内容简介
方位瞄准系统是导弹武器系统的重要组成部分，其基准传递精度的高低直接影响导弹落点的横向偏差。《复杂环境下方位瞄准系统抗干扰测角技术》针对复杂环境下导弹方位瞄准系统易受干扰、测角精度不高的问题，结合复杂环境下方位基准快速精确传递需求，分别围绕复杂环境下CCD自准直测角技术、基于光学超分辨的焦深延长技术、瞄准仪轴系误差高精度建模与补偿技术，以及瞄准仪自动化瞄准关键技术等进行系统论述。
目录
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“信息感知测量前沿技术丛书”序
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 瞄准系统抗干扰测角技术现状 4
1.3 本书结构和内容安排 6
参考文献 7
第2章 复杂环境下CCD自准直测角技术 10
2.1 引言 10
2.2 CCD自准直测角原理 10
2.2.1 失准角测量原理 10
2.2.2 CCD驱动原理 12
2.2.3 CCD信号处理原理 14
2.3 自适应准直测角技术 16
2.3.1 自适应准直测角原理 16
2.3.2 变扫描驱动设计 18
2.3.3 基于环境自适应的信号控制与仿真 21
2.4 本章小结 27
参考文献 27
第3章 基于光学超分辨理论的焦深延长技术 30
3.1 焦深问题提出 30
3.2 有限视场光学超分辨理论 31
3.2.1 光学系统分辨率 31
3.2.2 有限视场超分辨理论 32
3.2.3 光学超分辨参数 34
3.3 超分辨光瞳滤波器设计与焦深延展性能分析 35
3.3.1 基于高斯光束的超分辨光瞳滤波器设计 35
3.3.2 振幅型光瞳滤波器焦深延展性能分析 37
3.3.3 环形位相型光瞳滤波器焦深延展性能分析 39
3.3.4 连续位相型光瞳滤波器焦深延展性能分析 49
3.4 高分辨率长焦深系统的优化设计 53
3.5 本章小结 57
参考文献 58
第4章 瞄准仪轴系误差高精度建模与补偿技术 60
4.1 瞄准仪轴系误差分析 60
4.2 瞄准仪轴系误差高精度建模 61
4.2.1 旋转矩阵的建立 62
4.2.2 瞄准仪轴系误差建模 64
4.3 瞄准仪轴系误差影响机制 69
4.3.1 照准差影响及修正 69
4.3.2 横轴倾斜误差影响及修正 74
4.3.3 竖轴倾斜误差影响及修正 80
4.4 瞄准仪竖轴倾斜误差补偿技术 84
4.4.1 竖轴倾斜误差改进补偿模型 84
4.4.2 基于改进模型的轴系多误差影响机制分析 87
4.4.3 电子水平仪安装误差修正 92
4.4.4 瞄准仪竖轴倾斜误差补偿修正方法 94
4.5 瞄准仪竖轴对心偏差补偿技术 94
4.5.1 竖轴对心偏差补偿模型 94
4.5.2 基于瞄准仪和标杆仪双对心偏差补偿模型建模 96
4.5.3 竖轴对心偏差补偿 97
4.6 瞄准仪轴系误差补偿试验及结果分析 97
4.6.1 轴系误差补偿系统试验及结果分析 98
4.6.2 竖轴对心偏差补偿试验及结果分析 100
4.7 本章小结 102
参考文献 102
第5章 瞄准仪自动化瞄准关键技术 104
5.1 引言 104
5.2 全自动瞄准仪方案设计 104
5.2.1 设计的原则及要求 104
5.2.2 系统结构及工作原理 105
5.3 自动定位技术 107
5.3.1 瞄准仪光学系统改造 107
5.3.2 CCD图像采集系统设计 111
5.3.3 通信控制 111
5.4 自动调焦技术 113
5.4.1 自动调焦方案 113
5.4.2 物距与调焦距离的关系 114
5.4.3 光学系统焦距的自动控制 117
5.5 自动调平对心技术 118
5.5.1 自动调平对心方案设计 118
5.5.2 自动对心系统改造 120
5.5.3 数字调平技术 123
5.6 软件总体设计 123
5.7 试验结果 125
5.8 本章小结 126
参考文献 126
试读
第1章绪论
1.1引言
导弹方位瞄准是指赋予导弹初始飞行方向的过程，其实质是在导弹发射前使导弹的各对称面、轴线，以及惯性器件动量矩的方向用专门的方法相对于发射坐标各轴进行精确定向。导弹发射后，根据瞄准时确立的导弹与发射坐标系的方位关系，发出适当的控制与导引指令，使导弹按照预先在发射坐标系中计算好的弹道轨迹进行飞行。导弹方位瞄准系统是弹道导弹武器系统的重要组成部分，其定向精度的高低直接影响导弹的命中精度[1-3]。
