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航空相机技术的新突破——第四代电光相机步入航空侦察领域

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现代兵器 1998年第10期 32-34页

作者：毛小南

提出目前战术空中侦察的需求;介绍美国侦察/光学公司的研究成果和典型产品以及开展的一些业务活动。

关键词：航空相机电光相机空中侦察

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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

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大视场航空相机光学系统设计

应用光学 2019年第6期40卷 980-986页

作者：刘海英王跃王英朱海滨孙洪宇姜彦名赵汉卿吉林东光精密机械厂

针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式,通过双成像模块光学拼接扩大视场角,调整最后一片透镜实现内置调焦,且通过控制地... 详细信息

针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式,通过双成像模块光学拼接扩大视场角,调整最后一片透镜实现内置调焦,且通过控制地物反射镜的3种工作模式,分别实现航空相机垂直照相、自动调焦及前向像移补偿功能,避免了航拍过程中温度、气压、航高等环境条件变化时引起的图像质量大幅下降,确保整个视场内成像质量不受影响。该光学系统设计实现了全视场无渐晕,全视场最大畸变航空相机在比较复杂环境下清晰成像的要求。

关键词：航空相机高分辨率大视场光学系统自动调焦自动像移补偿

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航空相机性能检测装置地面场景模拟系统设计

航空相机性能检测装置地面场景模拟系统设计

作者：欧淇源吉林大学

学位级别：硕士

随着航拍技术在农牧、气象、侦查等领域不断深入的应用，更高性能的航空相机在不断地更新研制。在航空相机研制过程中，对其各项性能指标的测试关系到航空相机质量的高低。因此，航空相机相应的性能检测设备也需要不断地更新，以便能够... 详细信息

随着航拍技术在农牧、气象、侦查等领域不断深入的应用，更高性能的航空相机在不断地更新研制。在航空相机研制过程中，对其各项性能指标的测试关系到航空相机质量的高低。因此，航空相机相应的性能检测设备也需要不断地更新，以便能够准确地对航空相机性能参数进行测试提取，为相机的研制提供依据。本文就是根据此背景对航空相机性能检测装置相关的部件进行设计、实现和测试。航空相机性能检测装置主要包括主控平台、动态目标发生装置、平行光管、飞行姿态模拟装置、高温高速气流环境模拟装置。本文着重研究航空相机性能检测装置设计中的主控平台、动态目标发生装置和航空相机图像评价算法。主控平台通过各个子装置反馈的数据对各个部件进行协调控制，同时要在平台上进行软件编程，实现良好的人机界面，并且能够进行相关的测试数据处理、参数计算和相机成像性能分析。动态目标发生装置主要配合平行光管模拟飞机飞行时的地面环境，其主要实现功能是通过带动目标胶片按照主控平台所给的速度参数运动，同时调节光源亮度模拟地面环境亮度;本文在速度测控系统的设计中使用PID（比例（Proportion）、积分（Integration）、微分（Differentiation））控制算法控制胶片转动速度达到需要的控制精度。航空相机在拍摄图像时由于成像系统质量会在拍摄、传输处理等过程出现问题而会影响图像质量，这关系到使用者获得的信息多少;因此需要创建一个良好的图像质量评价系统对航空相机成像性能评价;为解决此问题，本文拟采用合适的图像评价算法配合测试设备来判断航空相机成像性能的高低。本文的主要研究内容具体安排如下：第一，研究了航空相机性能检测装置的结构，阐述了航空相机性能检测装置的工作原理，阐述了其中飞行姿态模拟平台、高温高速气流环境模拟装置、平行光管的工作原理。第二，本文以PXI高性能计算机为基础，编写了一套完整的航空相机性能检测综合控制系统软件。软件基于虚拟仪器的理念开发，采用LabVIEW编程语言，编制了良好的人机交互界面，完成了对各个子装置的控制和数据的采集、传输、处理和保存等一系列功能。第三，本文研究了动态目标发生装置的机械结构，阐述了模拟飞行环境参数的计算及电机参数计算，同时设计了电控系统方案。动态目标发生装置在配合平行光管模拟飞行速度时，是使用电机控制场景胶片做运动达到目的的，基于电控系统特点，利用适合动态目标发生装置机械结构的PID控制方法，能够使控制的运动速度达到精度要求。第四，为了对航空相机成像性能进行评价，本文研究了图像评价算法在此方面的应用。通过提取待评价航空相机的动静态分辨率，并对拍摄得到的图像进行清晰度、信噪比、峰值信噪比、辐射精度的计算，通过获得的各个性能参数就可以客观地判断相机的成像性能从而为航空相机的研制提供依据。综上所述，本文研究了航空相机性能检测装置的工作原理，对整个系统设计中的主控平台、动态目标发生装置、图像评价方法进行了设计，采用LabVIEW及Matlab混合编程技术开发了一套航空相机性能检测装置地面场景模拟系统，系统能够整合各个装置对航空相机性能做出评价，具有一定的实用性。

