中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
回顾了国外军队装备的四代光电瞄准吊舱的技术特点和发展历程,定义了光学口径和吊舱舱径之比(光舱比)作为衡量集成度的标准,重点针对第三代的Sniper XR ATP和ATFLIR两型采用共光路串联布局吊舱的探测系统进行了分析和正向设计:二者均拥有Φ150 mm口径,约1.5°×1.5°视场,在0.7~0.9 μm和3.7~4.8 μm波段的传递函数接近衍射限,前者为透射式前置望远系统,后者为离轴三反式前置望远系统,二者的结构布局为:前置望远系统置于吊舱前部压缩光束,通过光学铰链和快反镜将光束导入吊舱中,部分光进入各自的探测通道或激光发射通道。其中,类ATP的透射式前置望远系统可在汇聚光路中折叠形成俯仰/方位正交轴系并置于305 mm舱径内,光舱比约0.492;类ATFLIR的离轴三反式前置望远系统可在压缩后的平行光路中折叠形成方位/俯仰两个正交轴系并置于Φ330 mm的球体内,光舱比约0.455。作为对比,采用共光舱并联布局的第四代Litening 5和Talios吊舱探测系统将所有光学载荷和伺服框架平台置于吊舱前部的Φ406 mm球体内,光舱比约0.37,其并联共光舱设计架构的集成度较低。针对未来可能的升级要求,类ATFLIR吊舱比ATP吊舱具有更强的生命力,其采用纯反射式的前置望远系统可以更方便地增加波段和拓展功能。
光电瞄准吊舱 光学设计 多波段共光路 前置望远系统 EO targeting pod optical design multiband common optical path front telescope system 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230353
凯迈(洛阳)测控有限公司, 河南洛阳 471009
随着长焦共光路成像组件广泛应用于光电侦察吊舱, 长焦共光路光路中快反镜在复合轴稳像等方面的技术开发成为必然的趋势。文章介绍了长焦共光路成像组件的主要组成, 基于快反镜实现复合轴控制与回扫补偿控制的策略, 其工作时序和关键参数分析计算。开发了基于长焦共光路成像组件的快反镜, 一帧图像时间内同时实现二次稳像和回扫补偿的功能。提升了中高空光电侦察吊舱的侦察作用距离、稳像精度和搜索效率。
光电侦察吊舱 快反镜 复合轴控制 回扫补偿 optoelectronic reconnaissance pod, FSM, composite
1 海军工程大学 兵器工程学院,湖北 武汉 430000
2 中国人民解放军 92038部队,山东 青岛 266000
针对无人机载光电吊舱总体设计过程中高效便捷地分配各测量模块的误差,以便确定最优器材选型方案的需求,提出了一种基于单纯形策略的改进麻雀算法,从多目标优化角度对小微型无人机载光电吊舱观瞄角误差分配问题进行研究。首先根据小微型无人机载光电吊舱的特点建立坐标系,利用空间齐次坐标变换法推导目标定位及观瞄角测量模型;然后分析误差主要来源,建立观瞄角误差模型,基于蒙特卡洛模拟法进行误差分析;最后以观瞄角误差模型为基础,采用平均分配法、加权分配法以及改进麻雀算法进行误差分配,并对分配结果进行对比分析。仿真实验结果表明,载机偏航角误差和振动偏航角误差对观瞄角总误差影响最大,误差传递效率近似为100%,载机横滚角误差和振动横滚角误差对观瞄角总误差影响最小,误差传递效率仅约34%;改进麻雀算法的误差分配余量能够达到 $ 1{0}^{-8} $量级,与传统误差分配方法相比显著提高了分配效率,验证了基于单纯形策略的改进麻雀算法解决小微型无人机载光电吊舱观瞄角误差分配问题的有效性。
机载光电吊舱 观瞄角 误差分配 蒙特卡洛 麻雀算法 airborne electro-optical pod viewing angle error distribution Monte Carlo method sparrow algorithm 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230238
四川九洲电器集团有限责任公司,四川绵阳 621000
