摘要：分析了航空光电稳定平台模型并利用电流环使平台模型简化为K/s。阐述了影响平台稳定性的扰动以及抑制扰动的方法。介绍了平方滞后超前控制原理及其优缺点。根据重复控制器以及自抗扰控制器的优点,将它们组合搭建控制系统,并在振动平台上进行速度稳定和目标跟踪试验。结果表明:与传统的控制器相比,用本文控制方法得出的扰动隔离度至少提高了6.28dB;所设计的系统在符合工程需求的范围内,具有很强的实用性和鲁棒性,对实际工程控制器设计具有一定的参考价值。

摘要：为了降低飞行器侧摆及前后摆对TDICCD空间相机成像质量的影响,提出了对飞行器侧摆角和前后摆角范围及控制误差的要求,以获取高信噪比和高分辨力图像。根据TDICCD空间相机像移产生机理,给出了侧摆和前后摆引起的像移及像移计算参数的数学公式。应用调制传递函数(MTF)作为图像质量的评价依据,确定了满足空间相机成像质量要求的侧摆角和前后摆角范围,分析了飞行器侧摆和前后摆对地面像元分辨力的影响。计算得出,相机成像过程中,当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.1°,且侧摆角和前后摆角的视轴角不大于4.8°;或当侧摆角和前后摆角的控制误差为0.05°,侧摆角和前后摆角的视轴角不大于9.5°时,可满足积分级数96级,MTF不小于0.95的要求。实验结果表明,该方法简单,易于实现,适用于TDICCD空间相机成像质量的研究。

摘要：为了满足全景三维立体头盔显示器(HMD)对大视场(FOV)、小畸变、高分辨率以及轻量化的要求,设计了全景三维立体HMD的目视光学系统。采用4×3阵列式排列的12组相同的FOV角为33°×24°的高质量成像的目镜光学系统拼接成单眼目视光学系统,实现系统的大FOV设计。利用二元衍射面和非球面校正目镜光学系统的初、高级单色像差以及色差;使用有机光发射二极管(OLED)微显示器作为图像源,设计结果表明:单眼目视光学系统水平FOV达到120°,垂直FOV为60°,角分辨率为43pixel/(°);传递函数在45lp/mm处轴上FOV高于0.68,周边FOV高于0.45,系统畸变小于0.2%;系统的双目FOV为160°×60°,双目FOV重叠为80°×60°,系统重量约为91.2g。系统设计满足头盔显示光学系统的成像要求,并且实现了系统的轻量化以及低成本。

摘要：利用二元光学元件消色差和对波面进行任意整形的特点,将二元衍射面应用于红外双焦光学系统中,对变焦方程的解进行了分析,给出了具体的系统设计实例.设计结果表明,在仅使用4片锗透镜的情况下,系统焦距为80mm,F数为0.8时,系统垂轴像差小于72μm,在10lp/mm时光学传递函数大于0.8;系统焦距为160mm,F数为1.6时,系统垂轴像差小于35μm,在10lp/mm时光学传递函数大于0.7.

摘要：分析航空相机光学窗口的热光学特性,选定熔石英作为窗口玻璃的材料,将热流密度加权分配到窗口外表面各个区域,并考虑整个窗口玻璃的辐射来计算其在一个工作循环内的温度分布。高空高速飞行时,气动热使窗口外表面的温度急剧上升,由于熔石英的导热率很小,窗口产生很大的轴向温差,分别取轴向温差55℃,70℃和90℃时的工况计算窗口热变形;光学窗口内、外表面的变形规律为近似球面,计算了其近似曲率半径,计算由面形变化和折射率变化引起的光程差并转化为Zernike多项式;将Zernike多项式系数带入Code V中考核窗口玻璃的光学性能,得到波像差变化量,其像面离焦量为-0.114mm,调制传递函数的下降最大值小于0.01。结果表明,光学窗口满足光学性能的要求。

