飞行器姿态对CMOS航空相机成像的影响

作者： 万磊   贾平   张叶   修吉宏   来源： 光学精密工程 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： CMOS航空相机　　成像系统　　卷帘快门(RS)效应　　误差分析　　飞行器姿态　　姿态角  

描述： 0.09km,速度测量误差小于0.3km/h,姿态角测量误差小于0.02°时,该模型的精度在1/3个像元以内。得到的结果证明了本文模型的有效性。该模型可作为定量分析大面阵CMOS相机RS效应的理论依据,对CMOS传感器在航空相机领域的应用有指导作用。

航空光电稳定平台质量不平衡力矩的前馈补偿

作者： 申帅   张葆   李贤涛   张士涛   来源： 光学精密工程 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 质量不平衡力矩   光电稳定平台   扰动隔离度   高频振动   前馈补偿  

描述： 讨论了旋翼直升机高频振动时产生的质量不平衡力矩对航空光电稳定平台性能的影响。基于传统光电稳定平台电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制系统提出了一种基于系统模型的质量不平衡力矩前馈补偿方法。该方法通过标定平台质量偏心,利用加速度传感器获取平台加速度信号来对平台的质量不平衡力矩进行前馈补偿,实现对平台质量不平衡力矩的抑制,提高光电稳定平台的扰动抑制能力。实验结果表明:相对于传统三闭环控制系统,引入前馈补偿后系统的扰动隔离度至少提高了6.4dB;相对于利用扰动观测器对质量不平衡力矩进行补偿的传统补偿方案,引入前馈补偿的光电稳定平台系统不仅在低频段补偿效果提升约12.9dB,而且克服了扰动观测器在高频时不能补偿质量不平衡力矩带来的影响,使平台在全频段的扰动隔离度都大幅提高,视轴能更好地稳定在惯性空间内,具有较高的实用性和使用价值。

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： 针对大角度倾斜成像航空相机拍摄距离远,激光测距设备作用距离有限的问题,提出了一种不依赖距离测量设备的直接对地目标定位算法。依据载机POS测量的载机位置、姿态信息以及航空相机中位置编码器测量的框架角位置信息,利用齐次坐标变换的方法求解目标在大地坐标系下的指向,再利用地球椭球模型和数字高程模型确定目标点的经纬度信息。采用蒙特卡洛法仿真分析载机位置姿态测量误差及相机框架角位置误差对视轴指向精度的影响,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。

航空复合材料的组合凸轮式Z-pin预植入机的设计与实现

作者： 陈原   于福杰   胡铭铎   宁淑荣   来源： 光学精密工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 矩形类复合材料层合构件   组合凸轮机构   Z   pin预植入机  

描述： 为解决当前Z-pin植入设备植入效率低、Z-pin易折断或打滑等问题,并推动Z-pin增强技术高效地应用于民用和国防事业,开发了基于组合凸轮的高效高精度Z-pin预植入机。首先,根据航空矩形类复合材料层合构件的预植入工艺技术要求,分析了预植入机的功能需求。其次,提出了先"剪切"后"植入"组合凸轮式预植入机的机构运动方案。采用解析法设计了预植入机的凸轮机构,计算了凸轮机构的理论轮廓曲线。然后,构建了含有间隙凸轮机构的弹性动力学模型,优化了组合凸轮的转速,进行了组合凸轮的虚拟样机运动仿真。最后,设计制造了实验样机,通过植入实验验证了组合凸轮设计的正确性和合理性,并根据实验中出现的问题优化了植入运动方案。实验结果表明,该方案使Z-pin植入效率得到大幅提高,以植入间距3mm×3mm为例,其效率能够达到5 080mm2/min,植入成功率控制在99%以上,植入间距、植入深度和纤维长度等参数的精度均控制在±0.01mm以内。预植入机操作方便,人机界面友好,长时间工作平稳,无Z-pin折断等问题出现,能满足当前对Z-pin植入设备植入效率、植入精度的要求。

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。

反射镜面辅助的航空机匣三维变形多视角测量

作者： 郭建英   梁晋   叶美图   王明明   石炜   来源： 光学精密工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数字图像相关   光学测量   反射成像   机匣变形   坐标统一  

