光电导航技术与装备发展研究

以天文陀螺、激光或光纤陀螺为核心器件的光电导航技术正处于蓬勃发展阶段,是各国竞相研发的重点。介绍并分析了俄、美等发达国家光电导航技术和装备的发展规划、最新成果和研制应用现状,提出了光电导航技术和装备发展趋势。

潜艇光电桅杆升降装置用导流罩制造技术研究

潜艇升降装置技术随着潜艇总体技术和观通设备技术的发展而发展,经历了圆柱式升降装置和导流罩式升降装置的发展过程。简要介绍了导流罩式升降装置中关键部件下导流罩制造中采用的分块设计方案、组合成型工艺、制造导流罩专用的复合材料与防雷达铺层,其应用突破了导流罩制造技术中的瓶颈,为我国潜用光电装备的研发奠定了基础。

机载光电系统的目标定位研究

为了解决光电系统的目标定位问题,提出了一种机载光电系统的自主定位方法。利用齐次坐标变换方法推导了机载光电目标从光电平台极坐标系到WGS-84大地坐标系的转换方程;采用工程实例进行了机载光电系统的目标定位误差分析。分析结果表明,该方法可以减小定位误差,获得较高的定位精度,满足对海上或陆上目标定位的需求。该方法实现简单,具有很强的实用性和推广价值。

并联型光电设备稳定平台的拓扑机构研究

舰载、车载和机载光电设备工作时需要绝对水平的环境,为消除运动载体摇摆对光电设备的影响,提出了一种二自由度并联稳定平台方案。应用拓扑理论,分析了并联稳定平台的输出特征矩阵和耦合度,并从工程化、实用化的角度考虑,通过布局方案的优化得到了含有四条主动支链和一条从动支链的并联稳定平台。采用矢量代数法,建立了并联稳定平台的运动学正模型和运动学逆模型,进行了并联稳定平台的运动仿真研究。分析结果验证了该平台布局方案的可行性和运动学模型的正确性。

21世纪舰船光电技术展望

舰船光电技术将为未来海战场提供强有力的技术支撑,已成为各国竞相研发的重点。简要回顾了光电子技术的发展,立足光电技术发展前沿,结合当前战略热点和未来海战场的特点,针对未来海战场的战术技术需求,提出了全光侦察监视、全光警戒探测、全光导航、全光信息处理、光子信息弹药、智能光电蒙皮、光电隐身、激光通信与量子通信、激光光子站、激光天气武器等未来舰船光电技术及装备的重点发展方向。

舰船光电对抗中烟幕遮蔽与激光引偏的配合作战研究

通过分析舰船光电对抗作战中烟幕干扰和激光引偏干扰的特点,提出了烟幕遮蔽和激光引偏在对抗半自主激光制导武器时配合使用的作战样式,分析了各种作战样式的使用条件、工作流程和配合要素,以及作战样式的优势与不足,指出了多种干扰手段配合作战是发挥光电对抗系统综合对抗效能的关键。

基于功率因数校正器MC33232的小型激光电源研究

对Boost直流升压充电电路进行了理论分析,介绍了一种基于MC33232的小功率直流供电激光电源电路,并对设计的激光电源进行了实验研究。设计的电源体积小、重量轻,24 V直流供电时可以在480 ms内将12μF储能电容充电到700 V,充电功率易于调节,适用于小功率直流供电激光电源。

光电设备中球罩的视轴误差研究

光学窗口是光电设备中必不可少的光学元件,对处于大视场成像或全方位扫描工作模式的光电系统,常采用曲面形式的同心球罩作为光学窗口。球罩加工过程中的球心偏差和装配过程中与光电系统入瞳中心的偏差都会对光电系统的视轴角度带来误差。推导了球罩加工、装调误差对光电系统视轴影响的数学表达式,分析了各误差对光电系统视轴的影响,得到了球罩的各误差环节对光电系统视轴影响的规律,对球罩的设计和在光电系统中的使用具有重要的意义。

光电装备电磁兼容技术初探

本文针对光电装备的电磁兼容技术进行了探讨和研究,从EMC设计的基本措施出发,论述了屏蔽、滤波、接地技术的原理及应用,介绍了光电装备中一些实用、有效的EMC设计方法。

基于普通三极管电光调Q驱动器的实验研究

利用三极管的雪崩效应获得高电压、快速电光调Q脉冲存在雪崩效应不稳定、输出电压调节范围小、供电电压高等缺点。针对以上不足,采取在三极管基射极加电感使雪崩效应稳定,用高压场效应管替代两个三极管提高输出电压调节范围,利用Marx Bank电路,降低供电电压。实验结果表明:电光调Q脉冲前沿2 ns,幅度3 500～6 000 V连续可调,供电电压600 V。

激光电源中基于EXB841的IGBT驱动电路设计

根据IGBT对驱动电路的各项要求,在采用专用驱动模块EXB841及带有过流保护功能的驱动电路的基础上,设计了简化的IGBT驱动电路,并提出了构建实际驱动电路的注意事项。通过对PWM信号、IGBT动态驱动信号、IGBT开通时驱动信号上升沿、IGBT关断时驱动信号下降沿等波形的实际观测,表明此驱动电路工作正常。该驱动电路已用于某型脉冲固体激光电源中,运行良好,可靠性较高。

