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- 长焦距斜视实时航空相机自动调焦技术的研究
- 作者： 惠守文 来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 离焦 航空相机 斜视相机 自动调焦系统
- 描述： 基于一种长焦距斜视实时航空相机的研制，深入地探讨了导致相机离焦的原因，指出环境(温度、大气压力)变化和照相距离的变化是导致相机离焦的主要原因，分别从温度、大气压力、照相距离这三个方面的变化对相机离焦的影响进行研究，给出了计算相机离焦量的简化数学模型。根据斜视相机光学系统的特点，确定了自动调焦系统方案，对其工作原理进行了详细的分析与论述，并通过对相机斜距离焦的分析，提出了一种新的斜距离焦补偿方法，其原理简单，结构上实现起来稳定可靠，能够完全实时补偿某一典型高度上的斜距离焦。研制出一种双层导轨、双层凸轮的自动调焦补偿机构，两层机构同时工作能够正确的补偿光机系统因环境条件变化和照相距离变化导致的离焦量，使相机在照相过程中始终保持光学焦面稳定在CCD接收面上。在对调焦机构进行精度分析的基础上，对斜距调焦原理进行了实际检验及对相机进行了地面和飞行照相试验，表明斜视相机自动调焦系统的理论分析正确、设计合理可行。
- 基于故障树分析法的航空相机故障诊断技术研究
- 作者： 王康 来源： 长春理工大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： FTA 故障诊断 航空相机
- 描述： 可见光胶片型航空相机是为新型战术侦察机配备的侦察设备。相机工作时恶劣的载机条件和环境条件,会引起相机产生各种故障,因此对航空相机故障诊断技术的研究尤为重要。本文采用故障树分析原理,找出系统全部可能的失效状态,确定了相机潜在设计缺陷和危险,利用故障树定性分析法对整个相机进行了故障诊断分析,列出电控系统故障树最小割集,确立了航空相机电控系统所有故障因素,并以此为依据设计了配套的航空相机地面检测系统。航空相机检测系统采用智能化虚拟仪器理念的ATE原则进行设计,所有检测资源由PC104总线的嵌入式计算机统一管理,根据检测需求对检测资源进行合理分配,实现了对航空相机主控板、曝光板、补偿板、429通讯板、电源板等的故障诊断,其检测精度可达到芯片级。该检测系统可以快速有效的对航空相机进行故障检测,缩短排故时间、增加维修保养的针对性,提高了相机的整体性能。同时,该检测仪还设计了ARINC-429任务仿真系统,实现了在地面上仿真航空相机与飞机之间的通讯任务。
- 航空相机性能测试模拟仿真技术研究
- 作者： 吕晓宇 来源： 长春理工大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： ARINC429 航空相机 数据总线 仿真测试
- 描述： 航空相机是为新型战术侦察机配备的可见光胶片型侦察相机设备,航空相机检测仪是为航空相机设计的配套地面检测系统。该检测仪为实现相机的整机检测,必须能够模拟飞机任务系统对相机进行控制。航空相机性能测试模拟仿真系统则是适应这种要求而设计的。本文采用ARINC429通讯规范,研究了航空相机性能测试模拟仿真系统。论文对仿真系统的总体方案进行了设计。在此基础上,采用PC/104总线嵌入式计算机作为主控系统完成了系统的硬件设计;以Windows98 se为平台,使用VC6.0编制了仿真系统的软件,最后通过实机调试验证了系统的功能。该系统可仿真航空相机载机管理系统中主控计算机对相机的控制,可模拟确定相机工作方式所需的飞机空中姿态数据,通过航空总线接口向航空相机发送控制指令及模拟数据,并接收、处理相机的工作反馈信息,将此信息以适当的方式显示出来,供地面检查人员进行相机工作状态及工作故障的判断。
- TDICCD全景航空相机像移补偿研究
- 作者： 吴宏圣 来源： 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 像移补偿 坐标系变换 真角度像移补偿 航空相机 像移误差
