一种改进的微光夜视系统视距探测方程

莫涌超, 刘磊, 钱芸生, 胡朝龙, 拜晓锋, 石峰

莫涌超, 刘磊, 钱芸生, 胡朝龙, 拜晓锋, 石峰. 一种改进的微光夜视系统视距探测方程[J]. 应用光学, 2023, 44(4): 887-897. DOI: 10.5768/JAO202344.0406002
引用本文: 莫涌超, 刘磊, 钱芸生, 胡朝龙, 拜晓锋, 石峰. 一种改进的微光夜视系统视距探测方程[J]. 应用光学, 2023, 44(4): 887-897. DOI: 10.5768/JAO202344.0406002
MO Yongchao, LIU Lei, QIAN Yunsheng, HU Chaolong, BAI Xiaofeng, SHI Feng. Improved apparent distance detection model of low-level-lightnight vision system[J]. Journal of Applied Optics, 2023, 44(4): 887-897. DOI: 10.5768/JAO202344.0406002
Citation: MO Yongchao, LIU Lei, QIAN Yunsheng, HU Chaolong, BAI Xiaofeng, SHI Feng. Improved apparent distance detection model of low-level-lightnight vision system[J]. Journal of Applied Optics, 2023, 44(4): 887-897. DOI: 10.5768/JAO202344.0406002

一种改进的微光夜视系统视距探测方程

基金项目: 微光夜视技术重点实验室基金(J20190102);江苏省青蓝工程基金(2017-AD41779)
详细信息
    作者简介:

    莫涌超(1998—),男,硕士,主要从事微光夜视系统的性能评估。Email:myc1220276266@163.com

    通讯作者:

    刘磊(1978—),女,教授,博士,主要从事半导体光电发射材料设计与制备。Email:liu1133_cn@sina.com.cn

  • 中图分类号: TN223

Improved apparent distance detection model of low-level-lightnight vision system

  • 摘要:

    视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展,经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差,特别是在10−3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想,这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题,从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正:考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正;基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正;考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响,在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据,验证了改进视距模型的有效性和实用性,这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。

    Abstract:

    Apparent distance is an important parameter to evaluate the performance of low-level-light (LLL) night vision imaging system. With the development of LLL night vision detection technology, the simulation results of the classical apparent distance model show some deviations from the actual measurement data, especially the simulation results are not ideal under the low illumination of 10-3 lx, which causes great obstacles to the practical application of the LLL night vision system. Aiming at this problem, the classical apparent distance model was modified from three aspects: the first is considering the influence of atmospheric transmittance on the apparent distance of LLL night vision system and modifying the atmospheric transmittance factors in the classical apparent distance model, the second is optimizing the apparent distance model based on noise factors of image intensifier, the third is considering the influence of human visual transmission characteristics on the apparent distance of LLL night vision system, and the simplified human visual system was added into the transfer function model of the system. The improved apparent distance model was derived, and its effectiveness as well as practicability were verified by the field test data, which had certain guiding significance for the design, evaluation and application of LLL night vision system.

  • 目前,无人机平台、系留升空平台功率的费效比越来越低,相当于未来无人升空平台对目标高精度定位的指标要求[1-2]越来越高。光电探测系统是无人升空平台最基本的任务执行单元,通过光电吊舱内部的光电探测系统可对周围的目标进行侦察、监视、跟踪及识别、测距等,对各种地面目标、空中目标进行侦察定位,给出侦察目标的相对位置和运动状态[3]

    考虑到空中平台上惯导系统和GPS组合导航系统的误差相对确定,升空平台自身的定位精度相对较高,因此,本文主要讨论光电探测系统对目标的定位精度以及误差的坐标转换过程,选取对定位精度有较大影响的28个参数变量,推导出升空平台坐标系下目标定位误差的数学模型,结合Monte Carlo 误差分析方法,更直观地评价目标定位的误差因素影响程度。根据误差产生过程,分析了各误差因素对升空平台下目标定位精度的影响,给出减小光电探测系统目标定位误差的措施。

    光电吊舱主要由光电探测系统、机械系统和伺服控制系统组成。光电探测系统实现空间测量与成像,机械系统提供框架和结构支撑,伺服控制系统负责轴系控制。光电探测系统包括:红外传感器、CCD相机、激光测距仪和光端机等,可以实现多光谱综合测量和传输。机械系统主要包括:光机座组件、方位测角组件和俯仰测角组件等。伺服控制系统主要包括:电源组件、伺服控制电路、方位电机和俯仰电机等。光电吊舱组成图如图1所示。

    图  1  光电吊舱组成图
    Figure  1.  Structure diagram of photoelectric pod

    定位误差一般是指被观测目标在大地坐标系下的理想坐标值与实际坐标值的偏差。目标定位功能是指系统平台探测系统和导航系统所提供目标大地坐标的能力,一般采用经度、纬度和高程差来表示[4]。本文主要研究基于升空平台坐标系下光电探测系统对目标的定位精度问题[5]

    基于系留升空平台下的光电吊舱的定位误差是指光电探测系统的指向误差和光电吊舱相对于升空平台的对准误差。

    指向误差是指目标光轴的理想指向角与实际指向角之间的偏差值,我们把所有光轴轴系、俯仰轴系、方位轴系所引起的误差变化统称为指向误差。首先,把目标光轴在基座坐标系下的观测指向角设为$ \left(\widehat{\alpha },\;\widehat{\beta }\right)$$ \widehat{\alpha }$为方位位置传感器测量值,$\; \widehat{\beta }$为俯仰位置传感器测量值。由于设计加工、机械装配和框架运动等引起的轴系间的几何误差,造成目标光轴的实际指向角为(αβ),如图2所示。那么,指向误差由方位指向误差$ {\delta }_{\alpha }$和俯仰指向误差$ {\delta }_{\beta }$来表示,即$ {\delta }_{\alpha }=\widehat{\alpha }-\alpha $$ {\delta }_{\beta }=\widehat{\beta }-\beta $,其中$ {\delta }_{\alpha }$$ {\delta }_{\beta }$包括误差均值和标准差。

    图  2  指向误差
    Figure  2.  Pointing error

    对准误差指光电吊舱平台与升空平台安装时存在的方位对准误差和水平调平误差,以及减震器的角振动误差。文中光电平台与升空平台之间为刚性连接,不考虑减震器的振动误差问题[6]

    目标定位精度是评价光电探测系统性能的一项综合性技术指标,与指向精度的分项指标直接相关[7]。作为复杂的光机电一体化装备,光电探测系统目标定位误差的来源众多,且误差性质和影响规律各异。按光电吊舱组成结构进行分析,影响目标定位精度的误差主要有光电探测系统的各种指向误差、光电探测系统与载体导航系统的对准误差、载体导航系统的测量误差,以及环境等因素引起的误差等。光电探测系统误差源统计如表1所示。通过对目标定位误差的分析和研究,可以从本质上解决光电探测系统的精度问题。

    1) 光电吊舱内部探测系统主要误差。光学系统中CCD摄像机、IR红外热像仪、LASER激光测距机等探测器由于自身的光轴晃动或成像等造成的误差,以及各探测器之间由于光轴平行性差异造成的几何误差。机械框架中光轴、俯仰和方位轴系在设计、制造和装配过程中产生的几何误差,如轴系垂直度误差、回转误差。探测器测量中方位和俯仰等位置传感器的零位误差和测量误差,以及目标探测和跟踪过程中产生的脱靶量误差等。

    2) 光电吊舱与升空平台之间的对准误差。主要包括方位对准误差和水平调平误差。由于光电吊舱和升空平台之间刚性连接几乎没有相对移动,除了固定的安装误差外,不存在因安装减震器引起的角振动误差问题。同时环境因素误差(如温度、重力、风力、大气、振动和冲击等因素)也会对上述误差有一定程度的影响[8]

    表  1  光电探测系统误差源统计
    Table  1.  Error source statistics of photoelectric detection system
    误差分类误差名称来源分析
    光学误差光轴晃动误差CCD相机或IR等探测器的调焦透镜运动引起的光轴晃动、成像误差和
    热变形和重力形变引起的光轴误差。
    激光测距误差LASER电子计数器计数误差、光速受介质、气压、温度、湿度的影响而变化、时标振荡器频率稳定性、以及激光脉冲宽度变化引起的测距误差。
    光轴平行性误差CCD和热像仪的像元尺寸和探测器的分辨率、对十字分化板中心的瞄准误差,以及激光光斑质心的读取准确度。
    机械误差轴系回转误差动态误差。由于框架运动等因素引起的轴系回转误差。
    轴系垂直度误差静态误差。由于设计、制造和装配等因素引起的轴系垂直度误差。
    测量误差角位置传感器误差角度测量传感器的安装零位误差、数值截断偏差、分辨率偏差等引起的测角误差。
    脱靶量误差目标在像面上的投影与像面中心点的偏差量。
    对准误差方位对准误差光电探测系统初始安装时,与升空平台间的对准误差。
    水平调平误差指光电基座平台与升空平台的调平误差。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    本文根据误差源的作用方式进行分析,建立了各探测器坐标系,推导出各误差坐标系之间的齐次转换矩阵,得到光电吊舱坐标系下目标定位误差模型,并给出分项误差量化指标。

    根据光电吊舱探测器轴线和机械框架的组成结构建立探测器坐标系和框架坐标系。从目标坐标系(L系)到光电探测系统基座坐标系(B系)的两轴框架误差坐标系,建立目标定位误差矩阵转换模型,光电吊舱系统误差坐标系定义如图3所示。

    图  3  光电吊舱误差坐标系定义
    Figure  3.  Error coordinate system definition of photoelectric pod

    1) 像平面坐标系(L2系)

    我们通过光轴调校,针对远距离目标测距、成像可实现三光合一,使目标成像聚焦在类似一个焦平面上。L2系固联在光学成像探测器的焦平面上,原点为目标在焦平面成像的形心位置,$ {O}_{l2}{X}_{l2} $轴沿目标光轴方向指向目标。

    2) 激光测距坐标系(L1系)

    L1系原点定义为光具座中心,$ {O}_{l1}{X}_{l1} $轴沿激光指示方向。采用激光测距机测量值D来表示目标相对光电探测系统的距离[9]

    3) 成像探测器坐标系($ {\mathrm{L}}_{0} $系)

    L0系原点定义为光具座中心,$ {O}_{l0}{X}_{l0} $轴沿成像探测器CCD或IR的光轴方向。L0系用来表示探测器光轴在惯性空间内的姿态,是光电探测系统中始终需要稳定的坐标系。在理想条件下,L系、$ {\mathrm{L}}_{2} $系、$ {\mathrm{L}}_{1}$系、$ {\mathrm{L}}_{0} $系与E系的坐标轴是相互平行的,但由于误差的作用,这些坐标系之间存在着一定的变换关系。

    4) 俯仰轴系坐标系(E系)

    E系原点定义为两轴机构的中心,随俯仰轴系运动。$ {O}_{e}{Y}_{e} $轴沿俯仰轴的实际转动方向,采用俯仰位置传感器测量值β来表示E系与$ {\mathrm{E}}_{0} $系之间的旋转角度。

    5) 俯仰框架坐标系($ {\mathrm{E}}_{0} $系)

    $ {\mathrm{E}}_{0} $系原点定义为两轴机构的中心,$ {O}_{e0}{Y}_{e0} $轴沿俯仰位置传感器零位方向,$ {X}_{e0}{O}_{e0}{Z}_{e0} $为俯仰框架安装平面。在理想条件下$ {\mathrm{E}}_{0} $系与A系是一致的。

    6) 方位轴系坐标系(A系)

    A系原点定义为两轴机构的中心,可随方位轴系运动。$ {O}_{a}{Z}_{a} $轴沿方位轴的实际转动方向,采用方位位置传感器测量值α表示A系与$ {\mathrm{A}}_{0} $系之间的旋转角度。

    7) 方位框架坐标系($ {\mathrm{A}}_{0} $系)

    A0系原点定义为两轴机构的中心,$ {O}_{a0}{X}_{a0} $轴沿方位位置传感器零位方向,$ {X}_{a0}{O}_{a0}{Y}_{a0} $为方位框架安装平面。理想条件下$ {\mathrm{A}}_{0} $系与B系是一致的。

    8) 光电基座坐标系(B系)

    B系原点定义为光电基座的中心,$ {O}_{b}{X}_{b} $轴沿方位位置传感器零位方向,$ {X}_{b}{O}_{b}{Y}_{b} $为光电基座平面。

    9) 升空平台坐标系(S系)

    S系原点定义为升空平台的三轴机构的中心,$ {O}_{s}{X}_{s} $轴与本地测姿坐标系的北向角重合,$ {X}_{s}{O}_{s}{Y}_{s} $为升空平台的水平安装面,与本地测姿坐标系的北-东面平行。

    在误差分析的基础上,详细推导各误差坐标系之间的误差转换矩阵[10]

    1) 光轴轴系误差

    光轴轴系误差为安装在光具座上的光学探测器彼此之间的误差,主要包括:激光测距误差和目标脱靶量误差、光轴晃动误差和平行性误差、光轴垂直度误差等。

    根据上述误差坐标系的定义,$ {\mathrm{L}}_{2}$系的$ {O}_{l2}{X}_{l2} $轴沿目标光轴方向指向目标,而$ {\mathrm{L}}_{1}$系的$ {O}_{l1}{X}_{l1} $轴沿激光指向,如图4所示。

    图  4  光轴脱靶量误差
    Figure  4.  Optical axis miss distance error

    从L系到$ {\mathrm{L}}_{1}$系的激光测距误差和目标脱靶量误差变换矩阵为

    $$\begin{split} {{ T}}_{L}^{{L}_{1}}=&{{ T}}_{{L}_{2}}^{{L}_{1}}{{ T}}_{L}^{{L}_{2}}={\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\alpha }_{xm})\times\\ &{\rm{Rot}}(y,\Delta {\beta }_{xm}){\rm{Trans}}(d+\Delta d,0,0)\end{split}$$ (1)

    即:

    $$\begin{split}{{ {{T}}}}_{L}^{{L}_{1}}=& \left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\alpha }_{xm})& s(\Delta {\alpha }_{xm})& 0& 0\\ -s(\Delta {\alpha }_{xm})& c(\Delta {\alpha }_{xm})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\cdot \\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\beta }_{xm})& 0& -s(\Delta {\beta }_{xm})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\beta }_{xm})& 0& c(\Delta {\beta }_{xm})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& d+\Delta d\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    设激光测距值和测距误差为d+∆d$ {\Delta \alpha }_{xm} $$ {\Delta \beta }_{xm} $为目标脱靶量∆X和∆Y转换得到的角度值,由图4可得脱靶量的反正切公式为

    $$ \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {\Delta {\alpha _{xm}} = \arctan (k\Delta X/f)}\\ {\Delta {\beta _{xm}} = \arctan (k\Delta Y/f)} \end{array}} \right. $$

    式中:kf分别为成像探测器的像元尺寸和观测焦距值。L系沿$ {O}_{l}{X}_{l} $轴平移d+∆d 得到$ {\mathrm{L}}_{2}$系,再分别绕Y轴和Z轴旋转$ {\Delta \beta }_{xm} $$ {\Delta \alpha }_{xm} $角度得到 $ {\mathrm{L}}_{1} $系。由图5可知,$ {\mathrm{L}}_{1} $系的$ {O}_{l1}{X}_{l1} $轴激光指向与$ {\mathrm{L}}_{0} $系的$ {O}_{l0}{X}_{l0} $轴成像探测器光轴指向之间存在着光轴晃动误差和平行性误差。那么两个坐标系之间的误差变换矩阵为

    $$ {{ T}}_{{L}_{1}}^{{L}_{0}}={\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\alpha }_{xc}+\Delta {\alpha }_{xd}){\rm{Rot}}(y,\Delta {\beta }_{xc}+\Delta {\beta }_{xd})$$ (2)

