机载成像系统像移计算模型与误差分析

研究了机载成像系统的像移及其对成像质量与相机分辨率的影响。为准确获取像移矢量,实现成像系统像移补偿,提出了一种基于坐标变换的机载成像系统像移计算模型。通过线性坐标变换,建立了从地面目标景物到成像系统像面的坐标变换模型,推导了地面目标景物在成像系统像面的解析表达式,根据坐标在相机积分时间内的变化来确定像移矢量。分析了成像系统像移误差的主要来源,讨论了载机轨道坐标、飞行姿态角和相机视轴角误差对像移计算结果的影响,采用蒙特卡罗方法分析和统计了像移计算误差。样本实验结果表明,在载机姿态角和相机摆角不变条件下,像移量与载机速度成正比,与目标距离成反比,像移误差随着参数误差的增加而增加,其中载机经度和纬度误差是影响像移计算误差的重要因素。结果显示本文方法对机载成像系统的像移补偿具有实用价值。

一种机载成像系统目标定位新方法

提出一种机载成像系统目标被动定位算法,应用机载成像设备,实现对图像中目标的精确定位。首先,根据镜头设计参数,计算得到理想小孔成像模型下图像中目标点坐标信息,并根据图像视场和分辨率,计算得到目标在成像系统坐标系下空间信息;其次,根据成像系统安装位置信息和载机姿态信息,计算得到目标在惯导坐标系下空间位置信息;最后,根据载机经纬度和高度信息,计算得到目标实际位置信息。通过对采集到的实验数据进行分析,结果表明,文中方法具有较高的定位精度和处理效率。

机载成像系统中光电探测与制导技术的应用

现代科技的快速发展,促进了机载成像系统的发展脚步,同时对其也提出了更高的要求.为了提升机载成像系统的性能,使其作用能够满足使用需求,在机载成像系统中,应当加强对光电探测与制导技术应用的合理分析,充分发挥其在系统中起到的作用.

基于激光测距的机载光电成像系统目标定位

针对小型机载光电平台无法准确获取视轴指向问题,设计了一种基于激光测距的目标定位算法。利用机载光电侦察平台锁定跟踪目标的特性,对同一目标多次测量,采用激光测距装置获取目标与载机间的距离信息。根据WGS-84定义的地球椭球模型建立系统的测量方程。考虑到测量方程的非线性,利用扩展卡尔曼滤波对目标位置进行估计。该定位方法精度只受到GPS接收机定位精度和激光测距机测量精度的影响,目标定位误差与机载光电侦察设备视轴指向测量无关。采用蒙特卡洛法仿真分析载机位置测量误差及激光测距系统位置误差对目标定位的影响,结果显示该算法定位精度较高。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8 000m时,目标定位精度优于8m。相比于传统定位算法,该方法可将定位精度明显提高。同时此定位方法易于部署,可操作性强,具有较大的应用价值。

机载激光3D探测成像系统的发展现状

机载激光3D探测成像是通过激光主动成像产生目标的角-角-距、角-角-速度3D图像的一种新的探测成像技术。本文重点阐述了机载激光3D探测成像系统的原理、功能和系统的组成。介绍了该系统在军事和民用两大领域的应用,详细地讨论了近几年机载激光3D探测成像技术的国内外发展现状及动态,总结了该项技术的发展方向。认为国外的机载激光3D探测系统正向远距离、高分辨率、轻量化、低功耗、高实时性和人眼安全方向发展,而目前国内的相关研究仍处于实验室阶段,与国外相比还存在一定差距。文章最后以用户需求为例,从设计的角度对机载激光3D探测成像系统进行了分析,讨论了该系统在测距机制、扫描机构、探测器、数据处理和显示等方面的处理。

机载光电成像系统电磁兼容性设计

为了提高机载光电成像系统抗电磁干扰能力,使其能适应复杂的战场电磁环境,对机载光电成像系统进行了电磁兼容性设计。采用屏蔽、滤波、接地等技术措施对系统中易产生或引起干扰的部位进行了电磁兼容性设计,并对电源线传导发射和电场辐射发射两项最容易超标的项目进行了测试试验。实验结果表明,机载光电成像系统经过电磁兼容性设计后,其电源线传导发射值降低了35 d BμV以上,电场辐射发射的辐射值降低了约27 d BμV/m,并且有较大的裕量。满足机载光电成像系统在复杂战场电磁环境下使用的要求。