- 描述： 在研制航空相机时，为提高相机的分辨力，通常都采用像移补偿技术。像移补偿在工程实现时，经常采用简化的像移速度公式。忽略了飞机初始姿态角的影响，这就必然带来补偿后的像移误差。本文结合在研的TDICCD全景航空相机，用两种不同的方法实现对像移速度公式的推导：坐标系变换法和正交投影解析法。利用坐标系变换的方法可推出像面上各点的像移速度公式，该公式包含了几乎所有的运动因素：飞机的前向飞行、飞机的姿态角变化、相机自身的摆扫运动等等，是精确的像移速度公式。本公式同样适用于画幅式航空相机和线阵CCD推扫型航空相机。利用正交投影解析法推导像移速度公式，忽略了飞机的姿态角的变化，认为飞机的姿态角为零，所以它是简化的像移速度公式。简化后的像移速度公式在工程上容易实现，但是，在飞机姿态角不为零时，会产生像移误差。本文通过举例的方法，对这种误差进行了定量的分析，指出这种误差对像质的影响程度。研究了全景相机像移补偿的具体实现方法，提出了相机在摆扫方向上的真角度补偿方法，补偿后的像移误差与摆扫速度无关，从而降低了对镜筒扫描系统的稳速精度要求。
- 航空相机分辨率测量用大视场复消色平行光管物镜设计
- 作者： 武珩 来源： 长春理工大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 分辨率 大视场复消色 航空相机 平行光管 复消色
- 描述： 航空相机的静态及动态分辨率是检测相机成像质量的一项重要指标。为此需研制相应的检测装置。本文提出一种采用光机电一体化技术研制的相机分辨率检测装置的总体方案，在此基础上，针对其中最核心的光学系统——平行光管设计进行了深入的研究，尤其是为满足相机全景拍摄时智能检测的需求，需要设计一种可模拟大范围目标的高分辨、大视场复消色差的平行光管，本文重点叙述了此特殊的平行光管的物镜设计过程，给出了设计结果及加工、装配要求，经测试达到了预期指标的要求。
- 航空相机快门速度测试仪
- 作者： 张勇 来源： 西北工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 快门速度测试仪 航空相机 曝光时间 数据采集 幕帘式快门
- 描述： 本文研究了一种针对大画幅航空相机快门速度进行测试的多通道数字化快门速度测试仪的设计与研制.详细介绍了该快门速度测试仪的测试原理、结构组成、工作原理、软件设计的流程图,给出了实验结果,并对影响仪器精度的因素进行了分析.本测试仪解决了大画幅航空相机快门速
- 航空相机地物反射镜结构设计与分析
- 作者： 邵毓 来源： 吉林大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 轻量化设计 像质评价 有限元分析 地物反射镜 航空相机
- 描述： 航空侦察克服了地球曲率和地形障碍对地面侦察设备视线的限制,弥补了卫星侦察细节不足和时效性差的弊端,在战场情况瞬息万变的现代战争中表现出不可或缺的地位。随着航空相机远距离成像对细节的分辨能力需求不断提高,光学系统焦距和口径都随之增大,地物反射镜作为光学系统的重要组成部分,其使用环境下面形精度的保证情况对系统成像影响越来越受到重视。众多研究者从事过工作载荷及环境下反射镜面形变形的研究,指出反射面的面形变化与反射镜的形状、支撑方式、载荷以及轻量化的程度存在一定的比例关系,比例系数一般根据经验给定。随着计算机技术的普及,光机热集成分析方法应运而生,通过多项式拟合作为桥梁,将结构有限元分析的结果带入到光学设计软件中,经过光学系统成像质量评价得出结论,作为判断反射镜结构设计能否满足整体设计要求的依据。论文分析了光学系统成像质量评价的方法,指出MTF评价方法由于在设计和实际检测中具有相同的评价结果而受到广泛的重视;同时分析了有限元分析方法在现代光机设计中的应用,指出有限元分析得到的表面变形数据是离散的数据,不能直接应用到光学软件的分析中;最后介绍了Zernike多项式,由于其系数项与光学初级像差有一定的联系,近年来常作为将有限元分析数据到转换到光学设计软件中进行像质评价的转换纽带。论文以薄板理论为依据,分析了受重力作用下反射镜反射面面形的变形原因。讨论了材料、结构形状和支撑方案对反射镜面形的影响,列举了常用的反射镜材料、支撑方案的特点和不同减重形式的对比。同时指出,航空相机使用寿命较长,只通过粘结剂粘接反射镜和与其连接的结构支撑件存在安全隐患。最后,论文对一420×280长圆形反射镜结构进行了设计和分析。通过光学设计确定了地物反射镜几何形状和面形误差参数,经加工能力分析最终给出的地物反射镜的设计指标;通过背部开放和封闭两种轻量化形式及对应的支撑方案进行对比设计;通过有限元分析方法对组件反射面变形分析,通过Zernike多项式拟合传递到光学设计软件中,对设计指标的符合程度进行了评价,最终通过加工装配后的反射镜组件的光学性能检测证明和验证了理论分析的正确性,所设计的地物反射镜能够满足光学系统对反射镜面形精度要求。