航空相机像旋动态调制传递函数分析与研究

作者： 刘超   丁亚林   田大鹏   杜言鲁   孙崇尚   来源： 光学学报 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 成像系统　　航空相机　　调制传递函数　　像面旋转　　旋转像移  

描述： 航空相机采用旋转扫描反射镜成像过程中存在像面旋转，会导致图像模糊，成像质量下降，必须采用像旋补偿机构进行补偿。目前普遍通过人眼观察图像模糊程度和电机同步控制精度评价像旋补偿精度，都不能客观准确评价系统成像质量。为建立航空相机成像质量与像旋补偿系统其他指标之间的直接关系，提出基于极坐标系的动态调制传递函数(MTF)，并提出基于倾斜刃边法与模糊路径法相结合的方法测量航空相机旋转像移动态 MTF。设计扇形靶标旋转动态成像实验，利用旋转动态 MTF 和倾斜刃边法得到图像动态MTF 计算值，基于图像模糊路径测量转台转动时图像动态 MTF 测量值。实验结果表明，转台以 20～300°/s匀速转动时，空间频率在旋转动态 MTF 到达第一个零点频率前，动态 MTF 计算值和测量值曲线近似重合，验证了旋转动态 MTF 的正确性；空间频率在 0 至 0.7 倍零点频率范围内，两动态 MTF 曲线相对误差最大值和均值分别小于 6%、2%，进而证明了测量方法的准确性。

航空相机像旋补偿双向控制中的内环补偿器设计

作者： 刘超   丁亚林   田大鹏   杜言鲁   孙崇尚   来源： 仪器仪表学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 像旋   自动控制技术   航空相机   双向控制   鲁棒内环补偿器  

描述： 为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系统的滤波器,进而得到系统化设计的内环补偿器。保证系统鲁棒稳定性的同时尽可能提高干扰抑制性能,进而在两者间折衷提高双向控制像旋补偿精度。实验结果显示,本方法能够有效抑制等效干扰的影响,提高消旋补偿的精度。动态扫描下位置补偿误差的最大值和均方根分别为(1.81×10~(-3))°、(5.224 74×10~(-4))°,与传统设计相比,补偿误差分别减小了41.99%、41.73%,提高了四通道双向控制系统的像旋补偿精度。

航空相机像旋动态调制传递函数分析与研究

作者： 刘超   丁亚林   田大鹏   杜言鲁   孙崇尚   来源： 光学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 成像系统   像面旋转   旋转像移   航空相机   调制传递函数  

描述： 航空相机在采用旋转扫描反射镜成像过程中存在像面旋转,会导致图像模糊,成像质量下降,必须采用像旋补偿机构进行补偿。目前,通过人眼观察图像模糊程度和电机同步控制精度评价像旋补偿精度,都不能客观准确评价系统成像质量。为建立航空相机成像质量与像旋补偿系统其他指标之间的直接关系,提出基于极坐标系的动态调制传递函数(MTF),并提出基于倾斜刃边法与模糊路径法相结合的方法测量航空相机旋转像移动态MTF。设计扇形靶标旋转动态成像实验,利用旋转动态MTF和倾斜刃边法得到图像动态MTF计算值,并基于图像模糊路径测量转台转动时图像动态MTF测量值。实验结果表明,转台以20~300(°)/s匀速转动时,空间频率在旋转动态MTF到达第一个零点频率前,动态MTF计算值和测量值曲线近似重合,验证了旋转动态MTF的正确性;空间频率在小于0.7零点频率范围内,两动态MTF曲线相对误差最大值和均值分别小于6%,2%,进而证明了测量方法的准确性。

大角度倾斜成像航空相机对地目标定位

作者： 乔川   丁亚林   许永森   修吉宏   杜言鲁   来源： 光学精密工程 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 数字高程模型   其次坐标变换   航空相机   目标定位   误差分析  

描述： ,相比于仅采用地球椭球模型的目标定位算法,该算法有效降低了地形起伏对目标定位影响,在目标区域地形起伏标准差大于10m时,大角度倾斜成像的定位精度明显提高。采用飞行试验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度18 000m拍摄框架横滚角小于63°时,目标定位圆概率误差小于70m,可满足工程实际需要。

航空光电成像像移与像旋运动补偿控制技术综述

作者： 王昱棠   田大鹏   来源： 光学精密工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 伺服控制   运动补偿   航空光电成像   像移   像旋  