    即:

    $$ \begin{split}{{ T}}_{{L}_{1}}^{{L}_{0}}=& \left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\alpha }_{xc}+\Delta {\alpha }_{xd})& s(\Delta {\alpha }_{xc}+\Delta {\alpha }_{xd})& 0& 0\\ -s(\Delta {\alpha }_{xc}+\Delta {\alpha }_{xd})& c(\Delta {\alpha }_{xc}+\Delta {\alpha }_{xd})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot \\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\beta }_{xc}+\Delta {\beta }_{xd})& 0& -s(\Delta {\beta }_{xc}+\Delta {\beta }_{xd})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\beta }_{xc}+\Delta {\beta }_{xd})& 0& c(\Delta {\beta }_{xc}+\Delta {\beta }_{xd})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \alpha }_{xc} $$ {\Delta \beta }_{xc} $为多探测器之间的光轴平行性误差;$ {\Delta \alpha }_{xd} $$ {\Delta \beta }_{xd} $为成像探测器自身的光轴晃动误差。$ {\mathrm{L}}_{1} $系分别绕Y轴和Z轴旋转$ {\Delta \alpha }_{xc} $+$ {\Delta \alpha }_{xd} $$ {\Delta \beta }_{xc} $+$ {\Delta \beta }_{xd} $角度得到$ {\mathrm{L}}_{0} $系。

    图  5  光轴平行性和晃动误差
    Figure  5.  Optical axis parallelism and sloshing error

    由于光电探测系统采用两轴框架,光轴轴系相对俯仰轴系没有相对运动,即不存在光轴回转误差。那么$ {\mathrm{L}}_{0} $系与E系之间只存在光轴垂直度误差,如图6所示。其误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{{L}_{0}}^{\rm{E}}={\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\alpha }_{xa}){\rm{Rot}}(y,\Delta {\beta }_{xa})$$ (3)

    即:

    $$ \begin{split}{{ T}}_{{L}_{0}}^{E}=&\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\alpha }_{xa})& s(\Delta {\alpha }_{xa})& 0& 0\\ -s(\Delta {\alpha }_{xa})& c(\Delta {\alpha }_{xa})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot \\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\beta }_{xa})& 0& -s(\Delta {\beta }_{xa})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\beta }_{xa})& 0& c(\Delta {\beta }_{xa})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \alpha }_{xa} $$ {\Delta \beta }_{xa} $为光轴垂直度误差。$ {\mathrm{L}}_{0} $系分别绕Y轴和Z轴旋转$ {\Delta \beta }_{xa} $$ {\Delta \alpha }_{xa} $角度,转换为俯仰轴系坐标系E。

    图  6  光轴垂直度误差
    Figure  6.  Optical axis perpendicularity error

    2) 俯仰轴系误差

    俯仰和方位轴系误差为两轴框架在设计、制造和装配过程中产生的几何误差,主要包括:框架运动引起的回转误差和位置传感器误差,以及框架装配引起的垂直度误差等,如图7所示。当俯仰轴系坐标系E相对于俯仰框架坐标系$ {\mathrm{E}}_{0} $运动时,其误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{E}^{{E}_{0}}={\rm{Rot}}(y,\widehat{\beta }){\rm{Rot}}(x,\Delta {\gamma }_{yr}){\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\alpha }_{yr})$$ (4)

    即:

    $$\begin{split} {{ T}}_{E}^{{E}_{0}}=&\left[\begin{array}{cccc}c(\widehat{\beta })& 0& -s(\widehat{\beta })& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\widehat{\beta })& 0& c(\widehat{\beta })& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot \\ &\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& c(\Delta {\gamma }_{yr})& s(\Delta {\gamma }_{yr})& 0\\ 0& -s(\Delta {\gamma }_{yr})& c(\Delta {\gamma }_{yr})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot \\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\alpha }_{yr})& s(\Delta {\alpha }_{yr})& 0& 0\\ -s(\Delta {\alpha }_{yr})& c(\Delta {\alpha }_{yr})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \alpha }_{yr} $$ {\Delta \gamma }_{yr} $为俯仰轴回转误差;$\; \widehat{\beta } $=β+$ {\Delta \beta }_{e} $+$ {\Delta \beta }_{m} $+$ {\Delta \beta }_{c} $+$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}} $为俯仰轴系位置传感器的测量值,由多个部分组成。其中β为两轴框架的理想俯仰角;$ {\Delta \beta }_{e} $$ {\Delta \beta }_{m} $$ {\Delta \beta }_{c} $$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}} $分别为俯仰位置传感器的偏心误差、分辨率误差、截断误差和零位误差。那么,E系分别绕Z轴、X轴和Y轴旋转$ {\Delta \alpha }_{yr} $$ {\Delta \gamma }_{yr} $$\; \widehat{\beta } $,转换得到$ {\mathrm{E}}_{0} $系。

    图  7  俯仰轴回转误差和位置传感器误差
    Figure  7.  Pitch axis rotation and position sensor error

    $ {\mathrm{E}}_{0} $系与A系之间存在着俯仰轴的垂直度误差,如图8所示。其误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{{E}_{0}}^{A}={\rm{Rot}}(x,\Delta {\gamma }_{ya}){\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\alpha }_{ya})$$ (5)

    即:

    $$ \begin{split}{{ T}}_{{E}_{0}}^{A}=&\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& c(\Delta {\gamma }_{ya})& s(\Delta {\gamma }_{ya})& 0\\ 0& -s(\Delta {\gamma }_{ya})& c(\Delta {\gamma }_{ya})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\alpha }_{ya})& s(\Delta {\alpha }_{ya})& 0& 0\\ -s(\Delta {\alpha }_{ya})& c(\Delta {\alpha }_{ya})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \alpha }_{ya} $$ {\Delta \gamma }_{ya} $为俯仰轴垂直度误差。$ {\mathrm{E}}_{0} $系分别绕Z轴和X轴旋转角度$ {\Delta \alpha }_{ya} $$ {\Delta \mathrm{\gamma }}_{{y}{a}} $,转换得到A系。