关键词：航空相机检测技术虚拟仪器景物模拟 PID 图像评价

航空相机性能检测系统中综合测试系统的设计与实现

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航空相机性能检测系统中综合测试系统的设计与实现

作者：陈莹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

“航空相机性能检测系统”的研究目的就是要设计、安装和调试出一套相机控制系统及总体装调检测设备,本文以该检测系统中综合测试系统的研制为背景,该系统包括测试相机动态测试补偿效果的相机光学转筒、卷片辊、量片辊三轴速率检测模块... 详细信息

“航空相机性能检测系统”的研究目的就是要设计、安装和调试出一套相机控制系统及总体装调检测设备,本文以该检测系统中综合测试系统的研制为背景,该系统包括测试相机动态测试补偿效果的相机光学转筒、卷片辊、量片辊三轴速率检测模块、与相机通讯的429通讯模块以及指挥整个相机性能检测系统工作的综合测试系统计算机。首先,为了解决测试系统与相机的通讯问题以及对相机的光棒辊、卷片辊、压片辊三轴速率信号的采集及处理的问题,本文在对系统中有关信号进行深入分析的基础上,设计了相应的硬件电路及应用软件,并通过和相机系统联调,验证了设计方案的正确性。其次,对最优控制的相关知识进行了学习,并据此从最小时间控制及最小能耗控制两个方面设计了转台调速曲线的两种方案,以确保转台内外环在有效拍照时刻满足水平重叠的位置要求。第三,在对测试系统所要完成多项功能充分理解的基础上,本文采用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW设计了测试软件对整个检测系统进行控制和管理,配合硬件完成整个系统的测试任务。最后,在完成上述工作的基础上,将综合测试系统与航空相机性能检测系统中相关环节进行了联调,取得了十分理想的效果,并对相机性能检测系统中受其他因素影响暂时不能进行的实验进行了仿真验证。结果表明所设计的软、硬件均能完成航空相机性能检测系统对综合测试系统所提出的全部技术要求,并于近期通过了相关部门的验收。

关键词：航空相机 ARINC429总线 LabVIEW DSP

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航空相机地面景物模拟系统研究

航空相机地面景物模拟系统研究

作者：付饶长春理工大学

学位级别：硕士

航空相机是安装在侦察飞机上对地面景物摄影的精密光学仪器。航空相机地面景物模拟系统是航空相机的室内检测装置。可在实验室内对航空相机的各项技术指标做出正确的评估,并且能够为外场校飞试验提供可靠的基础依据,从而减少了使用实际... 详细信息

航空相机是安装在侦察飞机上对地面景物摄影的精密光学仪器。航空相机地面景物模拟系统是航空相机的室内检测装置。可在实验室内对航空相机的各项技术指标做出正确的评估,并且能够为外场校飞试验提供可靠的基础依据,从而减少了使用实际飞行目标对其进行检测的校飞次数,节省了大量的人力、物力、资金,缩短了研制周期,对我国航空事业的发展起到了重要推动作用。文中首先介绍了航空相机地面景物模拟系统的设计方案选择,通过对比五种方案的优缺点,最终确定移动胶片式设计方案;其次阐述了移动胶片式方案的工作原理、系统组成及各部分功能;再次介绍了系统光学部分设计、机械部分设计以及动态图像发生装置的控制部分设计;其中包括模拟无限远目标所需的大口径、长焦距平行光管的设计及照明光源、胶片、电机、编码器的选择。最后介绍了航空相机拍摄图片质量评价系统。

关键词：航空相机动态图像景物模拟平行光管检测

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航空相机焦面组件的相变散热研究

航空相机焦面组件的相变散热研究

作者：张捷中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

随着科技的发展以及信息战争需求的推动，航空相机得到了极大的发展，同时其对图像清晰度的要求越来越高。焦面组件作为航空相机的关键部位，保证其合理的温度水平及温度梯度对获取高质量图像十分关键。某航空相机的焦面组件发热功耗... 详细信息

随着科技的发展以及信息战争需求的推动，航空相机得到了极大的发展，同时其对图像清晰度的要求越来越高。焦面组件作为航空相机的关键部位，保证其合理的温度水平及温度梯度对获取高质量图像十分关键。某航空相机的焦面组件发热功耗大，工作时间长，传统的风冷无法满足其散热需求。相变散热器利用相变材料的相变潜热吸收发热件产生的热量，使得焦面组件的温度稳定在相变点附近。本文首先对典型相变散热器性能进行了研究，然后针对此相机的结构特点、飞行环境结合焦面组件的结构形式及所处热环境，通过多参数分析进行了相变散热器的优化设计。利用有限元软件对焦面组件基于相变散热器的热设计方案进行了验证，研究了环境温度、接触热阻等设计参数对散热器性能的影响，规划了相变散热器的热试验。论文的研究工作及成果为相变散热器的设计和使用提供理论支撑和参考。本文的研究工作主要包括： 1)概述了航空相机的发展现状及发展趋势。介绍了焦面组件的热控必要性、热控原则及几种典型的焦面热设计方案，总结了焦面组件热设计的特点。阐述了相变原理及相变散热应用中的导热增强问题、相变散热应用的特点。 2)对相变传热模型的几种数值求解方法进行了介绍，完成了典型相变散热单元热模型的建立，对三种有限元模型的计算结果进行误差分析，通过对比获得了精度高、计算效率高的有限元模型，利用此有限元模型研究了导热肋的体积分数、分布形式对导热效果、散热器散热性能的影响。 3)分析了相机和焦面组件热环境，针对此焦面组件的散热需求设计了相变散热器，以质量和体积最小为目标，利用Matlab对相变散热器的几何尺寸进行了优化。然后以相变散热器热载荷面温度水平（低于35℃）为目标，利用有限元热分析软件实现了导热肋的优化分布。最后设计了焦面组件导热通路，并验证了此导热通路的合理性和可行性。 4)给出了相变散热器的有限元建模原则和建模过程，并通过仿真分析验证了焦面组件热设计的合理性，对相变散热器的实际使用性能进行了研究，最后为此散热器规划了单独热试验和系统级热试验。 5)总结了论文所做工作，提出了深化研究工作的设想。

