舰载光电经纬仪视轴稳定精度的分析

　　船体扰动会对光电经纬仪的性能产生影响,因此需要采取一定的措施来隔离扰动,稳定成像系统的视轴。视轴稳定系统必须限定图像传感器的积分时间的图像抖动,越小的视轴抖动能够使允许视轴瞄准设备有更长的积分时间,从而提高了设备的探测能力。然而,视轴稳定精度越高,则制造成本越高,因此如何合理的根据实际的系统指标要求提出视轴稳定精度指标对于整个系统的研制具有重要的意义。目前,对于基于移动载体光电成像系统的视轴稳定技术的研究非常多,但很少有文献介绍如何提出整个系统的视轴稳定精度指标,本文通过分析视轴稳定精度对设备作用距离和成像质量影响,探讨了光电经纬仪的视轴稳定精度指标的提出依据。

　　1 影响视轴稳定精度的因素分析

　　影响舰载经纬仪的视轴稳定精度的因素很多,主要包括以下几个方面。

　　1.1 机械机构误差

　　作为光电传感器的载体,转动框架的精度直接影响光电传感器的稳定精度,转

　　动框架的误差主要有以下两个方面:①框架的机械误差:主要包括机械回转误差和三轴误差;②陀螺的安装误差:陀螺在安装的过程中,会产生速度轴垂直度误差和与视轴的平行度等误差,这些误差会影响陀螺的输出量,造成了控制系统的反馈量误差,降低了系统的稳定精度。

　　1.2 陀螺信号误差

　　视轴稳定系统的测速元件一般都为陀螺,陀螺信号存在两种主要误差:陀螺信号漂移和噪声。这些陀螺误差会通过控制回路影响控制量,从而对视轴稳定形成不确定干扰,因此,有效的抑制陀螺的输出漂移误差和噪声是提高视轴稳定性能的关键。

　　1.3 执行元件的误差

　　执行元件的误差主要是由于电机的死区、力矩饱和特性、电机的输出特性的非线性等原因产生的传动系统的误差。

　　2 视轴稳定精度对光电经纬仪探测能力的影响

　　光电经纬仪的探测能力即作用距离是光测设备的重要技术指标。目标成像主要包括大气、光学系统、光学接收器件和信号处理器等几个环节,从成像的各个环节可知,影响光电经纬仪的作用距离的因素很多,主要包括光学成像系统的性能、目标的特性(包括目标大小、发光度或辐射特性)、外界环境(大气抖动、背景亮度)、接收器件等有关。

　　目标是否能被光学系统探测到,都应满足如下的条件:(1)目标像在光学接收器件上的光能量(或照度)能被接收器感受到,即目标照度≥相机最低照度阈值;(2)像面上目标和背景的对比度要达到一定的比值或满足信噪比的要求,以满足视频跟踪器稳定提取视频信号和视频判读的要求;(3)目标在靶面上成像尺寸应满足最小成像的要求。以可见光电视系统为例,其探测能力主要取决于两点:(1)电视系统接收面上目标和背景的照度大于接收器的灵敏度值;(2)整个系统的信噪比大于2。信噪比来源于目标与背景的照度差,故实际上也是“反差”。目标在CCD靶面上形成的照度可用公式(1)来计算: