落点实时光学测量系统的设计与实现

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地球即时光照仪的设计_钟华

·42·Educational Equipment And Experiment Vol．30，No．9，2014游走，同时燃烧产生的五氧化二磷白烟会被碱液吸收，不会污染环境。

图4二氧化氮溶于水的装置示意图(3)改进装置在高中教材《一定体积的NO 2溶于水》中的应用［2］①将收集满二氧化氮气体的150mL 玻璃注射器垂直放在铁架台上（如图4），将导气管插入水中，打开止水夹。

由于二氧化氮与水反应使得注射器内的压强减小，烧杯中水会被倒吸入注射器中。

注射器内液面最终会上升整个注射器的3/4，即注射器内会剩余1/4体积（约40mL ）的一氧化氮无色气体。

②将收集氧气后的注射器通过橡皮塞插入玻璃注射器中，缓慢通入约35mL 氧气。

观察到无色气体立刻变成红棕色，且液面继续缓慢上升，直到液体几乎充满整个容器。

在此实验中利用的医用注射器具有体积小、易操作、使用简便；灵活性、气密性好；可调节、透明度高、易观察、能定量等优点。

在制取少量氧气过程中用医用注射器作为绿色化学实验的工具，并将其巧妙地应用到二氧化氮与水和一氧化氮与氧气的反应中。

通入定量氧气，可以达到二氧化氮几乎完全被水吸收的效果，让学生对工业生产硝酸中循环利用尾气并向其中通入氧气有更深入的理解。

参考文献1张玉娟．针筒在化学实验中的妙用．化学教学，2013（3）：522中华人民共和国教育部制订．普通高中化学课程标准（实验）．北京：人民教育出版社，2003（收稿日期：2014-05-13）地球即时光照仪的设计□钟华江西省上饶师范学院334000摘要由于黄赤交角的存在，一回归年内，太阳直射点在南北回归线之间相对稳定地移动，对应到天球上即为太阳围绕天赤道周期摆动。

文中设计的“地球即时光照仪”正是基于上述基本原理，并运用地球空间几何学，吸收日晷的原理而设计的，较完美地实现了“展示即时地球光照模式”、“检测太阳直射点的位置”、“测量太阳高度角”和“显示地方时”四大功能。

激光光束实时监测与自动准直系统设计

第28卷　第8期光　学　学　报Vol.28,No.82008年8月ACTA OP TICA SINICAAugust ,2008文章编号:025322239(2008)0821590206激光光束实时监测与自动准直系统设计尉鹏飞1,2　刘　军1　李晓芳1　陈晓伟1　刘　鹏1　李儒新1　徐至展1(1中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海201800;2中国科学院研究生院,北京100049)摘要　设计了一个激光光斑实时监测与光路自动准直装置,能够实时监测激光光斑并自动准直激光输出方向。

基于透镜成像原理,使用CCD 探测器获得光斑的二维成像,并根据两点确定一条直线原理和使用压电陶瓷电动调整架实现光路自动准直;监测控制程序采用虚拟仪器开发软件Lab View 编写,可以实时监测激光光斑模式与光斑位置抖动情况,并进行反馈控制。

经测试,设计装置的调整精度达0.5μrad ,反馈控制频率约1Hz ,完全可降低或消除抖动周期在1s 以上的光斑飘移。

关键词　光学设计;实时监测;自动准直;程控中图分类号　TP242;TP273.2 文献标识码　A doi :10.3788/AOS20082808.1590Des i g n of L as e r B ea m Real 2Ti me Moni t ori n g a n d A dap t i veColli m a t i o n S ys t e mWei Pengfei 1,2　Liu J un 1　Li Xiaofang 1　Chen Xiaowei 1　Liu Peng 1　Li Ruxin 1　Xu Zhizhan 11St a te Key L abor a tor y of High Fiel d L aser Physics ,S ha nghai Instit ute of Op tics a n d Fi ne Mecha nics ,Chi nese Aca dem y of sciences ,S ha nghai 201800,Chi n a2Gr a d ua te U niversit y of Chi nese Aca dem y of Scie nces ,Beiji ng 100049,Chi n aAbs t r act A new device is developed for real 2time monitoring of laser beam quality and adaptive collimating of laser beam direction.Based on lens imaging p rinciple ,the device is composed of one CCD camera for two 2dimensional imaging of laser spot and two piezoelect rically drived mirrors to correct laser beam shift by the p rinciple of two points exactly defining a line in space.The adaptive cont rol is performed through a home 2made comp uter p rogram using Lab View software.The system can collimate the beam direction in a resolution of 0.5μrad and 1Hz adjusting f requency ,and correct the laser spot shift of period above 1s.Key w or ds otpical system design ;real 2time monitoring ;adaptive collimation ;p rogram cont rol 收稿日期:2007211212;收到修改稿日期:2008203227基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KGCX 2YW 241722)、国家基金重点项目(2006CB806001)和上海市浦江人才计划项目(07pj14091)资助课题。

落点实时光学测量系统的设计与实现

落点实时光学测量系统的设计与实现飞行器落点的测量是某部队一项重要的任务,落点测量是否及时准确将对飞行试验结果的判别、后续残骸的搜索等产生很大的影响。

但受飞行试验落点区域条件限制和机动性要求,超声波、雷达或无线电等定位设备在本文中并不适合,简易的光学测量系统最适合本文的应用。

传统的落点光学测量主要依靠某型望远镜捕获目标,利用人工读数的方式获得角度值信息,再通过数传电台将各观测点的信息传输至计算中心,中心操作手再手工将角度信息录入计算软件,得出交会结果,最后进行结果复核计算。

这种传统的方式存在时效低、人为误差大等缺点,需要构建更加自动化、精确度更高的落点实时光学测量系统。

本论文正式针对上述实际问题,将比较成熟的光电编码技术与易于操作的望远镜进行组合,增加微处理器控制电路及收发数据、交会处理的软件,使操作手确认捕获到目标后,能自动完成角度信息采集、传输、交会计算和向上级指挥所发送结果的全过程,提高了测量速度、效率和精度。

本文的主要内容为:1.落点实时光学测量系统的关键技术研究。

介绍了该系统中的关键技术,两点前向交会方法、高斯投影、光电编码技术等,并通过推导计算得出一种基于最小二乘法的交会算法的优化方法。

2.落点实时光学测量系统的需求分析。

基于落点测量的实际情况,对落点测量的环境、条件及主要流程进行了全面分析。

对需要开发的落点实时光学测量系统的需求进行分析。

3.落点实时光学测量系统的设计。

在需求分析的基础上,完成系统设计,主要包括体系架构、功能结构、网络拓扑等。

4.落点实时光学测量系统的实现。

搭建系统环境,采购并接入光电编码器、数传电台等硬件,完成了数据通信、数据处理、交会计算和辅助决策等功能的实现。

在此基础上,通过模拟计算对优化算法进行了验证。

5.落点实时光学测量系统的测试。

为确保系统有较高的可靠性,对系统进行相关测试,发现并解决系统中存在的问题。

目前,该系统已实际应用,机动性强、受环境干扰小、性能稳定,实现了提高落点测量速度,减小人为差错的目标。

基于船载光学系统的落点测量方法

基于船载光学系统的落点测量方法石彬，黎刚果（中国人民解放军92941部队，辽宁葫芦岛125001）收稿日期：2022-03-240引言随着高新武器技术的不断发展，武器测试作为兵器研制和生产过程中必不可缺的一个环节，对武器的测试需求也逐步提高。

在对武器进行射击试验的过程中，为了对武器的打击能力以及毁伤能力进行准确的评估判断，需要掌握落点和末端飞行的精确数据[1]。

飞行数据作为评估武器发射装备、发射火药和弹体性能的主要指标以及发射药鉴定试验、药筒强度试验和穿甲性能实验的必备参数，为武器系统的工程设计、定性、验收和故障诊断等过程提供必要的技术数据。

目前所使用的常规测量手段中，雷达测量受到低仰角跟踪海杂波影响较大，难以给出符合需求的准确数据；遥测测量方法需要搭配装载在目标上的合作设备来进行工作，针对武器射击等一次性使用的情况适用性较低，导致其使用限制过大[2]。

而与前二者相比，光学测量方法具有其独特的优势，主要表现在以下几点：测量精度高、数据形式直观、性能稳定可靠并且不受“黑障”和海杂波影响等[3]。

传统意义上的光电经纬仪在完成对目标进行交会测量的任务时，需要在路上沿岸或附近大型测量船上进行布设[4]，并且在目标飞行轨迹的末端，经纬仪工作状态为低仰角跟踪，受视距及海面亮带影响严重，难以完成对目标的全程跟踪，因此需要研究设计基于船载光学系统的落点测量方法[5]。

船载光学系统作为将光学设备加载在舰船上的系统，可以有效弥补陆基固定站和车载移动站的限制。

在执行任务过程中，船载光学系统会受到风浪、潮汐及船体航行等运动影响，产生摇摆运动，影响测量精度。

1技术方案为实现前文中掌握飞行目标落点及末端飞行精确数据，并以此数据推导武器打击能力的目的，本文提出利用多台高速可见光相机实现基于船载光学系统的落点测量方法，对系统方案进行设计规划，设计原理如图1所示。