关键词：焦面组件热设计相变散热航空相机

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航空相机地物反射镜结构设计与分析

航空相机地物反射镜结构设计与分析

作者：邵毓吉林大学

学位级别：硕士

航空侦察克服了地球曲率和地形障碍对地面侦察设备视线的限制,弥补了卫星侦察细节不足和时效性差的弊端,在战场情况瞬息万变的现代战争中表现出不可或缺的地位。随着航空相机远距离成像对细节的分辨能力需求不断提高,光学系统焦距和口... 详细信息

航空侦察克服了地球曲率和地形障碍对地面侦察设备视线的限制,弥补了卫星侦察细节不足和时效性差的弊端,在战场情况瞬息万变的现代战争中表现出不可或缺的地位。随着航空相机远距离成像对细节的分辨能力需求不断提高,光学系统焦距和口径都随之增大,地物反射镜作为光学系统的重要组成部分,其使用环境下面形精度的保证情况对系统成像影响越来越受到重视。众多研究者从事过工作载荷及环境下反射镜面形变形的研究,指出反射面的面形变化与反射镜的形状、支撑方式、载荷以及轻量化的程度存在一定的比例关系,比例系数一般根据经验给定。随着计算机技术的普及,光机热集成分析方法应运而生,通过多项式拟合作为桥梁,将结构有限元分析的结果带入到光学设计软件中,经过光学系统成像质量评价得出结论,作为判断反射镜结构设计能否满足整体设计要求的依据。论文分析了光学系统成像质量评价的方法,指出MTF评价方法由于在设计和实际检测中具有相同的评价结果而受到广泛的重视;同时分析了有限元分析方法在现代光机设计中的应用,指出有限元分析得到的表面变形数据是离散的数据,不能直接应用到光学软件的分析中;最后介绍了Zernike多项式,由于其系数项与光学初级像差有一定的联系,近年来常作为将有限元分析数据到转换到光学设计软件中进行像质评价的转换纽带。论文以薄板理论为依据,分析了受重力作用下反射镜反射面面形的变形原因。讨论了材料、结构形状和支撑方案对反射镜面形的影响,列举了常用的反射镜材料、支撑方案的特点和不同减重形式的对比。同时指出,航空相机使用寿命较长,只通过粘结剂粘接反射镜和与其连接的结构支撑件存在安全隐患。最后,论文对一420×280长圆形反射镜结构进行了设计和分析。通过光学设计确定了地物反射镜几何形状和面形误差参数,经加工能力分析最终给出的地物反射镜的设计指标;通过背部开放和封闭两种轻量化形式及对应的支撑方案进行对比设计;通过有限元分析方法对组件反射面变形分析,通过Zernike多项式拟合传递到光学设计软件中,对设计指标的符合程度进行了评价,最终通过加工装配后的反射镜组件的光学性能检测证明和验证了理论分析的正确性,所设计的地物反射镜能够满足光学系统对反射镜面形精度要求。由于时间及课题篇幅的关系,论文并未对所有结构件进行分析,这些零件组合后对反射面是否存在应力应变并没有详细的讨论。另外,由于相机处于环控状态下,保持常温的工作环境,设计中并未对在温度变化下反射镜面形的变化进行分析和设计。这些工作都将在日后的工作中不断完善,并结合相机飞行照相和环境试验,在极端温度、压力、振动等条件下,反射镜面形的变化和支撑结构的稳定性做详实的跟踪和记录,以考核在实用状态下设计的质量。

关键词：航空相机地物反射镜轻量化设计有限元分析像质评价

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航空相机单个周期电流波形采样研究

微计算机信息 2007年第3S期23卷 206-207,83页

作者：赵育良刘建东海军航空工程学院青岛分院航空侦察教研室山东青岛266041

从AD574A芯片入手,从硬件和软件两个方面介绍了利用AD574A检测相机工作电流并利用液晶屏显示的新方法。与传统测量方法相比,该方法能够直观的显示相机在一个工作周期内的电流变化趋势,使相机单个周期内工作情况分析和故障诊断更加方便。

关键词： AD574A 硬件软件航空相机