基于ESO的遥控武器站伺服控制研究

针对船用遥控武器站伺服控制系统在稳定、跟踪和射击时,受到平台摇摆、射击振动与冲击等因素的影响,该文设计了一种基于扩张状态观测器的伺服控制算法,实现伺服系统非线性因素的实时动态补偿,有效改善遥控武器站伺服系统的抗干扰性,提高跟踪与射击的精度。数字仿真结果表明,可有效提高伺服系统的稳定与跟踪精度,并通过设备实际验证,可满足遥控武器站的使用需求。

基于自适应滤波新息的卫导防欺骗干扰方法研究

惯/卫组合导航是船载惯导实现长航时、高精度导航的重要手段,可实现惯导导航误差的实时估计和闭环,保证惯导输出高精度导航信息。但在惯/卫组合导航模式下,卫导受到欺骗干扰后,会导致惯导估计的导航误差不准确,即使惯导从组合导航状态切换到自主导航状态,仍会使导航精度性能下降。设计了一种基于自适应滤波新息的卫导防欺骗干扰方法,利用惯/卫组合滤波新息构建卡方统计量,并改进滤波方法,对卫导的有效性进行检测,根据检测结果,对卫导提供参考位置信息进行选择性使用,使得惯导估计的导航误差不受卫导信息质量的影响。通过动态跑车试验对卫导防欺骗干扰算法进行验证,验证试验结果表明,在卫导受到欺骗干扰时,惯/卫组合导航切换进入自主导航后,惯导可继续保精度工作,相比传统组合导航算法位置精度高出至少6倍以上。该方法可为惯性导航领域惯/卫组合导航算法设计中的卫导防欺骗干扰的工程化实现提供参考。

高Q值半球谐振子精密加工技术研究

半球谐振子的机械能量损耗包括材料本征损耗、空气阻尼损耗、支撑损耗、热弹性损耗和表面损耗等,直接影响了半球谐振子Q值。通过分析这些能量损耗的数学模型,总结出半球谐振子的关键技术指标是材料性能、形位精度和表面粗糙度。综合考虑半球谐振子的精度和工程化应用,提出了一套高精度半球谐振子加工工艺,经过精密磨削、精密抛光和化学抛光后,加工得到的谐振子球面圆度小于0.25μm,表面粗糙度小于15 nm,品质因数大于5.2×107。对高精度半球谐振子加工和半球谐振陀螺制造工程化具有重要的指导意义。

基于改进粒子群算法的电光调制器偏压控制研究

为解决电光强度调制器传输特性曲线易受环境影响发生漂移的问题,提出了一种基于改进粒子群算法的偏压控制方法。根据马赫-曾德尔电光强度调制器的结构特征,推导了调制器的传输特性曲线,仿真分析了不同偏置电压和射频幅值对调制性能的影响,确定了马赫-曾德尔电光强度调制器的最佳线性工作点为±Quad点。然后介绍了传统粒子群算法的原理,为使粒子群算法在偏压自动控制问题中性能最佳,对粒子群算法进行改进,动态调整惯性权重和粒子群个体分布,构建特定的适应度函数,对多目标参数进行优化。最后仿真分析了改进粒子群算法在偏压自动控制问题中的性能,算法能准确找到最佳线性工作点,并且收敛速度快,同时,将算法移植到自主研制的偏压控制板上,设计对比实验证明了改进粒子群算法能有效跟踪偏压曲线的漂移,调制输出信号波形幅值变化不超过2%,满足长时间使用要求。

一种光电吊舱安装误差的空中标定方法

针对传统光电吊舱安装误差地面标定需要借助专用仪器,反复调整以致操作繁琐的问题,提出了一种空中标定方法。在载机飞行过程中,通过选取视场内已知坐标的合作目标进行跟踪,利用载机位置、载机姿态、光电吊舱的观测指向角度、合作目标的位置等数据,对光电吊舱的安装误差角进行实时拟合解算处理,保证标定精度的同时,可极大节省工作量,提高效率。

一种机载光电平台下基于几何模型的被动定位方法

现代军事冲突中,光电对抗技术得到了越来越广泛的应用,隐蔽性也是战机不可忽略的重要一环。由于发射电磁波测距容易暴露自身位置,而单站无源或被动定位技术具有体积小、自身隐蔽性好和机动性高等诸多优点,因此它在现代战争中具有重要的应用前景。按照先定位后测距的思想,从对单机载被动定位算法的角度出发,通过在大地坐标系下建立三种几何模型对比分析了所提方法与传统被动测距方法在解算速度和精度上的差异。通过对机载目标实际应用场景进行建模设计,两种算法分别在高度2500 m、解算频率500 Hz情况下对俯仰角进行滤波后解算有效返回距离值,实验对比得出所提被动定位算法比传统被动测距方法的计算复杂度大幅降低,平均解算时间提升约56.91%,极大增加了机载目标解算频率,节省了更多计算资源,同时还保证了定位精度稳定性,能够满足实际使用需求。