    图  8  俯仰轴垂直度误差
    Figure  8.  Pitch axis perpendicularity error

    3) 方位轴系误差

    方位轴系误差与俯仰轴系的误差类似,当方位轴系坐标系A相对于方位框架坐标系 $ {\mathrm{A}}_{0} $运动时,如图9所示,其误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{A}^{{A}_{0}}={\rm{Rot}}({\textit{z}},\widehat{\alpha }){\rm{Rot}}(y,\Delta {\beta }_{{\textit{z}}r}){\rm{Rot}}(x,\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}r})$$ (6)

    即:

    $$ \begin{split}{{ T}}_{A}^{{A}_{0}}=&\left[\begin{array}{cccc}c(\widehat{\alpha })& s(\widehat{\alpha })& 0& 0\\ -s(\widehat{\alpha })& c(\widehat{\alpha })& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}r})& 0& -s(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}r})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}r})& 0& c(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}r})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& c(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}r})& s(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}r})& 0\\ 0& -s(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}r})& c(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}r})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}r} $$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}r} $为方位轴回转误差;$ \widehat{\alpha } $=α+$ {\Delta \alpha }_{e} $+$ {\Delta \alpha }_{m} $+$ {\Delta \alpha }_{{\textit{z}}} $为方位轴系位置传感器的测量值,由多个部分组成。其中,α为两轴框架的理想方位角,$ {\Delta \alpha }_{e} $$ {\Delta \alpha }_{m} $$ {\Delta \alpha }_{c} $$ {\Delta \alpha }_{{\textit{z}}} $分别为方位位置传感器的偏心误差、分辨率误差、截断误差和零位误差。A系分别绕X轴、Y轴和Z轴旋转$ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}r} $$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}r} $$ \widehat{\alpha } $得到$ {\mathrm{A}}_{0} $系。

    图  9  方位轴回转误差和方位编码器误差
    Figure  9.  Azimuth axis rotation and azimuth encoder error

    $ {\mathrm{A}}_{0} $系与光电探测系统基座坐标系B之间存在着方位轴垂直度误差,如图10所示。其误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{{A}_{0}}^{B}={\rm{Rot}}(y,\Delta {\beta }_{{\textit{z}}a}){\rm{Rot}}(x,\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}a})$$ (7)

    即:

    $$\begin{split}{{ T}}_{{A}_{0}}^{B}=& \left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}a})& 0& -s(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}a})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}a})& 0& c(\Delta {\beta }_{{\textit{z}}a})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& c(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}a})& s(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}a})& 0\\ 0& -s(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}a})& c(\Delta {\gamma }_{{\textit{z}}a})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{split}$$

    式中:$ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}a} $$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}a} $为方位轴垂直度误差。$ {\mathrm{A}}_{0} $系分别绕X轴和Y轴旋转角度$ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}a} $$ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}a} $,转换得到B系。

    图  10  方位轴垂直度误差
    Figure  10.  Azimuth axis perpendicularity error

    4) 对准误差

    光电探测系统与升空平台之间的对准误差,主要指初始安装时两者之间的安装对准误差,如图11所示。当载体处于运动状态时,基座坐标系B相对于升空平台坐标系S的误差转换矩阵为

    $$ {{ T}}_{B}^{s}={\rm{Rot}}({\textit{z}},\Delta {\psi }_{s}){\rm{Rot}}(y,\Delta {\theta }_{s}){\rm{Rot}}(x,\Delta {\varphi }_{s})$$ (8)

    即:

    $$\begin{split} {{ T}}_{B}^{s}=&\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\psi }_{s})& s(\Delta {\psi }_{s})& 0& 0\\ -s(\Delta {\psi }_{s})& c(\Delta {\psi }_{s})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}c(\Delta {\theta }_{s})& 0& -s(\Delta {\theta }_{s})& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ s(\Delta {\theta }_{s})& 0& c(\Delta {\theta }_{s})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \cdot\\ &\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& c(\Delta {\varphi }_{s})& s(\Delta {\varphi }_{s})& 0\\ 0& -s(\Delta {\varphi }_{s})& c(\Delta {\varphi }_{s})& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right] \end{split} $$

    式中:$ {\Delta \psi }_{s} $为初始安装时的方位对准误差;$ {\Delta \varPhi }_{s} $$ {\Delta \theta }_{s} $分别为滚动和俯仰方向的调平误差。

    图  11  安装对准误差
    Figure  11.  Installation alignment error

    当综合考虑各分项误差影响时,通过坐标转换流程,如图12所示,建立目标定位误差综合模型。目标在光电坐标系B的直角坐标$ {x}_{B} $=$ {[{x}_{b}, {y}_{b},{{\textit{z}}}_{b}, 1]}^{{\rm{T}}} $

    图  12  光电吊舱坐标系下目标定位误差的坐标转换流程图
    Figure  12.  Coordinate transformation flow chart of target position error in photoelectric pod coordinate system
    $$ {\chi }_{s}={T}_{B}^{s}{T}_{{A}_{0}}^{B}{T}_{A}^{{A}_{0}}{T}_{{E}_{0}}^{A}{T}_{E}^{{E}_{0}}{T}_{{L}_{0}}^{E}{T}_{{L}_{1}}^{{L}_{0}}{T}_{{L}_{2}}^{{L}_{1}}{T}_{L}^{{L}_{2}}{\chi }_{L}$$ (9)