当前，对于导弹方位瞄准系统，通常采用自准直瞄准技术，即通过导弹瞄准仪数字式旋转测角系统引入方位基准。瞄准时用瞄准仪发出光束照射平台棱镜，转动平台使平台棱镜主截面平行于入射光束，入射光束经平台棱镜反射后反射光束原路返回导弹瞄准仪，从而实现方位瞄准[4，5]。
瞄准仪自准直系统原理图（图1.1）系统包括望远系统、准直激光系统，以及光电接收系统。物镜组与分光棱镜1、分光棱镜2，以及调焦镜、目视分划板和目镜组组成望远系统；激光器、聚光镜、准直分划板、反射镜1、负透镜1、分光棱镜2，以及物镜组组成准直激光系统；负透镜组2、反射镜2，以及线阵CCD组成光电接收系统。工作时，激光器发出的光束经聚光镜出射后照亮准直分划板狭缝，携带有准直分划丝像信息的光束，经反射镜/及分光棱镜2反射、分光棱镜1折射，*后经物镜组出射。由于此时准直分划板位于组合物镜的焦平面，因此经望远系统出射光线为平行光。当出射平行光束照射到瞄准棱镜后，经棱镜反射又返回瞄准仪。瞄准仪望远系统接收到反射回来的平行光束后，光线透过物镜组，经分光棱镜2、调焦镜后成像在目视分划板上，此时通过目镜组便可以观察到准直分划板像（亮竖丝）在目视分划板上的成像情况。当平台棱镜主截面平行于自准直望远镜发出的平行光束光轴时，返回光束所成的准直像（亮竖丝）正好位于目视分划板双竖丝中央；若平台棱镜主截面在水平方向上与入射光束的光轴之间存在夹角，当夹角过大时，光束被反射到望远镜的一旁，视场中没有准直像。此时，若转动平台棱镜则可以减小夹角，被反射的光束进入望远镜，成像在分划板上，但不在视场中央；只有夹角为零时，准直分划板亮竖丝像才位于目视分划板双竖丝中央。这样就可以通过观察准直分划板亮竖丝像相对于目视分划竖丝的位置来判定平台棱镜主截面是否平行于入射光束。通过旋转平台棱镜，可以使棱镜主截面严格平行于入射光。这种将自准直望远镜发出的含有准直分划信息的平行光束投射到直角棱镜上，利用反射回来的平行光束在自准直望远镜的目视分划板上成像，通过目镜观察所成的分划像是否与目视分划重合，来判定直角棱镜主截面是否平行于自准直望远镜光轴的原理称为光学自准直原理。
光学自准直系统具有系统结构简单、成本较低等优点，但是也存在明显的不足，即需要依靠操作人员来判断准直像与目视分划板是否重合，因此存在人为主观因素。操作人员的经验对瞄准结果往往会产生很大的影响。此外，受人眼分辨率极限，以及仪器设备瞄准精度的影响，此系统存在较大的瞄准误差。随着技术的进步，为了减少人为主观因素的影响，提高瞄准精度，近年来综合运用光学、电子、数字信号处理等多种技术的光电自准直技术开始得到广泛的应用。相对于光学自准直原理，光电自准直系统增加了光电接收系统（图1.1），经平台棱镜反射返回瞄准仪望远镜的光束经过分光棱镜1时被分束为两部分，一部分成像于目视分划板上，另一部分光线则由分光棱镜2的析光膜反射进入光电接收系统，成像于位于物镜组像方焦平面的线阵CCD上。根据CCD光电转换原理，在CCD光积分时间内，返回的准直像将转换为一维电荷图像，并在时序脉冲的作用下串行输出，之后经放大、A/D转换，由处理器进行数据采集及处理，*后计算准直像中心相对于准直零位的距离，并以角度的形式加以显示。该角度便是棱镜主截面偏离入射光线的水平方位角，称为失准角。相对于光学自准直，光电自准直系统具有精度高、系统操作方便、快捷等优点，因此得以广泛应用[6]。
对基于光电自准直原理的瞄准系统来说，除了完成光电准直判定与失准角的精确测量，还需要进行基准传递，而基准传递则是通过数字式旋转测角系统实现。该系统通过与方位基准指示设备或者方位基准测定设备配合，实现方位基准信息的精确传递。光电准直测角系统与数字式旋转测角系统共同构成方位瞄准系统的核心。如图1.2所示，通常将这两大系统共同集成于瞄准仪中。光电准直测角系统与数字式旋转测角系统测量精度的高低直接决定了系统的瞄准精度。
但是，以光电准直测角系统与数字式旋转测角系统为核心的导弹瞄准系统对环境的要求较高，在室内稳定单一的环境下可以获得很高的瞄准精度。然而，受工作条件限制，瞄准系统工作于野外复杂环境中时，通常会受到阳光、杂光、能见度、大风、尘埃雨雾、大气湍流、温度变化等外界因素，以及CCD噪声、电子噪声、激光器输出功率不稳定等仪器内