图1布站与测量示意在船上共布置相机4台，分别安装在船首、船尾以及船体两侧。

自适应光学系统校正算法研究与实现

自适应光学系统校正算法研究与实现光学系统是一种能够对光信号进行采集、处理和传输的技术，广泛应用于各个领域。

由于外部环境的干扰和光学系统自身的缺陷，导致了光学系统输出的信号可能存在一定的失真和畸变。

为了提高光学系统的性能和精度，自适应光学系统校正算法的研究与实现变得非常重要。

自适应光学系统校正算法是一种根据外部输入信号动态地调整光学系统参数的方法，以实现更加精确和稳定的光学输出。

该算法通常基于反馈控制原理，通过校正器件或模块来修正光学系统的非线性特性和畸变问题。

在自适应光学系统校正算法的研究与实现中，需要考虑以下几个方面：1. 传感器选择：选择合适的传感器设备，用于采集和测量光学系统输出信号。

常用的传感器包括光电二极管、光电倍增管、光纤传感器等。

传感器的选择要考虑到测量范围、测量精度、响应速度等因素。

2. 参数监测与反馈控制：在光学系统校正算法中，需要实时监测光学系统的参数。

通过采集传感器数据并与预设目标值进行比较，可以得到误差信号。

根据误差信号，可以通过反馈控制算法来调整校正器件或模块，使得光学系统的输出逼近预设目标。

3. 校正算法的设计和实现：根据光学系统的特性和校正需求，设计合适的校正算法。

常用的校正算法包括PID算法、自适应滤波算法、模糊控制算法等。

校正算法的实现可以通过软件编程或硬件电路实现。

4. 系统建模与仿真：在研究和实现自适应光学系统校正算法时，通常需要进行系统建模与仿真。

通过建立光学系统的数学模型，可以在仿真环境中测试和验证算法的性能。

系统建模与仿真可以帮助研究人员快速调试和优化算法，减少实际实验的成本和时间。

自适应光学系统校正算法的研究与实现具有重要的理论意义和实际应用价值。

光学系统的性能直接关系到各个领域的精确度和稳定性，如医学诊断、通信系统、工业自动化等。

通过自适应校正算法的应用，可以提高光学系统的输出质量和稳定性，满足各种复杂环境下的实际需求。

尽管自适应光学系统校正算法已经在很多领域得到了应用，但仍有一些挑战需要克服。

一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件设计

一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件设计一、引言近年来，飞行器行业得到了快速的发展，飞行器的类型也越来越多，应用领域也越来越广泛。

对于飞行器的飞行安全和效率的提升，落点预报是其中很重要的一环。

因此，一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件的研发具有十分重要的实际意义。

本文将就如何开发这类软件进行探究，主要从以下几个方面进行介绍：概述本文的研究背景和意义，分析软件需求与功能，选择适合数据处理的方法，搭建落点预警模型并进行模型验证，最后给出软件的总体设计和优化方案。

二、软件需求与功能1.需求分析飞行器落点预测软件需要具备以下几个方面的需求。

（1）接受和处理飞行器的实时数据，并对其进行分析、预测和展示。

（2）具备良好的用户交互，使得操作员可以轻松地掌握飞行器信息，并对其进行相关参数调整（3）在飞行器出现异常或者意外情况时及时发出警报，提醒相关工作人员进行应急处理，保障人员和设备的安全。

（4）自动化的数据处理和分析功能，可以将数据信息进行自动化统计，快速生成预测结果和分析报告。

2.功能设计通过对上述需求的分析，我们可以确定以下几个方面的功能：（1）实时数据采集系统应当能够接收飞行器传送的实时数据，并将其无缝集成到系统中实现数据采集和展示的功能。

为了保证数据的准确性和及时性，系统需要提供数据质量监控和处理功能，保证数据的质量在符合标准偏差范围内。

（2）数据分析和预测系统需要具备数据分析和处理功能，能够对实时数据进行快速自动化处理，并根据数据的趋势和规律进行预测和分析。

系统需要运用机器学习和人工智能算法来对落点进行预测。

（3）警报处理当飞行器出现异常情况或意外情况时，系统需要及时发出警报，提醒相关人员进行应急处理，保障人员和设备的安全，及时处理危险事件。

（4）用户交互为了保证操作员的对信息的掌握与调整能力，在界面设计方面要考虑到交互性。

系统界面应该清晰，容易操作，提供多种图表和报告，以便操作员进行数据分析和加工。

双CCD交汇测量物体落点坐标设计研究

双CCD交汇测量物体落点坐标设计研究[摘要] 测量物体的落地点坐标在打击精确度测试中具有重大的意义。

在当前的武器打击精准度测量中有多种测测量方法，如光幕靶测量、声靶测量。

这些测量方法都有各自的缺陷。

针对以上的问题本文提出了以转镜为基础的双CCD 交汇测量进行设计研究。

经过测试转镜式测量方法比其余的方法更具有优越性。

本文设计了测试的总体方案，并进行了具体实验，将有效的数据进行处理分析，分析结果显示该测试方案误差小，性能好，动态响应快，能够满足测试场的精度要求。

[关键词] 双CCD交汇测量高速扫描系统坐标精度校准1 前言双CCD交汇测量技术是远距离激光高速扫描光电测量技术，在对远距离和大视场的空间目标进行定位测量中显示出独特的优越性，因此在目标的追踪测量中有极其广泛的应用。