    式中:$\; {\chi }_{L}={\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 1\end{array}\right]}^{\rm{T}}$为目标在目标坐标系L的直角坐标;$ {T}_{j}^{i} $为误差转换矩阵。

    将目标定位过程中涉及到的各分项误差因素的来源、名称、符号、分布,以及典型的误差参数值统一列于表2中。

    表  2  光电转台坐标系下典型误差值统计
    Table  2.  Statistics of typical error values in coordinate system of photoelectric turntable
    来源序号误差名称误差符号误差分布典型值
    光电探测系统指向误差 1 激光测距误差 d 均匀分布 $ {(\Delta {d})}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=5 m
    2 方位脱靶量误差 X 正态分布 σ(∆X)=20 pixel
    3 俯仰脱靶量误差 Y 正态分布 σ(∆Y)=20 pixel
    4 光轴方位向晃动误差 $ {\Delta \alpha }_{xd} $ 正态分布 σ($ {\Delta \alpha }_{xd} $)=35″
    5 光轴俯仰向晃动 $ {\Delta \beta }_{xd} $ 正态分布 σ($ {\Delta \beta }_{xd} $)=35″
    6 误差光轴方位向平行性误差 $ {\Delta \alpha }_{xc} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\alpha }}_{{x}{c}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=20″
    7 光轴俯仰向平行性误差 $ {\Delta \beta }_{xc} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\beta }}_{{x}{c}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=20″
    8 光轴方位向垂直度误差 $ {\Delta \alpha }_{xa} $ 正态分布 σ($ {\Delta \alpha }_{xa} $)=25″
    9 光轴俯仰向垂直度误差 $ {\Delta \beta }_{xa} $ 正态分布 σ($ {\Delta \beta }_{xa} $)=25″
    10 俯仰轴方位向回转误差 $ {\Delta \alpha }_{yr} $ 均匀/正态分布 $ {\left({\Delta {\alpha }}_{{r}{s}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=6 σ($ {\Delta \alpha }_{rr} $)=2″
    11 俯仰轴滚动向回转误差 $ {\Delta \gamma }_{yr} $ 均匀/正态分布 $ {\left({\Delta {\gamma }}_{{r}{s}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=6 σ($ {\Delta \gamma }_{rr} $)=2″
    12 俯仰编码器偏心误差 $ {\Delta \beta }_{e} $ 周期性分布 $ {\Delta \beta }_{e} $=2″sinθ
    13 俯仰编码器分辨率误差 $ {\Delta \beta }_{m} $ 正态分布 σ($ {\Delta \beta }_{m} $)=$ {\left(2.47\right)}^{2} $/12″
    14 俯仰编码器截断误差 $ {\Delta \beta }_{c} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\beta }}_{{c}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=$ {0.005\;5}^\circ $
    15 俯仰编码器零位误差 $ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\beta }}_{{{\textit{z}}}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=60″
    16 俯仰轴方位向垂直度误差 $ {\Delta \alpha }_{ya} $ 正态分布 σ($ {\Delta \alpha }_{ya} $)=25″
    17 俯仰轴滚动向垂直度误差 $ {\Delta \gamma }_{ya} $ 正态分布 σ($ {\Delta \gamma }_{ya} $)=25″
    18 方位轴滚动向回转误差 $ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}r} $ 均匀/正态分布 $ {\left({\Delta {\gamma }}_{{r}{s}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=6 σ($ {\Delta \gamma }_{rr} $)=2″
    19 方位轴俯仰向回转误差 $\Delta {\beta _{{\textit{z}}r}}$ 均匀/正态分布 $ {\left({\Delta {\beta }}_{{r}{s}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=6 σ($ {\Delta \beta }_{rr} $)=2″
    20 方位编码器偏心误差 $ {\Delta \alpha }_{e} $ 周期性分布 $\Delta {\alpha _e} = 2''\sin {\rm{\theta }}$
    21 方位编码器分辨率误差 $ {\Delta \alpha }_{m} $ 正态分布 σ($ {\Delta \alpha }_{m} $)=$ {\left(2.47\right)}^{2} $/12″
    22 方位编码器截断误差 $ {\Delta \alpha }_{c} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\alpha }}_{{c}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=20″
    23 方位编码器零位误差 $ {\Delta \alpha }_{{\textit{z}}} $ 均匀分布 $ {\left({\Delta {\alpha }}_{{{\textit{z}}}}\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $=60″
    24 方位轴滚动向垂直度误差 $ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}a} $ 正态分布 σ($ {\Delta \gamma }_{{\textit{z}}a} $)=25″
    25 方位轴俯仰向垂直度误差 $ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}a} $ 正态分布 σ($ {\Delta \beta }_{{\textit{z}}a} $)=25″
    对准误差 26 滚动调平误差 $ {\Delta \varnothing }_{s} $ 正态分布 σ($ {\Delta \varnothing }_{s} $)= 80″
    27 俯仰调平误差 $ {\Delta \theta }_{s} $ 正态分布 σ($ {\Delta \theta }_{s} $)= 18″
    28 方位对准误差 $ {\Delta \psi }_{s} $ 正态分布 σ($ {\Delta \psi }_{s} $)= 18″
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    光电测量系统坐标在转换的过程中,各个参数测量值、测量误差将会对结果产生影响。通过Monte Carlo方法对目标定位基本参数模型进行全微分,得到光电探测系统目标定位误差传递系数模型:

    $$ {\varepsilon }_{3\times 1}={J}_{3\times 28}{\varepsilon }_{{p}_{28\times 1}}$$

