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机载航空相机前移像移补偿技术

舰船电子工程 2024年第1期44卷 40-43,59页

作者：赵育良李明珠海军航空大学青岛校区青岛266041

航空相机是搭载在高速飞行的飞机平台上工作的,其成像过程由于飞机运动、姿态变化等,不可避免地会产生影像位移,造成成像质量下降。随着航空摄影技术的不断进步,航空相机图像分辨能力不断提升,像移补偿技术在新型侦察设备中得到广泛应... 详细信息

航空相机是搭载在高速飞行的飞机平台上工作的,其成像过程由于飞机运动、姿态变化等,不可避免地会产生影像位移,造成成像质量下降。随着航空摄影技术的不断进步,航空相机图像分辨能力不断提升,像移补偿技术在新型侦察设备中得到广泛应用。论文重点针对前移像分析了其产生的原因及影响,讨论了四种主要的补偿类型,介绍了侦察设备中速高比获取的途径,给出了像移补偿效果评估的方法及技术发展趋势。

关键词：航空相机 UE4 训练 VR

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航空相机气密光学窗口及其保护罩的设计

光学精密工程 2022年第20期30卷 2436-2445页

作者：谭淞年姚园徐钰蕾许永森李浩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室吉林长春130033

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... 详细信息

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。

关键词：航空相机光学窗口气密性光窗保护罩双层舱门

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双波段航空遥感相机的目标作用距离

光学精密工程 2022年第8期30卷 908-916页

作者：刘学吉张洪文远国勤修吉宏王健飞张昶中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室吉林长春130033 空军装备部驻某地区军事代表室长春奥普光电技术股份有限公司吉林长春130033

为解决航空遥感相机不同波段目标作用距离计算模型缺乏统一评价标准及工程闭环等问题,开展双波段航空遥感相机目标作用距离评价标准研究及工程应用案例分析。明确航空遥感相机目标作用距离的限制条件,从目标的几何和辐射特性出发。首先... 详细信息

为解决航空遥感相机不同波段目标作用距离计算模型缺乏统一评价标准及工程闭环等问题,开展双波段航空遥感相机目标作用距离评价标准研究及工程应用案例分析。明确航空遥感相机目标作用距离的限制条件,从目标的几何和辐射特性出发。首先根据航空遥感的特点提出了目标三维投影变换关系式,得到任意观测工况下目标的等效观测尺寸;针对可见光、红外双波段点目标和面目标各自不同的辐射成像特点,分别建立了目标作用距离计算模型。接着,结合工程应用示例对不同计算模型的结果进行分析比较,给出了适合航空遥感相机远距离斜视成像条件下选用的计算模型。然后,采用某型航空遥感相机的实际飞行图像中提取的信息,对目标作用距离计算过程中信噪比及调制度的阈值进行了合理选择,并根据修正后的阈值分析了大型舰船和坦克在可见光与红外不同的探测及识别概率下对应的作用距离。分析结果表明:在载机航高18 km,大气能见度15 km,航空遥感相机可见光焦距不低于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,可实现在50%的概率下对海面大型舰船的探测距离203 km、识别距离140 km,对陆地坦克等小目标的探测距离44 km、识别距离37 km。上述仿真的结果吻合实际,本文的成果可较好应用于工程实践。

关键词：航空相机可见光红外作用距离探测识别信噪比调制度对比度

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虚拟仪器在航空相机动态分辨力检测中的应用

光学技术 2023年第2期49卷 226-230,256页

作者：王强尹晶刘旭刘春艳长春电子科技学院电子工程学院长春130000

航空相机动态分辨力检测系统用于在实验室内模拟飞机飞行过程中地物相对飞机运动状态,实现针对航空相机在进行动态照相时的分辨力的检测。主要研究基于LABVIEW的动态分辨力检测系统的虚拟仪器技术与运动控制技术,根据航空相机像移速度... 详细信息