机载成像仿真系统的误差建模

实际一些精密设备的误差项较多 ,很难方便地加以描述并建立误差模型以实现科学合理的精度设计和误差补偿。虽然目前已有了一些误差建模方法 ,但都各有其适用范围 ,很难去理解和掌握。本文在多体系统理论的基础上 ,提出了杆、副坐标变换矩阵、杆、副误差变换矩阵的概念 ,并阐述了误差建模的方法。由于目前绝大多数设备的机械结构原理上都采用杆和副的组成形式 ,使得此误差建模方法更为形象 ,更易理解 ,在原理上更具普遍意义。同时以机载成像仿真系统为例 ,系统地描述了各误差 ,建立了该仿真系统的误差模型。

机载偏振成像系统的数据采集

介绍了机载偏振成像系统中的 3路 CCD相机同步控制 PCI图像采集卡的工作原理 ,详细阐述了图像数据采集系统的硬件结构设计和图像采集卡的驱动编程方法 ,介绍了为实现高速图像数据传输需求所采用的 DMA、多线程和双缓冲技术。本系统实现了 Windows2 0 0 0操作系统下同步控制 3路 CCD相机 ,以 2 0 MB/ s数据率完成高速数据的传输与存储。

拉格朗日乘子法在机载SAR成像系统降采样滤波器设计中的应用

根据机载合成孔径雷达 (SAR)的成像要求 ,本文对降采样滤波器的设计提出了使降采样后将混迭进通带的旁瓣能量与通带能量之比为最小的评价标准 .在对拉格朗日乘子法做了详细的推导后给出了FIR滤波器求解的步骤 .通过对利用天线方向图和不考虑天线方向图的两滤波器的比较得出结论 :对于机载SAR实时成像系统的降采样滤波器考虑天线方向图的专门设计是必要的 .

机载激光3D探测成像系统的关键技术

介绍了机载激光3D探测成像系统的应用领域和国内外发展现状,概括了小型无人机载激光3D成像检测系统(JIGSAW)、机载激光测深系统(LADS)、直升机3D-LZ Imaging LADAR及机载对地高分辨详查系统的基本组成、技术指标以及各自的特点。阐述了激光3D成像系统的工作原理与扫描方式的分类,并重点对其单元核心技术即激光测距系统、激光光轴控制与指向测量系统、数据图像处理技术与显示系统进行了研究。最后,简单综述了机载激光3D探测成像系统的发展前景。

利用复合控制提高机载光电成像跟踪系统的跟踪精度

跟踪精度是机载光电成像跟踪系统的重要性能。为了提高系统的跟踪精度,采用复合控制对跟踪回路进行设计。首先,对跟踪系统中速度回路进行设计,然后分别对跟踪回路未加前馈和加前馈的控制方法进行设计。通过对两种设计方法仿真表明:复合控制将跟踪系统的跟踪精度由3′提高到0.03′。该方法已成功应用于某型机载光电侦察设备,提高了系统的跟踪精度,具有较好的使用效果。

机载红外成像系统主支撑结构新型轻量化设计方法与应用

由于载机负载有限,质量一直是机载成像系统结构设计时的关键指标。主支撑结构作为机载成像系统中光学系统的主承力结构,必须进行轻量化设计。但是,以往机载成像系统主支撑结构轻量化设计方法主要包括选择比刚度高的金属材料、优化框架结构布局、调整壁厚、增加减重槽等具体措施。由于金属材料的密度和线膨胀系数较高,这种轻量化设计方法的轻量化程度不高,且有时无法满足高精度光学系统无热化设计的要求。因此,提出了一种复合材料与金属材料相结合的新型轻量化设计方法,利用更低密度、更低线膨胀系数的碳纤维复合材料作为主支撑结构成型材料,钛合金作为对外接口材料,并以质量最轻为目标、基频为约束进行了参数优化设计,最后采用预浸料制造与铺放方法获得了更高轻量化、更优尺寸稳定性的主支撑结构。通过数值计算、仿真分析与振动试验对新方法的有效性进行了验证,结果表明:新型轻量化主支撑系统基频为425 Hz;质量为10.5 kg,轻量化率为33.5%;60℃均匀温升时轴向光学间隔变化量为0.021 mm,降低了84.9%。研究结果表明:新型轻量化设计方法合理、有效,解决了结构轻量化与光学无热化设计的难题,并应用到长焦距大口径机载红外成像系统中。

便携式机载多光谱成像系统

美国密西西比州斯坦尼斯空间中心的研究人员最近研制了一台便携式机载多光谱成像系统,该系统包括一个机载分系统和一个地面分系统,它能以0.5km～1km的刈幅获取地面的多光谱图像数据.

机载热成像系统需求广泛

美国国际预测公司网站2008年10月27日报道，2008年授予的多项合同将确保未来几年内各种型号的StarSAFIRE稳定多传感器监视系统的稳定生产。去年该系统已经有价值3亿美元的新订单。这些不同型号的系统将提供给阿拉伯联合酋长国、

机载遥感系统在精准农业中的应用(英文)

数十年来,遥感技术一直被用作精准农业的重要数据采集工具。根据距离地面的高度,遥感平台主要包括卫星、有人驾驶飞机、无人驾驶飞机系统和地面车辆。这些遥感平台上搭载的绝大多数传感器是成像传感器,也可以安装激光雷达等其他传感器。近年来,卫星成像传感器的发展极大地缩小了基于飞机的成像传感器在空间、光谱和时间分辨率方面的差距。最近几年,作为低成本遥感平台的无人机系统的出现极大地填补了有人驾驶飞机与地面平台之间的间距。有人飞机具有飞行高度灵活、飞行速度快、载荷量大、飞行时间长、飞行限制少以及耐候性强等优势,因此在未来仍将是主要的精准农业遥感平台。本文的第1部分概述了遥感传感器的类型和三个主要的遥感平台(即卫星、有人驾驶飞机和无人驾驶飞机系统)。接下来的两个部分重点介绍用于精准农业的有人机载成像系统,包括由安装在农用飞机上的消费级相机组成的系统,并详细描述了部分定制和商用机载成像系统,包括多光谱相机、高光谱相机和热成像相机。第4部分提供了五个应用实例,说明如何将不同类型的遥感图像用于精准农业应用中的作物生长评估和作物病虫害管理。最后简要讨论了将不同遥感平台和成像系统用于精准农业上的一些挑战和未来的努力方向。

SAR实时成像系统中方位向滤波器设计研究

方位向降采样滤波器作为机载合成孔径雷达(SyntheticApertureRADAR,SAR)实时成像系统中关键组成部分之一,其性能将直接关系到图像质量的优劣。由于受到运算代价、存储开销的限制,方位向降采样滤波器的阶数不能很高。如何在滤波器阶数受限的情况下,设计出满足实时处理要求的性能优异的滤波器是一个值得研究的问题。针对机载SAR实时成像系统应用,提出了一种新的方位向降采样滤波器设计方法,引入增广拉格朗日函数实现了通带均方误差最小、阻带最大误差最小准则的方位向降采样滤波器。计算机仿真验证说明了该设计方法的优越性,在同样阶数、同样存储开销的情况下,所设计的滤波器性能要优于纯粹的最大误差最小准则设计的滤波器,满足了机载SAR实时成像系统的要求。

基于粒子滤波的机载目标跟踪系统设计

基于微小型机载成像跟踪系统设计思想及需求,设计并实现了以高性能的DSP芯片TMS320-DM642为核心处理器,结合可编程逻辑器件CPLD和FPGA的实时图像跟踪处理平台。平台采用基于粒子滤波的目标跟踪算法,实现对目标的实时跟踪。采用卡尔曼滤波器,提高了粒子的利用效率,在改进了算法实时性的同时解决了图像跟踪系统的延时性问题,提高了跟踪系统的稳定性。算法仿真结果表明,与传统相关匹配算法相比,基于粒子滤波的跟踪算法具有更好的鲁棒性和实时性,能满足机载成像跟踪系统实时图像跟踪的要求。

最小可分辨对比度在机载电视系统中的应用研究

以最小可分辨对比度(MRC)理论为基础,研究MRC在机载CCD电视系统中的应用。讨论了影响MRC基本因素及计算模型,结合工程应用给出通过MRC进行作用距离预测的技术途径,介绍关键数据的确定方法和应用结果,避免用MTF、分辨率评价CCD成像系统的局限性,实现了在地面对产品作用距离的预测,建立了一种机载CCD电视系统科学实用的评价方法。

厘米级高精度GPS-SINS组合系统研究

成像传感器和定位子系统是先进机载成像系统的两个重要组成部分。以东、北、天坐标系为导航基准坐标系 ,建立了 GPS-SINS组合系统状态的数学模型 ,详细推导了利用 GPS双差相位及双差相位率的组合系统观测方程。仿真结果表明 ,该组合系统能达到厘米级定位精度 ,姿态精度为 1 0″左右 ,可满足先进机载成像系统的要求。

一种新的机载中波红外宽幅成像系统

设计了摆扫式中波红外宽幅成像方式,研制成功了国内首台机载宽幅中波红外成像系统,并提出了完整影像几何处理流程。该系统可以同时获得中红外正射影像、可见光正射影像和数字表面模型。航飞实验证明了本文研制的机载宽幅中波红外成像系统及其影像几何处理流程的有效性。