双CCD测量技术作为空间定位装置，首要的问题就是如何能够提高测量的精确度。

影响坐标精确度的原因很多，但是究其主要因素是光斑中心位置的精确确定。

光斑的中心的确定将直接影响图像中心位置的确定，进而影响光斑中心的确定。

本文设计主要运用双CCD构建的光斑中心空间定位的系统结构，并给出光斑中心坐标的计算公式。

通过对不同落点的多次测量计算，并与实际坐标比对，计算分析误差。

2 测试系统与数学建模图1双CCD交汇测量系统框图图2物象坐标关系2.1测试方案测试的总体方案如图1所示，激光转镜式高速扫描系统扫描被测区域的目标点，并且将激光能平稳地打在被测的物体上。

双CCD在同步触发电路的作用下高频率采集图像，并将所筛选的目标图像传送至终端进行计算分析。

2.2数学建模在平行于水平面的平面内放置两台CCD相机，使其主光轴的交汇点与被测区域的几何中心重合。

根据水平校准将两台CCD相机的水平光轴平行于被测平面，且光轴的交汇点与被测平面的几何中心重合。

两相机视场的交汇部分形成有效靶区，根据相机的视场角来确定相机与被测区域几何中心的距离。

当弹丸飞过有效靶区，外触发相机工作，经图像采集、软件处理，可获得弹体过靶的坐标位置，从而得出弹体的落地点坐标。

光学标记点技术算法

光学标记点技术算法光学标记点技术是一种通过特殊的点状标记物对物体进行识别和定位的技术。

这种技术广泛应用于各种领域，如工业生产、医学影像、运动捕捉等。

在实际应用中，如何高效准确地检测和识别标记点是至关重要的。

因此，算法设计是光学标记点技术的核心之一光学标记点技术的算法设计主要包括三个步骤：标记点检测、标记点识别和标记点定位。

在标记点检测阶段，算法需要对图像进行处理，提取出标记点的位置信息；在标记点识别阶段，算法需要对标记点进行分类和识别；在标记点定位阶段，算法需要根据标记点的位置信息确定物体的位置和姿态。

在标记点检测阶段，常用的算法包括边缘检测、角点检测、霍夫变换等。

边缘检测可以通过检测图像中的像素边缘来找到标记点的位置；角点检测可以根据图像中的角点信息来确定标记点的位置；霍夫变换可以通过对图像中的直线或圆进行检测来找到标记点的位置。