描述： 针对航空发动机机匣部分表面变形场无法使用常规的三维数字图像相关（3D-DIC）设备充分测量的问题，提出了一种反射镜面辅助的机匣三维变形多视角测量方法，并构建了一套与方法相适应的机匣三维变形多视角测量系统。引入高精度的相机标定方法，提出了反射成像的校正方式，采用经典的数字图像相关匹配算法，利用摄影测量将多个DIC单元的测量数据对齐在同一坐标系下，从而获得了同一时刻多个视场的三维形貌和变形场。专门设计了单向拉伸试验，证明所提方法的形貌重建精度为0.03 mm，应变测量精度小于50με。将所提系统应用于航空发动机中介机匣加载试验中，实现了机匣肋板表面的多视场重建，并获得了相应的三维变形场，测量结果与有限元计算结果吻合。结果表明，该方法适用于航空发动机机匣变形的多视角测量，对复杂型腔体的结构设计和强度试验具有重要的工程价值。

双波段航空遥感相机的目标作用距离

作者： 刘学吉   张洪文   远国勤   修吉宏   王健飞   张昶   来源： 光学精密工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 调制度   作用距离   航空相机   探测识别   可见光红外   信噪比   对比度  

描述： 不低于1.5 m时，可实现在50%的概率下对海面大型舰船的探测距离141 km、识别距离93 km，对陆地坦克等小目标的探测距离105 km、识别距离80 km；在红外焦距不低于1 m的条件下，可实现

航空遥感大气多角度偏振辐射计及测试实验分析

作者： 孙晓兵   宋茂新   吴洋   张爱文   提汝芳   来源： 光学精密工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空   多角度   偏振   遥感   辐射计  

描述： 地球大气与气候变化密切相关，且影响着人类健康和生态环境，大气监测具有重要意义。大气气溶胶散射辐射的偏振敏感性为光学偏振遥感技术应用于大气探测提供了新思路。结合我国航空遥感系统技术发展和环境大气遥感监测需求，提出了一种航空大气多角度偏振探测方法，突破集束式偏振光学系统设计和偏振定标等关键技术，研制了大气多角度偏振辐射计。首先，介绍辐射计偏振探测原理，讨论光学系统方案设计，分析辐射计多角度探测和定标精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响；其次，利用标准偏振光发生器和绝对辐射定标系统，对辐射计偏振测量精度进行验证，并得到绝对辐射定标不确定度；再次，针对辐射计航空遥感模式，研发专门的多角度多光谱偏振探测数据处理系统；最后，开展外场实验分析，通过航空与地面同步观测实验，验证了辐射计各项指标。研究结果表明：辐射计的绝对辐射定标不确定度优于4%，偏振测量精度优于0.5%，同步比对站点的大气气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。该辐射计获取的偏振数据可反演得到大气气溶胶光学厚度等参数，满足区域环境大气监测应用需求。

航空相机气密光学窗口及其保护罩的设计

作者： 谭淞年   姚园   徐钰蕾   许永森   李浩   来源： 光学精密工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 光学窗口   光窗保护罩   气密性   航空相机   双层舱门  

描述： 为了保证航空相机的成像效果，设计了气密光学窗口及其保护罩。本文对光学窗口的设计流程进行了分析，讨论了光学窗口设计的考虑因素，例如光学材料、光学厚度、压力和气密安装方案等。为了实现在非工作状态下对光学窗口的保护，设计了双层舱门结构形式的光窗保护罩，实现了系统的小型化。通过仿真分析和试验，测试了气密光学窗口和光窗保护罩的稳定性，系统能够在2个大气压和高低温环境下正常工作，性能良好。光学窗口保护罩整个厚度仅为37mm，能够实现快速开启与关闭，单程时间为7.7 s。相关分析方法解决了光学窗口设计问题的盲目性，使光学窗口的设计更加合理可靠。本文提出的方案为航空相机光学窗口的设计和保护提供了参考和技术支持。

航空光电平台两轴快速反射镜结构设计

作者： 谭淞年   王福超   许永森   王烨菲   李全超   来源： 光学精密工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 快速反射镜   双轴柔性支撑   模态分析   面形精度  

描述： 为了满足航空光电平台对可见/红外双波段两轴快速反射镜面形精度和动态性能的高要求,针对性地设计了轻量化平面反射镜和柔性结构。对快速反射镜结构的设计方法进行了归纳,明确了快速反射镜结构的设计要素,分析了装配误差的影响。设计了背部中心支撑轻量化反射镜,通过定位工装实现了电机高精度装配。基于十字型柔性轴承,实现了双轴柔性结构的设计。最后,对快速反射镜的面形精度和模态进行了仿真和实验测试。实验结果表明,平面反射镜的面形精度(RMS)优于0.017λ(λ=632.8 nm),快速反射镜闭环带宽优于200 Hz,X向和Y向的定位误差皆低于1.2μrad。在满足高面形精度和高动态性能的基础上,该快速反射镜实现了小型化和模块化,能够在复杂的航空环境下稳定可靠地工作。