为满足机载光电吊舱轻小型、紧凑型要求,解决光电吊舱散热问题,采用了热传导和风机内循环对流结合的散热方式,用金属结构件将发热元器件与壳体接触建立热传导通道,用风机内循环强化内部对流建立低热阻的对流换热通道,通过 ICEPAK热仿真软件对该散热方式建模仿真计算表明:静止条件下吊舱核心处理芯片 DSP、FPGA、SoC温升分别为: 29.1℃、29.2℃、33.8℃,相比无风机时别降低: 5.2℃、3.5℃、4.4℃;飞行条件下温升分别为: 11.9℃、9.1℃、15.5℃;静止条件下,在风机内循环作用下,舱内最高环境温度较无风机内循环时降低约 5.5℃。通过与同等条件下高温试验数据比较,仿真温度与测试温度相差 3.1℃。该散热方式可有效降低舱内环境和器件的温升,满足吊舱使用要求,结构简单占用空间小,适用于轻小型、紧凑型机载光电吊舱。
光电探测系统 光电吊舱 散热技术 热仿真与试验 photoelectric detection, airborne photo-electric p
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
机载光电吊舱的误差来源有很多种, 其中一种就是摩擦力矩, 当光轴处于低速或来回转动时, 其摩擦力矩会在静摩擦和滑动摩擦之间来回变化, 难以预测。使用辨识方法建立摩擦模型, 并加以补偿, 是提高两轴两框架光轴精度的一种方法。介绍了摩擦力矩的建模过程, 使用两只吊舱对比了四种模型的拟合效果。拟合结果表明, 库伦+粘滞模型中缺少对于静摩擦力的描述; 静摩擦+库伦+粘滞模型中静摩擦到动摩擦是跳变, 很难进行摩擦力的估计和补偿; LuGre模型不仅有静摩擦的相关描述, 其曲线缓慢变化更贴近低速时接触面处于静摩擦和动摩擦来回变动的特性, 具有较好的拟合特性。通过实验验证了LuGre模型的准确性和优越性。
光电吊舱 摩擦力矩 LuGre模型 库伦+粘滞+静摩擦模型 参数辨识 electro-optical pod friction torque LuGre Model Coulomb and viscous and static friction model parameter identification
中国电子科技集团公司第十一研究所,北京100015
作为载机获取战场信息、先发制敌的重要任务传感器,机载光电侦察吊舱现已广泛装备于各种空中**平台。以多款国外先进机载光电侦察吊舱为典型代表,归纳了机载光电吊舱的发展现状、主要性能指标及技术特点,并根据未来作战的需求分析了机载光电吊舱的发展趋势以及需要关注的关键技术。
机载光电侦察吊舱 性能指标 发展趋势 关键技术 airborne photoelectric reconnaissance pod performance indicator development trend key technology
光电侦察吊舱对海搜索方式与搜索范围是直升机对海搜索效率与搜索力配置研究的基础。基于直升机及其光电侦察吊舱的性能特点,提出了直升机对海搜索的两种基本搜索方式和覆盖面积;建立了直升机搜索面积计算模型,为直升机系统采用不同的搜索方式进行搜索时计算其搜索效率和搜索力的配置提供了决策依据。为了易于搜索区域发现感兴趣的目标,同时介绍了针对扫描搜索区域图像拼接的处理方法。
光电侦察吊舱 伺服控制 图像拼接 optical recon pod, servo control,image stitching
1 海军航空大学, 山东 烟台 264001
2 中国人民解放军91395部队, 北京 100000
侦察吊舱电磁环境复杂度定量度量是构建逼真的战场环境的重要步骤, 为解决侦察吊舱电磁环境复杂度难以定量度量问题, 分析研究了侦察吊舱所处的电磁环境, 从引起电磁环境复杂度的主要影响因素出发, 结合环境复杂度因素的客观性及主观性, 基于灰色层次分析法及组合理论得到环境因素复杂度计算方法, 给出了一个解决定量度量电磁环境复杂度的算法。在此算法基础上提出了复杂度等价替换原理, 进一步简便算法的计算难度。最终, 通过典型的雷达电磁环境对算法进行验证, 并通过LabWindows CVI将算法软件化, 实验结果表明算法对于度量复杂电磁环境的复杂度具有一定的实用意义。
侦察吊舱 电磁环境 环境度量 灰色层次分析法 等价互换原理 reconnaissance pod electromagnetic environment environmental measurement gray analytic hierarchy process equivalent replacement principle