这些算法各有优缺点，需要根据具体应用场景来选择合适的算法。

在标记点识别阶段，常用的算法包括机器学习、模式识别等。

机器学习算法可以通过训练数据集来学习标记点的特征，从而实现标记点的分类和识别；模式识别算法可以通过比对图像中的特征点和数据库中的特征点来确定标记点的类型和位置。

这些算法在标记点识别方面有着较好的表现，但也需要大量的训练数据和计算资源。

在标记点定位阶段，常用的算法包括三维重建、姿态估计等。

三维重建算法可以通过多幅图像的匹配来确定标记点的三维位置；姿态估计算法可以通过对物体的姿态进行估计来确定标记点的位置和朝向。

这些算法在标记点定位方面有着较好的表现，但也需要复杂的数学模型和算法实现。

总的来说，光学标记点技术的算法设计是一项复杂而重要的工作。

在实际应用中，需要根据具体的需求和场景来选择合适的算法，并进行优化和改进，以实现高效准确的标记点检测、识别和定位。

随着计算机视觉和人工智能技术的不断发展，相信光学标记点技术的算法设计也会不断得到改进和提升，为各个领域带来更多的应用和创新。

光学仪器的设计与光学测量的原理

光学仪器的设计与光学测量的原理光学仪器是一类应用于光学领域的设备，其设计旨在实现对光线的控制、分析和测量。

光学测量是通过对光的传播、反射、折射、干涉等现象的观察和分析，以获得与之相关的物理量。

本文将探讨光学仪器的设计原理以及光学测量的基本原理。

一、光学仪器的设计原理光学仪器的设计包括光路设计、光学元件选择和系统参数确定等方面。

在光路设计中，需要根据使用要求和实际应用场景，确定光路的结构和光学元件的布局。

光学元件的选择要根据待测物性质、测量范围和精度要求等因素进行考虑。

系统参数的确定包括光源的选择、光学元件的特性和检测器的选型等。

光学仪器设计中常见的光学元件包括透镜、反射镜、光栅、偏振片等。

透镜是光学仪器中常用的光学元件之一，其主要作用是通过对光的折射和焦散，实现对光线的聚焦或发散。

反射镜则是利用光线的反射特性，将光路导向其他方向。

光栅是利用光的干涉、衍射和反射等效应，对光进行分光衍射，实现光的分光。

偏振片则能够选择性地通过或屏蔽特定方向的偏振光，实现对光的偏振控制。

光学仪器的设计不仅仅考虑光学元件的选择，还需要确定光源、光学系统参数以及整个仪器的结构布局。

光源的选择直接影响到测量的精度和可靠性，常见的光源有白炽灯、激光器、LED等。

光学系统参数的确定要根据实际需求，考虑到光路长度、光学元件的特性以及系统的波长范围等因素。

光学仪器的设计原理是一个复杂而庞大的领域，需要综合考虑光学原理、光学材料、光学元件特性以及其他工程因素，才能获得满足要求的设计方案。

对于具体的光学仪器设计，需要根据实际情况进行详细的分析和研究。

二、光学测量的原理光学测量是通过对光的传播、反射、折射、干涉等现象的观察和分析，以获得与之相关的物理量。

光学测量的原理基于光的波动性和相干性等特性，利用光的干涉、衍射、散射等现象，实现对待测物理量的测量。

光学测量中常见的现象包括干涉现象、衍射现象、散射现象等。

干涉是指两束或多束光交叠产生的干涉条纹，通过对干涉条纹的观察和分析，可以获得待测物理量的信息。

航天器实时落点计算误差修正方法

航天器实时落点计算误差修正方法一、绪论1.1 研究背景1.2 研究意义1.3 目的和意义二、落点实时计算方法的基本原理2.1 落点计算基本原理2.2 落点实时计算方法分类2.3 落点实时计算误差原因分析三、误差修正模型的建立3.1 分析当前误差问题3.2 建立落点计算误差修正模型3.3 误差修正模型验证四、误差修正算法的设计4.1 算法的基本思路4.2 修正策略设计4.3 算法实现五、误差修正方法的实验与分析5.1 实验环境和仿真方案5.2 实验结果分析5.3 实验验证和分析结论六、结论与展望6.1 研究结论总结6.2 研究展望和未来发展方向参考文献一、绪论1.1 研究背景航天器的落点计算是航天工程领域的一个重要问题。