单目标跟踪研究综述

单目标跟踪作为一项关键的计算机视觉任务在工业与军工领域具有重要作用,从以图像特征为核心的传统方法发展到以网络结构设计为中心的深度学习方法,展现出了较大的研究价值。对单目标跟踪的发展过程进行了总结:首先介绍了一些主流的数据集;接着将以速度为优势的相关滤波方法和以精度高为特色的深度学习类方法作为主要脉络,对其中一些基准方法与高性能方法的设计思路进行了研究分析;最后对各种结构的方法进行了总结,并对今后的研究趋势作出展望。

惯导设备用导电滑环瞬断故障分析研究

瞬断是表征精密导电滑环性能的主要性能指标,其具有出现概率低、时间短、难以检测的特点,但却又极易对系统造成不确定的影响,直接关系到系统信号传输的可靠性。对惯导设备转台调制过程中出现航姿跳变故障原因进行分析,通过搭建检测系统复现导电滑环的瞬断现象,指出外界微小异物进入环槽必定会导致具有刷丝对称双接触特点的导电滑环产生瞬断现象,从而导致航姿跳变故障的发生,且使导电滑环出现不可逆转的损伤。

激光陀螺正逆光束损耗差对零位漂移的影响研究

激光陀螺长时间工作过程中零位保持不变对于捷联惯导有重要意义。介绍了影响激光陀螺零位的主要因素之一,并分析了导致激光陀螺长时间工作过程中产生零位漂移的机理。实验发现,激光陀螺连续工作1个月,由正逆时针光束损耗差引入的零位漂移在0.005 3°/h左右,伴随正逆时针损耗差变化8%左右。损耗差对激光陀螺零位的影响是长期的、缓慢的。若需要减小激光陀螺长期工作的零位漂移,则应当提高正逆行波损耗差的长期稳定性。

舰船光电系统技术及其演进方向

21世纪是光电技术发展的新时代。随着新一代信息技术的发展,以及人工智能、无人平台的广泛应用,光电技术在军事上的作用日益突出。与陆军、空军以及其他军兵种的光电系统相比,海军舰船光电系统有其突出的特点。结合近六十年来舰船光电系统的发展,介绍了舰船光电系统的概念与分类,简述了舰船光电系统的主要传感器、系统研制开发中的关键技术以及几种前沿的舰船光电系统,指出了目前和今后一个时期舰船光电系统的演进方向。

基于DM6467的视频图像增强系统研究

针对雾气环境下实际图像亮度/对比度不佳的情况,提出了整体灰度拉伸和局部对比度增强算法,改善了图像的亮度和对比度。采用基于暗原色先验的图像去雾算法来去除视频监控中常常遇到的雾霾影响。为了消除块效应,将图像分成最小的块,即对每个像素提取暗原色,并采用邻近相似性原则修正暗原色,MATLAB仿真表明,改进后的算法可以很好地去除图像中的雾气。最后,完成了基于达芬奇DM6467的图像增强算法软件开发,实现了4路视频的输出、切换和图像增强。增强后的图像,其SSIM指标可提高50%以上,该系统可以有效地去除雾气对图像的影响,满足图像去雾增强的需要。

压电陶瓷快反镜的控制器设计及温度补偿研究

针对压电陶瓷快速反射镜,设计了一种基于频域分析的传递函数辨识方法,可以实现对任意已知传递函数阶次的系统进行扫频和传函拟合,再基于拟合的压电快反镜传函进行控制器设计、仿真、实物验证,对设计出的控制器进行验证。闭环性能为控制带宽为600 Hz,1V阶跃信号调节时间为12 ms,结果表明控制器性能满足要求。设备运行过程中会受到温漂影响,因此利用温度、光学偏转角和控制电压之间的关系进行温度补偿,实验结果表明温度补偿功能的温漂抑制效果达90%,极大提高了系统控制精度。

二维扫描反射镜的鲁棒脉冲-峰值控制应用研究

针对二维扫描反射镜控制时可能遇到的脉冲干扰问题,以及设备制造时误差带来的参数不确定性,结合鲁棒脉冲-峰值理论提出了一种计算脉冲响应保守界,并设计了一个状态反馈控制器。通过理论建模得到二维扫描反射镜方位电机伺服控制模型,引入参数不确定性后,对该模型采用LMI优化求得控制器参数及峰值响应保守界。经过仿真验证,该方法相对于普通的PID控制方法减少了20%的峰值响应和50%的恢复时间,对于二维扫描反射镜脉冲干扰具有较好的抑制效果。

基于细节增强的红外微光图像融合技术研究

为了有效地对红外与微光图像进行融合,在获得良好的融合视觉效果并实现熵增的前提下,同时尽量减少算法复杂度,提出了一种基于细节增强的自适应权值融合方法,根据红外微光图像特点,进行自适应权值矩阵计算,并进行一次融合,再结合细节图进行二次融合。经过在MATLAB中采用三种常见算法和本算法对五类典型场景进行了仿真分析,结合主观和客观评价机制对比,本文的算法具有较好的标准差和熵增,主观融合效果也相对较优。最后,在嵌入式FPGA平台中进行了验证,实现了50 Hz图像的实时融合输出,在批量化生产中得到了应用。