航空相机动态分辨力检测系统用于在实验室内模拟飞机飞行过程中地物相对飞机运动状态,实现针对航空相机在进行动态照相时的分辨力的检测。主要研究基于LABVIEW的动态分辨力检测系统的虚拟仪器技术与运动控制技术,根据航空相机像移速度方程设计了动态目标模拟的运动曲线,采用摩擦波动补偿算法改进了常规的PID控制算法完成运动曲线中的高精度匀速段的直线电机控制。系统实现了动态图形匀速直线运动速度范围10~1000mm/s,匀速段瞬时速度误差≤3mm/s,平均速度波动误差≤0.1%。

关键词：航空相机动态分辨力伺服直线电机摩擦波动补偿 LABVIEW

航空相机像旋补偿双向控制中的内环补偿器设计

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仪器仪表学报 2017年第1期38卷 120-128页

作者：刘超丁亚林田大鹏杜言鲁孙崇尚中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量创新实验室长春130033

为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系... 详细信息

为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系统的滤波器,进而得到系统化设计的内环补偿器。保证系统鲁棒稳定性的同时尽可能提高干扰抑制性能,进而在两者间折衷提高双向控制像旋补偿精度。实验结果显示,本方法能够有效抑制等效干扰的影响,提高消旋补偿的精度。动态扫描下位置补偿误差的最大值和均方根分别为(1.81×10^(-3))°、(5.224 74×10^(-4))°,与传统设计相比,补偿误差分别减小了41.99%、41.73%,提高了四通道双向控制系统的像旋补偿精度。

关键词：自动控制技术航空相机像旋双向控制鲁棒内环补偿器

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无载荷舱航空相机的热控设计与试验验证

航天器环境工程 2022年第2期39卷 153-160页

作者：张源博孔林李强申明于群长光卫星技术有限公司长春130000 吉林大学汽车工程学院长春130000

为保证航空相机在平流层空间热环境下稳定运行,对无载荷舱的航空相机进行热设计和验证。基于20 km海拔高度下相机外部的对流及辐射环境特点,采用一维对称平板测试法确定选取多层隔热组件作为相机蒙皮材料,选取聚氨酯泡沫作为隔热填充材... 详细信息

为保证航空相机在平流层空间热环境下稳定运行,对无载荷舱的航空相机进行热设计和验证。基于20 km海拔高度下相机外部的对流及辐射环境特点,采用一维对称平板测试法确定选取多层隔热组件作为相机蒙皮材料,选取聚氨酯泡沫作为隔热填充材料。对载荷相机进行热控系统设计,并利用有限元软件分析极端工况下相机的温度场分布,最终设计热控总功率为240 W,包含为相机镜头除霜预留的部分热控功率。低气压热平衡试验验证结果与仿真分析结果吻合良好;低温工况下热控功率约占总功率的70%,控温点的温度波动在±1℃以内,满足相机控温精度要求。

关键词：工程热物理航空相机热控设计热试验

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航空相机焦面组件相变温控设计及验证

红外与激光工程 2013年第8期42卷 2060-2067页

作者：郭亮吴清文丁亚林张洪文张继超冷雪李延伟中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

航空相机焦面组件是机载电子设备中具有严格温度要求的重要组件，其工作期间温度过高产生的热噪声和暗电流将导致成像质量下降。讨论分析了某型航空相机焦面组件热设计的特点，采用封装有相变材料的相变温控系统进行散热，根据结构特点... 详细信息

航空相机焦面组件是机载电子设备中具有严格温度要求的重要组件，其工作期间温度过高产生的热噪声和暗电流将导致成像质量下降。讨论分析了某型航空相机焦面组件热设计的特点，采用封装有相变材料的相变温控系统进行散热，根据结构特点和导热路径，给出了热设计方案。采用有限元数值分析方法，建立了热平衡方程和热分析计算模型，应用热分析软件IDEAS—TMG在给定温度边界条件下进行瞬态仿真分析，给出了组件的热响应性能。热分析结果表明：焦面组件和散热器工作温度范围分别为18—31．1℃、18～28．2℃。所获得的分析结果能够满足热控指标要求。最后通过热实验对采用相变温控系统的热设计方案进行了验证，验证实验结果与数值分析结果吻合较好，结果对比最大偏差均不超过5％，验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。实验过程中焦面组件和散热器工作温度范围分别为18—32．3℃、18—29．6℃。