摘要：根据激光通信及共口径技术基本原理,对共口径自由空间激光通信光学系统的参数进行了分析,并设计得到了一套离轴式共口径激光通信光学系统。系统光学天线采用离轴两反结构,有效通光口径为160mm,光束压缩比为10…1,跟瞄系统采用无焦望远结构,最大跟踪视场为±1mrad,最佳跟踪精度为2μrad。利用Zemax软件对系统进行了光线追迹和性能分析,结果表明系统性能优良,波像差优于0.1λ(λ=632.8nm),并且结构紧凑,公差合理,装配简单,能满足实际应用的需求,对实现中地球轨道(MEO)自由空间激光通信具有一定的工程意义。

摘要：微通道板光子计数成像探测器是嫦娥三号极紫外相机的关键成像器件,嫦娥三号极紫外相机被用于探测地球等离子层中极微弱的He+共振散射辐射,为了消除微通道板内部吸附的残余气体产生的离子反馈等背景噪音对探测器微弱信号成像性能的影响,需要对微通道板进行预处理.预处理包括高温真空烘烤和紫外光电子清刷.根据预处理的实验要求,设计了一套微通道板预处理装置,为微通道板预处理实验提供高真空环境和高温加热及保温功能.本文详细介绍了微通道板预处理实验的实现过程,对三片Z型级联的微通道板进行预处理实验后,背景噪音由27.09counts/s·cm2降低为0.53counts/s·cm2、空间分辨率达到125μm,上述实验结果表明MCP在预处理之后其表面、亚表面和体内吸附的杂质气体得以有效去除,获得了稳定的增益,成像性能也得以改善.

摘要：为了实现枪击案件的有效快速侦破,设计了弹痕三维纹理比对系统。本文主要是对撞针在弹壳尾部上的压痕进行比对,以确定两弹壳是否发自同一支枪。首先根据弹壳尾部为一圆形的先验知识,对撞针处的压痕进行质心计算,把其中一个弹壳进行绕圆心旋转,使两撞针质心与各自的圆心连线平行,然后进行基于体素的互相关测度计算。为了提高比对的精度,提出了利用自适应的变系数迭代法进行互相关测度计算。实验结果表明,当两个弹壳发自同一支枪时,互相关测度值的最大值能够提高30%以上,平均提高12%以上。比对结果稳定可靠,能够满足弹痕比对系统的要求。

摘要：三次B样条函数拟合小形变需要大量控制点,且非刚性配准的迭代算法和归一化互信息计算量巨大,使得非刚性配准缓慢.为了提高配准速度,提出基于B样条函数的二级并行算法,其中对归一化互信息使用数据并行算法;对梯度下降流使用任务并行算法,并将数据并行算法嵌入到任务并行算法中.为减少计算量,提出图像多层次局部熵提取自由形变场活动控制点的算法,使活动控制点仅分布于待配准的目标之上,并使用B样条系数的快速算法进一步减少计算量;对由于控制点分布优化造成的各线程块并行计算量不平衡的问题,使用类似于Greedy算法的计算平衡算法使各线程块的计算量均衡.实验结果表明,使用B样条系数快速算法可以减少约50%的B样条系数计算量;与串行算法相比,使用二级并行算法以及控制点分布优化算法可以达到60～80倍的加速效果;比现有的数据并行配准算法可提速约6倍.

摘要：为了研究波段内激光辐照焦平面阵列热像仪时的性能表现,设计了一系列视场内辐照实验。理论上采用了平顶高斯函数和有限个复高斯函数之和模拟激光器输出的平顶型光束以及激光器输出镜和光路中各种光学元件构成的光阑,结合近轴光学系统的柯斯林光束衍射公式计算了激光光束的传递以及变换。在实验中,通过在光路中放置单透镜光学元件以及调节该元件和激光器与热像仪之间距离的方法实现了实验室激光光束对热像仪的有效干扰。实验结果表明,通过设计的光路,连续的低功率激光能够对热像仪成像形成干扰,激光光束在热像仪焦平面上形成的弥散斑能覆盖热像仪近30%的像元,使热像仪无法识别背景目标物。理论分析与实验结果相符。