6233×104,随机性很明显,而振动频率为65Hz时,波动范围为0.1245×104,随机性不明显。通过高频信息与MTF的对应关系,实验证明了理论分析的正确性。在理论分析和实验的基础上,总结了正弦振动对成像影响的普遍性结论。该结论可用于分析成像系统光机结构设计,也可应用于图像去模糊,具有一定的意义。

摘要：在航空相机镜筒速度内环设计了自抗扰控制器,以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜筒的扰动。采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计,并生成扰动补偿量抵消扰动的影响。首先,分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点。然后,建立了镜筒的数学模型,基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律,设计了镜筒位置控制器。最后,在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证,并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较。结果表明,采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50%左右。在提高系统抗扰动性能的同时,控制器增益减小约2个数量级,大大降低了对控制器增益的要求,提高了系统的稳定性,对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值。

摘要：振动导致航空相机成像分辨率下降,常采用动态调制传递函数(MTF)评价振动对成像质量的影响。根据线性光学系统的传递函数理论,针对任意频率的正弦振动,提出一种基于第一类贝塞尔函数的动态MTF计算方法,并以奈奎斯特频率处动态MTF不小于0.9为条件,得出低频振动的振幅容限随频率增加而减小,高频振动的振幅容限为0.2 pixel。通过对刀口靶标进行正弦振动下动态成像实验,得出理论计算结果与实验结果间相对误差小于4.25%,相比以往相关文献的分析结果,计算精度最大可提高18.5倍,因此该方法可用于预估和评价振动环境下航空相机的成像质量,对视轴稳定系统的设计具有指导意义。

摘要：为了使光电侦察平台满足现代战场复杂的电磁环境要求,对某型光电侦察平台进行了电磁屏蔽设计。电磁屏蔽技术是抑制辐射干扰、提高系统电磁兼容性的最有效手段之一。分析了光电侦察平台在进行电磁屏蔽时的技术难点,根据其特有的技术难点,提出了一些实际可行的解决措施。对改进后的光电侦察平台进行了电场辐射发射(RE102)试验测试。测试结果表明经过合理的电磁屏蔽处理,可使光电侦察平台电场辐射发射值降低约10 dBμV/m,提高了光电侦察平台的电磁兼容性。综合采取屏蔽、接地及滤波等技术手段,可使光电侦察平台的电磁兼容性满足GJB151A-1997中的规定。