在航天任务中，准确地计算航天器的降落点是确保设备和航天员安全的关键因素。

随着现代航天技术的不断发展和应用，落点计算误差的影响越来越显著，精确的落点计算成为许多项目的必要条件。

传统的落点计算方法以实测数据为基础，包括天文观测、地面通信和测量数据等。

但是这种方法存在许多问题，比如数据收集的不足、误差放大等。

而现代化技术的应用，比如GPS导航技术、新型气象探测仪等，也存在着一定的不确定性。

因此，如何准确地估计航天器的落点，是一个仍然需要进一步研究的课题。

1.2 研究意义航天器的落点计算关系到整个航天任务的成功与否，因此，研究如何提高落点计算的准确性和实时性具有重要的实际意义。

这不仅可以确保航天员和设备的安全，还可以提高物资和人员的追踪和捕捉能力，为后续任务的执行提供可靠的数据支持。

当前，我国的航天事业发展迅速，从简单的空间探测到火星、月球，再到大规模空间站建设，每一个航天任务的成功都需要航天器的精确落点计算。

因此，如何提高落点计算的准确性和实时性，也成为了中国航天工程的重要研究问题。

1.3 目的和意义本文旨在通过研究航天器实时落点计算误差修正方法，提高落点计算的精确性和实时性，为航天工程提供保障。

光学测量系统设计

表面形貌的全息式非接触光学测量方法王晓飞罗鸿逵郭鸿禧(北方交通大学电子信息工程学院，机械与电气工程学院，北京100044)摘要讨论了关于表面形貌的一种全息式非接触光学测量新方法.此方法采用全息光学元件HOE替代普通光学元件，作为离焦检测元件，提高了测量精度和范围.关键词表面形貌全息光学元件(HOE) 非接触光学测量分类号O434.19Noncontact Holographic Optical Measuring Methodof the Surface ProfileWang Xiaofei Luo Hongkui Guo Hongxi(College of Electronics and Information Engineering, College of Mechanical and Electrical Engineering ,Northern Jiaotong University,Beijing 100044)Abstract A new noncontact holographic optical measuring method of the surface profile was discussed. By using holographic optical element (HOE) to replace the conventional optical element, as a defocusing testingdevice,measuring precision and range can be improved.Key Words surface profile HOE noncontact optical measurement目前，众多的工业生产领域(如航天、铁路、汽车、微电子等)对工件的表面形貌测量提出了很高的要求.传统的测量大多采用接触式触针测量法，尽管它能够直接读出被测表面的粗糙度或微位移的数值，并可测量平面、轴、孔等各种形态的表面形貌及微位移，但由于要求触针与表面有良好的接触，触针顶部的半径、测量力、动特性及具体的结构等都会对测量带来影响；此外，当被测物为软质材料表面时，会产生划伤，进而影响测量结果.尽管传统的表面形貌测量仪器诸如触针式轮廓仪等已经得到了广泛的应用，而且国际上采用的ISO标准及许多国家建立的表面轮廓标准皆基于接触式测量原理，各行业部门仍期待着新型表面形貌测量方法的出现.近年来逐渐发展起来的非接触式光学测量法得到了人们的注意，其中以离焦检测方法(实际上就是光触针法)较为实用.通常的非接触式光学测量方法都是采用普通的光学元件，由于光学元件尺寸的限制，很难拓宽测量范围和实现仪器的小型化.采用全息光学元件HOE(Hol-ographic Optical Element)来替代传统的光学元件，完成普通光学元件的功能，如汇聚、发散、分光与偏转、波面转换，同时作为离焦检测元件，提高了表面形貌测试系统的测量范围和测量精度，并可实现系统小型化〔1〕.1 工作原理1.1 HOE成象与再现对于同一个光源，全息透镜可以形成一实象、虚象和直射透射光.对HOE的象差分析、传输特性等研究依据是假定HOE是由两个点光源记录全息.但实际上，由于激光光源在基模输出时呈高斯分布，光源尺寸以高斯光束的束腰为界，而且光源上的每一点都能形成一组全息光栅结构，它不仅对象差有影响，并对成象和分辨率也有影响.因此在研究HOE的成象原理时，必须将光源看作是无限个点光源的集合，全息图的分布是所有这些点光源的综合.线性记录条件下，全息图的振幅分布为其中OO、RO、CO分别为物光、参考光和再现用照明光的复振幅，ψO、ψR、ψC分别表示相应的相位分布.式中第一项表示直射光，第二项表示原始象，第三项表示共轭象.图1 离轴全息图成象关系对于离轴情况，离轴全息图消除了观察全息图时因共轭象与实象相重叠而降低象素的因素，其成象关系如图1所示.设再现点、参考点、物点和成象点的坐标分别为(xI，yI，zI)、(xC，yC，zC)、(xR，yR，zR)、(xO，yO，zO)，并用lI、lR、lC和lO分别表示象点、参考点、再现点和物点与全息元件之间的距离，则其成象关系为式中k=λ／λO，λ是光波波长，λO是记录时光波的波长，“＋”表示原始象，“－”表示共轭象.1.2 全息离焦检测原理刀口法离焦检测原理如图2所示.图2 全息离焦检测原理示意图图3 不同物面情况下的光斑形状系统采用HOE替代传统的光学元件.HOE由分别具有不同空间频率的两部分组成，它同时还起到将光束偏转、分光、汇聚、发散和滤波等作用，在其结合处呈一直线状，此直线可以起到“刀口”作用.HOE的工作原理与普通分光镜的分割作用相当，当照射光照射到全息片上时，由于HOE的两个半片部分分别对入射光具有不同的衍射角，因此产生两个一级衍射象.如果被测物面W在物镜L的焦点前后移动，则光电探测器PD上的光斑形状将产生相应的变化.图3所示为物面离焦点不同情况下的光班形状，分别对光电探测器上四个象限的输出进行检测，即可测出被测物面W相对于焦点的位移量的大小和方向〔2〕.硅光电池的输出与接收光的接收面积成比例.若被测物面远离焦点或处于近焦点处时，所形成的光班或是处于1～3象限或是处于2～4象限，所以可以根据硅光电池的差动输出信号判别物面相对物镜焦点位置的大小和方向.值得注意的是，为避免光班移到接收器以外而引起由于被测物面倾斜对测量产生的影响，光电探测器必须设计得非常合适.2 测试系统设计图4所示为该测试系统的总体结构.由图可知，由光学系统、信号处理电路、微机系统、激光器驱动电源以及数据输出单元等组成.其基本工作过程为：首先由光学系统对被测物进行探测，获取与表面形貌相关的输出信号，此信号由处理电路进行放大、滤波等处理，再经接口电路输入到微机系统，在微机的控制下完成数据的采集和运算处理，最后进行数据的显示和输出.图4 测试系统基本构成框图2.1 光学系统此光学系统主要由光波长为6.328 μm的He-Ne激光器、全息光学元件HOE 和物镜L组成(如图2所示).测试所需的光源由He-Ne激光器提供，由He-Ne激光器发出的激光透过HOE后经L汇聚到物面W上，由被测物面反射回来的光照射到HOE上，经衍射形成1级衍射光照射到光电探测器PD上，在四象限硅光电池的四个象限上分别形成各自的光班，利用电路处理系统对四个象限的输出进行放大和处理.光源对整个系统的性能起着非常重要的作用，为保证测量精度，作为光源的He-Ne激光器不仅要有稳定的激光输出，而且还要有稳定的光功率输出.为了使激光器发出的激光光束得到充分利用，在激光器后装置一个准直物镜，物镜的数值孔径必须与光源发射角匹配.HOE的分辨率对测量结果具有很大的影响，一般来讲，HOE的分辨率要比相同口径的普通光学元件低，但HOE容易加工成大口径，因此仍可得到较高的分辨率.光学测头的移动机构和驱动电路同样对测量结果具有较大影响.本系统采用电致伸缩陶瓷致动器(PZT晶体)作为微位移发生器来带动光学测头移动，其微位移分辨率可达0.05 μm.采用微机(MCS－8098)的PWM口输出模拟电压信号，并输入到PZT驱动电路中.2.2 光电转换与信号处理电路光电探测元件是此测量系统的关键元件之一，其性能好坏将直接影响测量结果.本系统采用四象限硅光电池，可将其认为是电流源，但由于反射回来的信号光较弱，再加上较强的背景反射光和散射光的影响，原始输出电流信号极其微弱，通常在μA量级，因此采用微电流放大器进行I/V变换.当被测物具有较尖端部分的凹坑或倾斜较大的剖面时，表面的反射率发生急剧变化，衍射光对硅光电池的特定光敏单元有很大影响，如果入射光较强，则测得的数据与实际量有较大偏差，从而引起测量误差.可通过除法运算来部分消除由于被测物面倾斜或表面反射率变化引起的测量误差.具体的除法运算由后续的微机系统软件实现〔3〕.2.3 微机系统MCS－8098本系统中采用MCS－8098单片机作为主控单元，整个系统的数据采集、处理、存储和显示输出皆在8098的控制下完成.此测试系统对A/D的转换速率没有太高的要求，MCS－8098单片机本身的A/D口即可满足测量需要.为了进一步提高抗干扰性能和精度，除在硬件上采取一定措施外，还采用软件编程(数字滤波)法.3 系统误差分析测量系统的误差主要来源于系统误差(如光路系统误差、光学测头的移动机构和驱动电路误差、光电转换误差、反射光不均匀误差、电路误差、结构参数变化引起的误差、非线性误差等)和随机误差(如电网波动引起的脉冲干扰、外界杂散光干扰、电磁干扰、振动干扰、环境温度干扰等).这些误差的消除只能根据其各自的起因相应地采取措施，通常只能通过选用更高精度的微位移发生器、优化设计和改善测试环境来消除或部分消除误差.此外，HOE的分辨率对测量结果也会产生很大的影响.HOE的分辨率受到很多方面因素的影响，如高斯光束能量分布不均匀、光源尺寸对分辨率的影响等.只有当被测物面与汇聚物镜之间的距离发生的变化达到一定程度时，HOE才会产生相应的响应，当然这就影响到整个测量系统的分辨率.4 结束语初步实验表明，测试系统的分辨率可达0.1 μm，线性测量范围超过±150 μm，其性能优于接触式测量方法，而且系统的性能(如分辨率)可通过提高光电接收器精度、改善处理电路和提高A/D位数等措施进一步增强，从理论分析来看，其分辨率完全可以达到零点几个或零点零几个nm.由于此方法采用非接触式方式进行表面形貌的测量，克服了接触式测量法中测量力、被测物结构形变等诸多因素对测量带来的影响，测量时不会给被测物面带来任何损伤，同时由于采用全息光学元件HOE替代传统光学元件，可进一步实现测量范围的拓宽和仪器的小型化.表面形貌的全息式光学测量方法可广泛应用于机械零部件的精密加工和装配工艺领域(如柴油机凸轮、曲轴轴颈、活塞等部件磨损的检测及故障诊断)，是一种具有发展前景的测量技术.参考文献1 杨国光.近代光学测试技术.北京：机械工业出版社，1986.2 Yasuo Kimura,Seizin Suguma,Yuzo pact Optical Head Using a Holographic Optical Element for CD Players.Applied Optics.1988,27(4):668～6713 张国雄，沈生培.精密仪器电路.北京：机械工业出版社，1987.本文收到日期1997-09-15 王晓飞女1965年生讲师email bfxb@center. 图片无法复制，你上参考资料上看看。