关键词：航空相机焦面组件相变温控热设计热分析热试验

基于数字高程模型的大倾角航空相机目标定位研究

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基于数字高程模型的大倾角航空相机目标定位研究

作者：李梓豪中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

航空相机是一种获取大范围地面遥感图像的重要光学探测设备,它拍摄范围广,成像分辨率高,被广泛应用于地质勘探、资源探测、灾害救援以及军事侦测等领域。特别是采用倾斜成像的大倾角航空相机,大大提高了航空侦察的效率,对于复杂地形以... 详细信息

航空相机是一种获取大范围地面遥感图像的重要光学探测设备,它拍摄范围广,成像分辨率高,被广泛应用于地质勘探、资源探测、灾害救援以及军事侦测等领域。特别是采用倾斜成像的大倾角航空相机,大大提高了航空侦察的效率,对于复杂地形以及边境地区的观测具有重大的意义。除了高分辨率的目标成像,航空相机还要能够对地面目标进行精确的定位,但一些复杂地形区域的大地高误差会严重影响定位精度,因此,本文提出一种适用于大倾角航空相机在复杂地形处的目标定位算法,提高了定位精度与定位效率。本文介绍了航空相机对地目标定位的坐标转换原理以及定位算法的发展状况,针对大地高误差较大区域定位误差较大,定位效率不高的问题,提出了一种基于数字高程模型的高程半插迭代算法对地面目标进行定位,并设计了硬件定位模块,通过外场飞行数据以及航拍图像验证了本文定位算法的有效性以及定位效率。本文的具体研究内容如下:(1)介绍了航空相机的发展历程,对现有目标定位算法的适用范围及其局限性进行分析,通过齐次坐标变换理论,建立了目标定位过程中所需的基本坐标系,推导了不同坐标系之间的转换方程,通过共线理论结合地球椭球模型,实现了目标定位过程。(2)分析了可能影响目标定位精度的误差因素,并采用蒙特卡洛法对视轴指向误差、目标大地高误差以及成像倾角误差等因素进行了仿真分析。针对基于地球椭球模型定位算法对地形起伏较大区域定位时存在较大误差的问题,引入数字高程模型,以数字高程模型代替地球椭球模型,提出了一种高程半插迭代算法获取目标点高程信息,在保证定位精度的基础上提高了定位的效率。(3)设计了基于DSP的机上实时定位解算模块,通过PPOI-A28航空相机位置姿态测量系统获取航空相机的位置信息和姿态信息,光电轴角编码器提供成像时的轴角信息,将以上信息输入DSP实现实时目标位置解算。并通过飞行试验数据和遥感图像验证了引入数字高程模型的算法的适用性。根据实验结果可知,在地形起伏较小的平原,基于地球椭球和数字高程两种模型的定位精度大致相同;在地形起伏较大的丘陵和山地,基于数字高程模型的算法精度明显提高。相较于传统DEM算法,在目标大地起伏较大区域,本文提出的高程半插迭代方法可以将定位迭代效率提高3.9%～45.5%。

关键词：航空相机对地目标定位数字高程模型误差分析半插迭代

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航空相机的自准直自动检焦方法研究

光学精密工程 2008年第12期16卷 2460-2464页

作者：史磊金光田海英陈志超中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130031 中国科学院研究生院北京100039

针对航空照相在高空中会由于温度、气压等环境参数的变化引起光学系统离焦的现象,设计了一种利用自准直原理实现自动检焦的结构。分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系,研究了光栅的刻线方向在焦平面上的摆放位置和... 详细信息

针对航空照相在高空中会由于温度、气压等环境参数的变化引起光学系统离焦的现象,设计了一种利用自准直原理实现自动检焦的结构。分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系,研究了光栅的刻线方向在焦平面上的摆放位置和不同光源参数对检焦精度的影响。试验结果表明,自动检焦的焦平面位置与实验室光学标定的焦平面位置的偏差航空相机的检焦设计与研究中。

关键词：航空相机自准直自动检焦