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《电子科技大学》 2010年
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日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究

杨承  
【摘要】:为了对来袭导弹告警和提高直升机着舰的安全性,舰载直升机已经开始装备导弹逼近告警系统和着舰助降系统。本文运用光电探测理论,分别研究了应用于告警系统的日盲型紫外探测技术和应用于助降系统的直升机着舰光电助降技术。 本文介绍了日盲型紫外探测技术和直升机着舰光电助降技术的基本理论、发展动态及研究现状,分别设计了日盲型紫外探测实验系统和直升机着舰光电助降实验系统,从理论和实验上分别对日盲型紫外探测系统的目标定位方法、探测距离理论模型以及应用于直升机着舰光电助降系统的两侧成像联合定位算法进行了深入的研究。 分析了日盲型紫外探测系统的组成及原理,以增强型电荷耦合器件(intensified charge coupled device,ICCD)为成像器件,设计了日盲型紫外探测实验系统。对可忽略畸变的日盲型紫外探测系统,通过计算目标在成像器件靶面上的成像位置来确定其方位角。对广角日盲型紫外探测系统,采用人工神经网络的方法,避开对镜头畸变的直接校正,建立并训练反向传播(back propagation,BP)网络,成功地实现了目标定位。从能量传递的角度分析,建立了基于成像器件靶面照度的日盲型紫外探测系统的探测距离理论模型。借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的探测距离分析方法,建立了基于信噪比的日盲型紫外探测系统的探测距离理论模型。 运用设计的日盲型紫外探测实验系统,对日盲型紫外探测系统的目标定位方法及探测距离理论模型进行了实验研究。当氘灯光源距离系统约50m时,对可忽略畸变的日盲型紫外探测系统,氘灯光源相对于系统光轴的水平方位角和垂直方位角的测量误差在±0.5°以内;而对广角日盲型紫外探测系统,氘灯光源相对于系统光轴的水平方位角和垂直方位角的测量误差在±0.8°以内。得到的探测距离理论模型计算值与系统探测距离的实验测量值有较好的吻合。实验结果表明,本文建立的探测距离理论模型正确,提出的目标定位方法精度高、方便易行,具有重要的理论意义和实用价值。 提出了两侧成像联合定位算法,基于摄影测量学原理,建立了应用于直升机着舰光电助降系统的两侧成像联合定位算法理论模型,详述了理论模型的推导过程。对基于理论模型建立的方程组,先用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)法和最小二乘法计算方程组的线性解,再用牛顿——辛普森迭代法对线性解进行优化得到方程组的最优解。对理论模型进行了数值仿真计算,仿真结果表明,本文建立的两侧成像联合定位算法理论模型是正确的。 设计了一套直升机着舰光电助降实验系统,运用该系统,对两侧成像联合定位算法进行了实验验证。实验结果表明,当两摄像机分别相距16m、20m和26m时,光电助降实验系统的距离测量误差均在±5cm以内,角度测量误差均在±3°以内,系统的测量精度与加拿大机舰集成安全转运(aircraft ship integrated secure and traverse,ASIST)系统技术指标相近,该实验系统和实验结果,对进一步研究工程系统有重要的军事价值。
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