光学坐标测量机的搭建与实现

标值，然后通过坐标系转换将此坐标值转化到统一的测量机坐标系下，进而完成被测曲面三维点云的创建。最后，
对一个直径已知的球在１０个不同方位进行测量，通过点云数据拟合球面方程得到其直径作为测量结果，所得各次
测量结果的误差均小于０．０５ｍｍ，充分说明所搭建的测量系统的有效性。
第３５卷
第４期
文章编号：１０００ — ７２０２（２０１５）０４ — ００１９ — ０５
中图分类号：０４３５
文献标识码：Ａ
光学坐标测量机的搭建与实现
毕超吕来鹏房建国刘勇杨希
ｔｈｅｏｎｅ・－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｂｅａｍｔｏｔｈｅｔｈｒｅｅ－・ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｐｏｉｎｔｏｎｔｈｅｓｕｆａｒｃｅ．ＡｎｄｔｈｅｎｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆｍｅａｓｕｉｎｒｇｐｏｉｎｔｓｃａｎｂｅｃｏｎｖｅｒｔｅｄｔｏｔｈｅｓａｍｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅＣＭＭｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｔａｃｌｏｕｄｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｍｅｔａｌｌｉｃｓｐｈｅｒｅｗｈｏｓｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｓ５０ｍｍｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｔ１０ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｉｅｒｎｔａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｉｔｆｏｆｔｈｅｄａｔａｃｌｏｕｄ，ｔｈｅｍｅａｓｕｉｎｇｒｅｒｒｏｒｓａｒｅａｌｌｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎ０．０５ｍｍ，ｗｈｉｃｈｍａｎｉｆｅｓｔｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｅｔ

天文光电观测系统实时信息处理机的设计与实现

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天文光电观测系统实时信息处理机的设计与实现
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一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件设计的研究报告

一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件设计的研究报告本研究针对一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件进行设计研究。

飞行器是目前空中活动的主要物体，对于飞行器的落点预测，具有重要的意义。

该软件主要利用飞行器的外测数据进行实时预报，通过对飞行器姿态、速度、高度等数据进行分析，得出飞行器下一步的位置信息，进而进行落点预测。

本研究将从以下几个方面进行详细阐述。

一、需求分析本软件主要面向飞行器飞行员、地面指挥员、航空控制部门等需要进行飞行器落点预报的人群。

在需求分析的阶段，我们首先明确用户的需求，确定软件功能模块。

二、软件设计针对需求分析的结果，我们设计出以下软件模块：1.外测数据采集模块：负责采集飞行器的外部数据，如姿态、速度、高度等。

2.运动状态分析模块：使用飞行器动力学模型对采集到的外测数据进行运动状态的分析，得出飞行器的运动轨迹。

3.落点扩散分析模块：根据飞行器的运动轨迹，结合环境因素（如气象、地形）等数据，进行落点扩散分析，得出落点预测结果。

4.结果可视化模块：将预测结果通过图像化显示，方便用户进行结果的查看和分析。

三、实验结果本研究基于MATLAB进行软件开发，并将软件应用于实际场景中。

通过实验数据的收集和分析，得出以下结论：1.本软件能够通过采集到的外测数据，对飞行器的运动状态进行分析，并得出较为准确的飞行器落点预测结果。

2.软件设计的各个模块之间能够良好地协同工作，实现了预测结果的实时更新和可视化显示。

3.本软件在对不同飞行器进行落点预测时，表现出一定的适用性和灵活性。

综上所述，本研究设计的一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件具有一定的研究价值和实际应用价值。

在未来的研究中，我们将进一步完善软件的功能和性能，提高预测结果的精度和实时性。

本研究主要针对一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件进行设计和开发，因此，我们需要进行相关数据的收集和分析，以得出对软件设计和应用的有价值的结论。

可见光定位系统软件设计与实现-毕业论文

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---ABSTRACT (2)第1章绪论 (4)1.1室内定位技术概述 (4)1.2可见光室内定位技术研究现状 (5)1.3本文研究内容和章节安排 (6)第2章系统架构及信道模型 (8)2.1可见光通信与定位集成系统的架构 (8)2.1.1系统设计及原理 (8)2.1.2定位系统及仿真环境介绍 (9)2.2LED的光学特性及环境参量 (10)2.3信道模型及噪声分析 (10)2.4本章小结 (12)第3章室内可见光定位算法设计 (13)3.1常见的参数化室内定位方法 (13)3.2基于RSS的室内可见光三边定位算法 (14)3.3基于距离加权的室内可见光定位算法设计 (17)3.4基于差分修正的室内可见光定位算法设计 (19)3.5本章小结 (20)第4章实验仿真与性能测试 (21)4.1实验环境搭建 (21)4.2算法实现 (22)4.2.1基于距离加权的定位算法实现 (22)4.2.2基于差分修正的定位算法实现 (23)4.3实验结果与性能分析 (25)4.4本章小结 (28)第5章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)5.2未来展望 (30)参考文献 (32)摘要在科学技术飞速发展的现代，人们对于室内定位的需求不断提高。

而传统的无线通信和定位设备在微波受限环境中使用受到限制。

作为一种新兴的照明方式，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）在实现照明的同时，可同时提供通信和定位功能。

本文主要研究了一种能在满足室内照明要求的条件下，利用照明用的LED同时实现通信和定位功能的融合系统。

针对传统的室内可见光三边定位算法存在的缺点，本文实现了一种基于距离加权的室内可见光定位算法以及一种基于差分修正的室内可见光定位算法，同时搭建了实验系统，对算法进行了验证。

基于距离加权的室内可见光定位算法，其原理是通过引入与估计距离相关的加权因子，对定位坐标进行调整。

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落点实时光学测量系统的设计与实现
飞行器落点的测量是某部队一项重要的任务,落点测量是否及时准确将对飞行试验结果的判别、后续残骸的搜索等产生很大的影响。