描述： 本文从控制的角度综述了大视场、高分辨率需求下，航空光电成像系统像移与像旋运动补偿控制技术的先进技术及研究进展。结合像移与像旋运动补偿控制发展趋势，将其分为单一执行器补偿控制和多执行器协同补偿控制两大类。对于单一执行器补偿控制，从控制照准架、控制光路折转、控制成像介质运动的三个角度进行了总结；对于多执行器协同控制，从指令协调、机械联动和多执行器信息交互三个角度，对协同补偿控制方案进行了梳理和分析；最后从五个研究方面对像移与像旋运动补偿控制的难点和未来发展趋势进行了展望。研究结果有助于航空光电成像领域学者快速全面的了解像移与像旋运动补偿控制的研究现状和发展趋势，为进一步提升航空光电成像装备的综合性能提供有益借鉴。

航空光电侦察平台内藏式扫描系统像旋分析及补偿

作者： 王平   田大鹏   徐宁   徐迪孟   来源： 光学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 隐身性能   几何光学   像旋补偿   内藏式扫描系统  

描述： 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。

航空光学成像气动光学传输效应计算研究综述(特邀)

作者： 贾平     陈健     田大鹏   来源： 红外与激光工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 计算流体力学   光学传输   数值计算   多场耦合   气动光学效应  

描述： 随着更高的需求和科技发展推动航空飞行器工作速度的提高，航空光学成像的机动、灵活等特点显现更加突出，但实现高质量、高分辨率成像的技术难度也极具挑战性。飞行器与高速气流之间的复杂作用产生气动光学效应，光波或光束经过复杂流场与光学窗口时受到强干扰，为此吸引了众多科学家开展多学科交叉融合的相关研究工作，取得了大量的研究成果，为试验测试和工程实践提供了有力支撑。文中从气动光学流场与光学窗口两方面的计算研究入手，详细综述了气动光学传输效应的研究进展，归纳总结了相应的计算方法，综合当前技术发展趋势给出航空光学成像气动光学传输效应计算研究的思考和建议。

基于NARX网络的航空发动机性能参数预测优化

作者： 刘超   熊静   来源： 农业装备与车辆工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 数据预测   航空发动机   粒子群算法   NARX神经网络  

描述： 航空发动机的构造复杂性使得发动机工况监测成为一项困难的任务。提出了一种基于粒子群算法优化的NARX神经网络预测模型，用来准确预测航空发动机运行时传感器数据的变化趋势；通过准确预测航空发动机输出的传感器数据，以达到有效监测航空发动机的工况状态的目的。实验结果显示，预测模型所得性能参数发动机工作站温度、高压转子转速、发动机工作站压力值和低压转子转速的均方误差分别为0.00652、0.00525 、0.0093和0.00912 。结果表明，所提出的基于粒子群算法优化NARX网络能够有效地预测发动机性能参数且相较于传统NARX网络、传统BP神经网络和粒子群算法优化的BP神经网络，在预测准确度上有较大优势，为基于飞参数据进行发动机健康管理与监测提供了良好的数据支持。

基于NARX网络的航空发动机性能参数预测优化

作者： 刘超   熊静   来源： 农业装备与车辆工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 数据预测   航空发动机   粒子群算法   NARX神经网络  

描述： 航空发动机的构造复杂性使得发动机工况监测成为一项困难的任务。为了准确预测航空发动机运行时传感器数据的变化趋势，提出一种基于粒子群算法优化的NARX神经网络预测模型。通过准确预测航空发动机输出的传感器数据，达到有效监测航空发动机工况状态的目的。实验结果显示，预测模型所得性能参数——发动机工作站温度、高压转子转速、发动机工作站压力值和低压转子转速的均方误差分别为0.006 52,0.005 25，0.009 3,0.009 12。结果表明，所提出的基于粒子群算法优化NARX网络能够有效预测发动机性能参数，相较于传统NARX网络、传统BP神经网络和粒子群算法优化的BP神经网络，在预测准确度上有较大优势，为基于飞参数据进行发动机健康管理与监测提供了良好的数据支持。

航空光电系统瞄准线惯性稳定技术研究

作者： 王惠林   姜世洲   杜言鲁   谢娜   程刚   来源： 中国科学:技术科学 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空光电系统   瞄准线   结构特性   惯性稳定   扰动因素   控制回路  

描述： 从航空光电系统瞄准线惯性稳定的内涵和应用需求入手,以典型惯性稳定平台控制系统为例,围绕伺服元件/电路噪声、结构特性和动态环境三个方面,归纳总结了影响惯性稳定性能的主要因素.着重分析了控制回路特性参数、控制器以及结构特性对瞄准线惯性稳定性能的影响,指导惯性稳定平台结构与控制系统设计.为满足航空光电系统远程探测的需求,克服内部光学元件相对位移或变形引起的瞄准线抖动,在惯性稳定平台基础上引入基于参考光的高精度瞄准线惯性稳定技术,并开展了相关分析与实验工作,最后对瞄准线惯性稳定技术的发展提出了几点建议.