由于时间及课题篇幅的关系,论文并未对所有结构件进行分析,这些零件组合后对反射面是否存在应力应变并没有详细的讨论。另外,由于相机处于环控状态下,保持常温的工作环境,设计中并未对在温度变化下反射镜面形的变化进行分析和设计。这些工作都将在日后的工作中不断完善,并结合相机飞行照相和环境试验,在极端温度、压力、振动等条件下,反射镜面形的变化和支撑结构的稳定性做详实的跟踪和记录,以考核在实用状态下设计的质量。
- 一种长焦距航空相机振动隔离技术研究
- 作者： 杜言鲁 来源： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 减振系统 光学传递函数 振动 航空相机 图像退化仿真
- 描述： 20世纪以来,航空成像与测量技术得到了快速发展,已广泛应用于资源普查、地形测绘、军事侦察等诸多领域。为获取地面景物的高分辨率图像和地理位置信息,航空相机光学系统的焦距越来越长,此时振动已成为影响航空相机成像质量与测量精度的重要因素。本文结合某型长焦距斜视航空相机,分析了振动对相机成像质量与测量性能的影响,为提升相机动态成像性能,对振动隔离技术进行研究,主要包括以下几个方面的内容:根据长焦距斜视航空相机的工作原理,建立了摆扫成像过程中物点与像点间的映射关系,推导出斜视成像下振动像移模型,对线振动、角振动引起的振动像移进行分析,指出角振动(尤其是横滚轴方向的角振动)是影响相机成像质量的主要因素。为客观地评价振动对相机成像质量的影响,建立了振动像移与系统光学传递函数间的量化关系。着重分析了正弦振动、随机振动下的动态调制传递函数,对振动引起的图像模糊程度进行评价;针对正弦振动,提出一种基于第一类贝塞尔函数的动态调制传递函数计算方法;针对随机振动,提出基于谱密度函数复现时域随机信号的动态调制传递函数数值计算方法。采用曝光时间内像移函数的一阶统计矩,对图像几何变形进行评价;分析了同等振动幅值下图像几何变形随振动频率的变化情况,指出高频振动主要导致图像模糊,低频振动引起图像几何变形。为直观地反映摆扫方向和垂直于摆扫方向上的振动像移引起的图像退化情况,根据TDICCD工作原理,建立图像退化仿真模型;指出摆扫方向上的振动引起图像拉伸或压缩,垂直于摆扫方向上的振动导致图像拖影、扭曲。依据机载惯导系统测量出的载机位置、姿态信息以及相机俯角、位角信息,根据齐次坐标变换理论和地球椭球计算理论,提出一种直接对地目标定位算法;着重分析了相机与载机间减振器角振动误差对目标定位精度的影响,指出横滚轴方向角振动误差对目标定位精度影响严重,给出了提高目标定位精度的措施。结合振动环境下长焦距航空相机成像性能分析需求,为量化分析载机随机振动、振动隔离系统、振动传递效率以及残余振动对相机成像质量的综合影响,建立了一种基于功率谱的振动隔离与成像性能分析模型,并采用MATLAB软件编写了仿真分析界面,对长焦距航空相机振动隔离与成像性能进行了仿真分析。为提升振动隔离性能,对相机减振系统进行了分析、设计与试验。通过建立相机减振系统的振动分析模型,得出无振动耦合时减振系统刚度、阻尼以及安装间距间应满足的量化关系,为减振系统设计提供理论指导。为实现减振系统具有较低的固有频率(6Hz),选用金属螺旋弹簧作为弹性支撑元件;选用可调式旋转液体阻尼器,提供附加阻尼并实现减振系统阻尼可调,对减振系统中旋转液体阻尼器的布置以及阻尼值选取给出了设计方法。采用多体系动力学分析软件分析了减振系统的频率特性和振动耦合特性。通过正弦扫频试验,对减振系统的固有频率和传递率曲线进行测试,与仿真分析结果一致。通过随机振动试验,测试随机振动下减振系统的动态响应,测得减振系统隔振效率达到92.2%;采用自准直仪对角振动信号进行测量,分析了在不同阻尼系数下减振系统的振动耦合程度,通过调节各旋转液体阻尼器的阻尼值,可在一定程度上减小耦合出的角振动幅值。最后通过成像试验,验证了该减振系统可满足长焦距航空相机隔振性能要求。本论文中建立的基于功率谱的振动隔离与成像性能分析模型,可用于预估振动环境下相机的成像质量,对振动隔离系统设计具有一定的指导意义。通过对相机减振系统进行分析、设计与试验,提升振动隔离性能,使得在复杂振动环境下航空相机高分辨率成像。