    式中:$ {\varepsilon }_{p}$为各分项误差源;$ \varepsilon $为系统目标定位误差;J为分项误差源与目标定位误差之间的映射关系矩阵[11]。假设各分项误差相互之间独立且各分项误差均值为零,即$ E({\varepsilon }_{p})=0$,则$ E(\varepsilon )=0$,目标定位误差的方差$ D(\varepsilon )=E({\varepsilon }^{2})$。由于各分项误差相互独立,则由 $ E({\varepsilon }_{p}(i)J(k,i)J(k,j){\varepsilon }_{p}(j))=0$可以得到$ D(\varepsilon )$

    $$ \begin{split}{\varepsilon }^{2}=&{\varepsilon }_{p}{}^{T}{J}^{T}J{\varepsilon }_{p}= \left[{ \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{\varepsilon }_{p}(i)J(1,i)}\; { \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{\varepsilon }_{p}(i)J(2,i)} \times \right.\\ &\left. { \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{\varepsilon }_{p}(i)J(3,i)}\right]\left[\begin{array}{c}{ \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}J(1,i){\varepsilon }_{p}(i)}\\ { \displaystyle\sum \limits_{i=1}^{28}J(2,i){\varepsilon }_{p}(i)}\\ { \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}J(3,i){\varepsilon }_{p}(i)}\end{array}\right]\end{split}$$ (10)

    则目标定位误差的标准差与各分项误差标准差的关系可表示为

    $$ \begin{split}\sigma (\varepsilon )=&\sqrt{{ \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{ \displaystyle\sum\limits _{j=1}^{3}J{(j,i)}^{2}E({\varepsilon }_{p}{}^{2}(i))}}}=\\ &\sqrt{{ \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{ \displaystyle\sum\limits _{j=1}^{3}J{(j,i)}^{2}{\sigma }^{2}({\varepsilon }_{p}(i))}}}=\\ &\sqrt{{ \displaystyle\sum\limits _{i=1}^{28}{\mu }_{i}{}^{2}{\sigma }^{2}({\varepsilon }_{p}(i)}}\end{split}$$ (11)

    式中:$ {\mu }_{i}=\sqrt{{ \displaystyle\sum\limits _{j=1}^{3}J{(j,i)}^{2}}}$为分项误差$ {\varepsilon }_{p}(i)$的灵敏度系数;v为光电探测系统光轴整体工作空间。对工作空间内所有误差项灵敏度系数进行归一化处理,得到统计意义下各分项误差灵敏度系数为

    $$ \stackrel{-}{{\mu }_{i}}=\frac{{ {\displaystyle\int }_{v}{\mu }_{i}{\rm{d}}v}}{{ \displaystyle\sum\limits _{j=1}^{28}{\mu }_{k}}}。$$

    按照表2所示,根据(1)式~(8)式的误差坐标转化公式计算出各误差源产生的误差值,代入(9)式,可以得出光电吊舱相对于升空平台坐标系下的误差值,使用 Monte Carlo 方法求得统计意义下目标误差传递系数模型,代入灵敏度系数可得灵敏度评价指标,如图13所示(纵坐标为各误差因素导致的误差占空比)。

    图  13  光电探测系统的误差因素灵敏度比较
    Figure  13.  Comparison of sensitivity of error factors in photoelectric detection system

    通过对光电探测系统各项误差因素的灵敏度进行比较,我们可以得出以下判断:

    1) 影响目标定位精度的主要因素有方位和俯仰脱靶量误差(各占8%)、方位和俯仰编码器截断和零位误差(分别为16%和12%)、光电吊舱滚动调平误差(8%)和俯仰轴方位向垂直度误差(10%);

    2) 影响目标定位精度的次要因素为光电探测系统的光轴晃动误差和平行性误差(方位向和俯仰向各占6%)、光轴方位向和俯仰向垂直度误差(各占4%)和俯仰轴滚动向垂直度误差(6%)、方位轴俯仰向垂直度误差(4%);

    3) 其他误差因素,如激光测距误差、方位和俯仰轴系回转误差,位置传感器偏心和分辨率误差等以及机械形变等因素,对目标定位精度的影响相对较小。

    基于升空平台光电吊舱的目标定位误差分析,结合上节计算结果可以得到减小光电探测目标定位误差的有效方法是:

    1) 在升空平台上安装光电吊舱的过程中,尽量保证升空平台与光电吊舱之间的初始安装对准精度;

    2) 减小光电探测器的指向误差。在装配过程中,对角位置传感器的安装零位、机械框架的回转和垂直度、多光学探测器之间的光轴一致性进行机械调校。在电气调试过程中,对光电吊舱的指向误差进行硬件调校或软件修正。

  • 图  1   微通道有效扩口示意图

    Figure  1.   Schematic diagram of micro-channel effective flaring

    图  2   微通道无效扩口示意图

    Figure  2.   Schematic diagram of micro-channel ineffective flaring

    图  3   简化复合模型的理论值和 Campbell 的测量数据

    Figure  3.   Theoretical values of simplified compound model and measured data of Campbell

    图  4   简化复合模型的理论值和 Watanabe 的测量数据

    Figure  4.   Theoretical values of simplified compound model and measured data of Watanabe

    图  5   像增强器MTF拟合曲线

    Figure  5.   MTF fitting curve of image intensifier

    图  6   材料为NEW S25的光电阴极的光谱灵敏度

    Figure  6.   Spectral sensitivity of NEW S25 photocathode

    图  7   满月光和晴朗星光的辐射光谱分布曲线

    Figure  7.   Radiation spectral distribution curves of full moonlight and clear starlight conditions

