为解决现今激光制导**指示器指示效率低下、单次指示集群目标能力差等问题,从光束偏转控制和光束角度放大技术的原理出发,以液晶相控阵和多路复用体全息光栅为控件,设计了可用于多目标指示的大角度激光光束偏转控制系统;分析了影响液晶相控阵光束偏转特性的参数的选取规则,确定了大角度光束偏转系统的设计方法,模拟了激光多目标指示系统的指示过程,并对系统误差来源和误差修正方法进行了理论分析和仿真。结果表明:该系统可以快速地对光束实现最大偏转角度为15.63°的二维准连续、可编程控制的偏转;误差修正方法可有效提高激光光束的指示精度,使误差角度下降50%左右。所提出的激光多目标指示系统的设想,可实现对二维平面内多目标的准连续、准同时的精确指示,可为激光多目标指示器的设计提供参考。

针对已有红外和可见光图像融合算法存在的复杂度高、实时性差、输入参量多和融合模型受先验知识影响等问题, 提出了红外和可见光图像泊松融合算法.算法采用绝对值最大规则融合源图像的梯度得到泊松融合图像的期望梯度, 将平均融合图像分解, 分别作为迭代的初始值和边界条件, 利用雅可比迭代求解泊松方程重建泊松融合图像.通过实验分别确定了最佳迭代次数以满足高质量和高实时性两种融合需求.与经典融合算法相比, 该算法在质量优先或速度优先的图像融合应用方面性能更优.

为了给激光发射天线的设计优化提供一种可视化自动设计手段, 采用MATLAB仿真技术构建了一种基于倒置望远镜系统结构的激光发射天线仿真平台,进行了激光发射天线的理论分析和仿真实验验证。通过灵活设置激光谐振腔关键结构参量以及倒置望远镜系统透镜组合方式, 实现了发射天线发射前后的激光2维光强分布、激光3维光强分布、激光光束3维结构以及变换后激光束腰与透镜组合离焦量的关系曲线的仿真。结果表明, 波长550nm的激光变换后束腰半径从0.073mm变为12.202mm, 发散角从0.275°变为0.00164°, 成功压缩了激光发散角; 此平台进行的仿真过程形象直观, 可根据需要自动优化设计出最优的激光发射天线结构。该仿真平台的构建为激光发射天线的可视化自动设计提供了全新的方法。

CCD摄像法测量激光进场光斑能量分布和能量值, 伪彩色技术处理获取的光斑图像, 使其能量分布可视化, 便于观察和评价光斑质量；测量漫反射板开孔位置处的能量值并结合光斑图像的灰度值分布规律, 计算得到光斑的总能量。实验和计算结果表明：CCD摄像法具有较好的准确性和实用性, 在激光光斑测量方面具有重要的应用价值。

基于测距光谱通道数量和位置选定规则,以氧气A吸收带为例,从系统探测距离、目标与背景信噪比、系统工作海拔等约束条件对带宽的限制出发,利用MODTRAN和MATLAB软件综合仿真分析了满足系统实时性、目标信噪比及不同探测距离条件下通道带宽上下限的取值范围。结果表明:相同条件下,系统平台海拔越高,带宽下限取值越小、范围越大、选取越灵活,系统探测距离越远,有效探测范围也越大;目标信噪比要求越高,带宽下限取值越大、范围越小、选取越受限,探测距离和有效探测范围越小。因此,设计系统时应根据任务要求,确定光谱通道位置和数量,计算系统工作实时性、目标信噪比、系统最大最小工作距离等多重约束条件下各通道带宽取值上下限曲线,通过确定能够同时满足最大及最小工作距离条件的上下限曲线最小交集,便可在曲线交集区域内选定满足设计要求的通道带宽取值。这为单目多光谱被动测距系统的参数设计和工程化提供有效的理论支撑和计算方法,从而设计出高低精度搭配、远近距离兼顾的多光谱被动测距系统。

为了实现在车载观瞄系统原位不解体条件下快速、准确的性能检测, 利用离轴反射式大口径平行光管搭建光学系统。基于TracePro实现对该光学系统光线追迹,对光斑质量和精度计算进行了研究。在分析离轴反射式平行光管性能和结构的基础上, 设计了测试装置的光学系统; 分析了该光学系统主要的误差来源及大小, 结合误差合成理论计算其检测精度。结果表明: 成像在该光学系统焦点处的光斑能量分布较为集中, 距中心点0.6mm范围内的光斑能量占总能量的81.39%,该光学系统的检测精度能够达到2.9226″。满足了对车载观瞄系统光轴平行性原位检测时的精度要求, 测试装置的架设、校准也较为容易。

为消除测距光谱通道位置和数量选取对氧气吸收衰减被动测距技术测距精度的影响,基于氧气吸收衰减被动测距技术的基本原理,分析氧气A、B吸收带光谱谱线特性。对于吸收带带肩上的光谱通道,利用蒙特卡罗法,以拟合非吸收基线与理想基线的误差平方和与相关度为指标,分析光谱通道位置和数量及拟合多项式级次对非吸收基线拟合精度的影响。对于吸收带带内光谱通道,分析不同光谱通道处吸收率大小对测距距离和测距精度的影响。结果表明:在综合考虑系统实时性和测距精度要求的情况下,A吸收带两带肩上光谱通道各为1个,B吸收带单带肩上光谱通道为2个,位置均宜选择在各带肩靠近吸收带一端;吸收带内光谱通道可根据测距任务中对测程和测距精度的要求灵活选择其数量和位置。因此,在无法一次性获取测距波段完整光谱曲线的情况下,单目多光谱被动测距系统采用较少的光谱通道和最简单的直线拟合方法,不仅可以保证系统的测距精度,而且能够减少滤波片更替和软件计算的时间周期,进而增强系统数据采集和解算的实时性。

介绍了一种利用PSD器件实现观瞄系统光轴平行性的原位检测方法, 对大轴间距光路采用折转光路设计进行压缩, 减小了测试系统外形尺寸, 提高了系统机械稳定性; 对光斑重心位置的测量采用了高精度位置传感器PSD, 简化系统结构, 提高了测量精度。

热释电探测器由于其灵敏度高、响应速度快、体积小、损伤阈值高等特点, 作为激光能量计的传感器在激光能量检测方面使用广泛。由于制作工艺的限制, 热释电型激光能量计的热敏面灵敏度系数存在空间非均匀性问题, 导致当激光照射到探测器不同位置时, 激光能量测量结果不准确。针对这一问题, 设计一种热释电型激光能量计空间均匀性校准方法, 通过对热释电探头光路的控制, 消除空间均匀性对测量结果的影响, 并通过实例验证了方法的可行性。

目前观瞄仪器型号众多, 样式各一, 功能单一的检测设备远远满足不了实际工作的需要, 需要通用光学检测维修设备。从分析观瞄仪器检测的需求着手, 提出了观瞄仪器通用测试维修系统的设计思路, 并给出了一套切实可行的实现方法。