水下光场的迭代求解

水体对光线的散射是水下图像质量劣化的重要因素,为了定量分析在特定光源照射下水体散射的影响,建立了光线水下传输的散射模型,以此为基础推导出求解水下光场分布的Fredholm积分方程。在水中光线能量随距离的增大呈指数规律衰减,基于此,在水体体散射函数为常数的情况下,给出了有边界条件时该积分方程的数值迭代求解方法,得到高精度的水下光场分布。以太阳、均匀亮度天空、水下点光源以及空中点光源为例,分别给出了水面平静时的水下光场的计算结果。该求解方法可推广应用于任意光源配置、任意边界条件下的水下光场分布,为严格推导水体点扩展函数及调制传递函数奠定了基础。

基于桥式MOSFET的高压脉冲源研究

采用脉冲变压器隔离驱动桥式MOSFET电路,获得了幅度约5000 V,上升时间48 ns的高压脉冲,只需控制Royer振荡电路电源电压就可以改变输出高压幅度,且输出高压是Royer振荡电路输出高压的四倍,大幅降低了器件的耐压值,减小了器件尺寸和功耗。输出高压与输入和控制电路电气隔离,减小了对其他电路的电气干扰,可广泛应用于激光、探地雷达、高速相机、电磁脉冲研究、加速器和高能物理等领域。

低损耗Al2O3薄膜离子束溅射法制备与性能研究

采用离子束溅射技术在反射率大于99.9997%、中心波长(λ)为635 nm的35层高反波堆表面镀制2M(光学厚度为λ/2)的Al2O3低损耗薄膜。测量分析样品制备不同阶段的表面均方根粗糙度、反射率,通过理论分析,计算得出了2M Al2O3薄膜的光学吸收。研究分析了氧气流量对Al2O3薄膜吸收、表面均方根粗糙度的影响。结果显示,氧气流量对Al2O3薄膜的表面均方根粗糙度影响较小,表面均方根粗糙度优于0.15 nm;随着氧气流量增加,2M Al2O3薄膜的吸收先减小,达到最小极值后再增加;采用优化后的工艺,可以稳定地获得消光系数优于5×10-6的Al2O3薄膜。对进一步降低Al2O3薄膜的弱吸收和扩展Al2O3薄膜的应用有指导意义。

动基座下全景成像系统图像稳定及目标检测算法研究

针对全景系统中大视场相机带来的图像畸变以及安装基座产生运动或摇摆时带来的目标拼接图像出现起伏和晃动问题,在分析畸变原理和全景图像动态稳定数学模型的基础上,首先对摄像机采集的图像进行畸变校正,然后根据安装基座的姿态数据对原始图像各像素点进行旋转变换、空间投影以及平滑处理后得到全景图像,最后基于深度学习算法对全景图像中的目标进行检测与识别。在建立的数据集上进行训练与测试的结果显示,该算法对船只目标的实时检测速度达25 fps,准确率达80%,能够满足动态条件下对图像稳定和船只目标实时检测的要求。

金属网栅光学波段衍射分布研究

为了研究金属网栅高级次衍射产生的杂散光分布方式,进而在设计层面定量地控制网栅衍射能量分布,提升光学系统的探测能力,使用数学计算软件对不同结构形式金属网栅光学波段的衍射特性进行了建模和离散化仿真,利用快速傅里叶变换方法对不同结构的金属网栅在光学波段的衍射分布进行了离散化仿真计算。结果显示,周期性网栅的+1~+3级次衍射的归一化能量一般在-3~-2 dB级别,圆环网栅不会集中于轴向,并且随着衍射级次增加,衍射能量较方形网栅下降更快。随机网栅具有几乎完全均匀的衍射分布,并且高级次归一化衍射能量可控制在-6~-5 dB,远低于周期性网栅,使用在成像系统中能够将网栅衍射造成的杂散光匀化,降低背景噪声,提高成像质量。

旋转式惯导系统等效惯性器件误差补偿研究

针对旋转式惯导系统导航误差随时间发散的问题,提出了一种等效惯性器件误差计算和补偿方法。该方法基于惯性导航系统误差模型和惯性导航等效误差特性,分析导航经纬度误差的直流分量、地球振荡项和时间发散项,计算主要等效惯性器件误差。经过等效惯性器件误差补偿后,经度误差发散被抑制,纬度误差的振荡幅值由0.4’减小到约0.15’,导航精度提高了62.5%。实验结果表明,利用该方法在导航系统中补偿等效惯性器件误差,可以抑制经度误差发散,减小纬度误差直流分量和地球振荡幅值,提高惯性导航精度。