切换式变焦系统热补偿技术的研究

针对切换式红外光学系统的长焦部分单独成像,切入一组透镜后实现短焦部分成像的特点,提出了一种对切换变焦系统的长短焦部分分别进行热补偿的方法。在-30～+70℃范围内,移动长短焦共用透镜组实现对长焦的热补偿,对此时短焦系统剩余的热差,移动短焦切换组元来实现其热补偿。设计了一个焦距180/60 mm,8～12μm,F数为2的切换变焦系统。分析了系统在不同温度时的像质,两个补偿透镜组的位移量及其数值关系。用Diffsys软件对系统中使用的衍射元件的特性进行了分析。此系统的长短焦不需要考虑各种材料搭配,转好地实现了热补偿。

机载光电吊舱嵌入式大容量视频存储和回放系统的设计

受地球曲率半径的限制,地面测控站在一定距离之外便无法接收到无人机光电吊舱获取的图像信息。为解决这一问题,设计了一种嵌入式大容量视频存储和回放系统。该系统采用DSP+FPGA的硬件架构,以NAND Flash大容量存储技术为基础,结合JPEG2000实时编解码芯片ADV202进行视频数据的压缩和解压。该系统录像时间可达30 min,存储可靠,回放图像清晰,满足了无人机对探测目标的影像存储和回放需求。

高精度中小口径非球面修抛技术研究

为实现高精度中小口径非球面的加工,介绍了一种非球面修抛技术。基于Preston假设,将抛光过程描述成一个线性方程,计算得到材料的去除量与抛光时间、抛光压力和零件转速之间的函数关系。设计了整体修抛法和环带修抛法两种方法,在数控抛光的基础上,对口径为Φ117mm的凹抛物面和口径为Φ17 mm凸双曲面进行修抛,修抛后非球面的面形精度PV值为0.184μm,RMS均小于0.032μm,达到了工程化应用要求,实现了中小口径非球面的高精度加工。

基于统计学方法的目标识别技术研究

针对典型海空目标的识别要求,介绍了一种基于统计学的目标识别方法。该方法通过对图片、视频或实时采集的图像进行预处理、目标分割、边界搜索、内部填充等处理后,提取目标的统计学特征,根据目标的特征值和数据库中的已有样本对未知目标进行识别。对5种舰船三维模型在不同方位角和俯仰角的平面投影图像进行了实验,识别概率能达到80%以上。实验结果表明,在被测目标样本充足的情况下,该方法能达到较高的识别率。

多脉冲激光测距信号处理技术研究

多脉冲探测体制的激光测距可以有效提高目标探测能力,在这种探测体制下,根据多脉冲激光回波信号的特点,提出了基于DSP的多脉冲测距体制信号处理实现方法,并进行了实验。实验结果表明,采用三脉冲测距体制时测距仪测距能力提高了5dB。

微晶玻璃应力测量与退火实验研究

应力大小是玻璃光学性能的重要指标之一。介绍了玻璃应力的分类、计算方法、测量方法和先进测试设备。退火是消除应力的有效手段。采用最高575℃的温度曲线对微晶玻璃块(40mm×50 mm×30 mm)进行退火实验,退火前后采用高精度数字应力仪进行应力测量。退火前实验件的应力分布不均匀,应力最小值0.85 nm/cm,最大值25.06 nm/cm;退火后实验件的应力分布均匀,应力最小值为0.75 nm/cm,最大值2.39 nm/cm。实验结果表明此退火能够明显减小微晶玻璃应力值并大幅提高应力分布均匀性。

机载多框架光电吊舱两级隔振设计

在分析了目前常用的机载光电设备-振系统的基础上,针对两轴四框架的结构特点,提出了一种基于多框架的两级-振方案,克服了目前-振系统体积、重量大,加工装配要求高的缺点。基于-振模型的理论计算表明,根据系统给定的质量比和频率比,优化选择内外框架的刚度比,即选择合适的内外框隔振器可达到理想的隔振效果。通过某型光电吊舱的扫频实验证明该隔振系统原理正确,设计合理,能够满足高精度光电吊舱的使用要求。

两轴四框架光电稳定平台的稳定解算

光电稳定平台常采用两轴四框架的结构形式扩大稳定跟踪范围和提高跟踪精度,内外框架之间由于机械结构连接产生耦合,为建立稳定解算方程,分析两轴四框架光电稳定平台的工作原理,通过各框架转轴坐标旋转关系,利用转移矩阵,推导出稳定解算方程和甲板坐标系的角位移解算公式,在典型工程实际条件下,比较公式计算的理论值与直接利用测角量累加值之间的差别,结果表明在外框架不能很好随动于内框架时,稳定解算时平台相对载体的姿态是内外框架测角量的非线性函数,这对伺服系统位置回路的控制非常关键。

国外新型光电桅杆的潜艇应用与装备现状

随着技术不断进步,在过去的三十年新一代模块化多传感器光电桅杆系统日益成熟,在不同的潜艇平台得到成功应用,论文详细介绍了英国、法国、德国和美国潜用光电桅杆的技术特点和装备现状,对光电桅杆发展趋势做了简要的总结。