    图  8   绿色草木的光谱反射率

    Figure  8.   Spectral reflectance of green vegetation

    图  9   绿色草木背景条件下晴朗星光和满月光的反射辐射照度

    Figure  9.   Reflected radiation illuminance of clear starlight and full moonlight under green vegetation scene conditions

    图  10   New S25光电阴极绿色草木背景条件下晴朗星光和满月光的光谱转换系数αλ的计算

    Figure  10.   Calculation of spectral conversion coefficient αλ of clear starlight and full moonlight under green vegetation scene conditions of New S25 photocathode

    表  1   复合模型中一些参数的典型值

    Table  1   Typical values for some parameters in compound model

    KT / secXe / degΦ0 / (sec·deg2)Ne/ cyc
    3.40.1123×10−815
    下载: 导出CSV

    表  2   复合模型中一些参数的典型值

    Table  2   Typical values for some parameters in compound model

    ηeA0 / (cyc·deg−1)P / (photons /
    (td·sec·deg2))
    σ0 / degCsph /
    (deg·mm−3)
    0.0381.285×1060.01371×10−4
    下载: 导出CSV

    表  3   视距模型计算所需参数

    Table  3   Parameters required for calculation

    ParementD/mmfo/mmQδegmt/s
    Value18260.3810813.170.2
    ParementHt/mNeεE0/lxτdR′/mm
    Valueperson: 0.5
    vehicle: 2
    person: 4
    vehicle: 6
    person: 28
    vehicle: 24
    10−30.89.7
    Parementl/mmГX0/deg
    Value 10 3.4 28
    下载: 导出CSV

    表  4   像增强器的调制传递函数

    Table  4   Modulation transfer function of image intensifier

    Ak/(lp·mm−1)2.57.5152530
    MTF0.860.650.420.220.15
    下载: 导出CSV

    表  5   与光谱分布有关的参数计算结果

    Table  5   Calculation results for parameters related to spectral distribution

    Full MoonlightStars
    BackgroundTransparentGreen vegetationTransparentGreen vegetation
    TargetManVehicleManVehicleManVehicleManVehicle
    ρ0.5778 0.5484 0.2404 0.211 0.5844 0.5456 0.3686 0.3298
    C00.7490.80720.17670.31560.69320.81580.24030.4894
    Cd0.9430.94020.87320.8580.6260.60980.61360.4858
    αλ0.39240.26780.660.36451.37150.79172.6361.0935
    下载: 导出CSV

    表  6   晴朗星光透空背景条件下微光夜视仪对人和车辆的视距

    Table  6   Apparent distance of LLL night vision equipment to people and vehicles under clear starlight and full moonlight conditions m

    ManVehicle
    Experimental data100.0200.0
    Original model87.0208.0
    Modified model92.14205.60
    下载: 导出CSV
  • [1]

    ROSE A. The sensitivity performance of the human eye on an absolute scale[J]. Journal of the Optical Society of America,1948,38(2):196-208. doi: 10.1364/JOSA.38.000196

    [2]

    DEVRIES H L. The quantum character of light and its bearing upon threshold of vision[J]. Physica,1954,7(7):553-556.

    [3]

    COLTMAN J W, ANDERSON A E. Noise limitations to resolving power in electronic imaging[J]. Proceedings of the IRE,1960,48(5):858-865. doi: 10.1109/JRPROC.1960.287622

    [4]

    SCHAGEN P. Electronic aids to night vision[J]. Electronics and Power,1975,21(7):437. doi: 10.1049/ep.1975.0482

    [5]

    ROSELLF A, WILLSON R H. Basics of detection recognition and identification in clectro-optical formed imagery[J]. International Society for Optics and Photonics, 1973, 33: 107-119.

    [6]

    SCHNITZLER A D. Visual systems for night vision[M]//Photoelectronic Imaging Devices. Boston, MA: Springer US, 1971: 89-108.

    [7]

    RICHARDS E A. Limitations in optical imaging devices at low light levels[J]. Applied Optics,1969,8(10):1999-2005. doi: 10.1364/AO.8.001999

    [8]

    BLACKLER F G. Image intensifiers and night viewing system performance[C]// Electron-Optics/Laser International'82 UK Conference Proceedings. London: Butterworth Scientific Press, 1982: 130-139.

    [9] 邹异松. 成象器件的图象探测特性[J]. 北京工业学院学报,1982,2(1):17-28.

    ZOU Yisong. Image detection characteristics of imaging devices[J]. Journal of Beijing Institute of Technology,1982,2(1):17-28.

    [10] 艾克聪, 周立伟, 曾桂林, 等. 微光夜视系统新的阈值探测理论和视距探测方程研究[J]. 应用光学,2002,23(5):1-6.

    AI Kecong, ZHOU Liwei, ZENG Guilin, et al. Research on the new threshold detection theory and apparent distance detecting equation for low light level imaging system[J]. Journal of Applied Optics,2002,23(5):1-6.

    [11] 刘磊, 常本康. 微光成像系统视距理论公式的修正[J]. 光学学报,2003,23(6):761-765.

    LIU Lei, CHANG Benkang. The revised formula for visual range of low light level imaging system[J]. Acta Optica Sinica,2003,23(6):761-765.

    [12] 张竹平, 李力, 贾星蕊, 等. 微光夜视仪分辨力计算方程的修正[J]. 红外技术,2014,36(11):930-933.

    ZHANG Zhuping, LI Li, JIA Xingrui, et al. Correction on resolution calculation formula for low light level night vision device[J]. Infrared Technology,2014,36(11):930-933.

    [13] 刘松涛, 王博林, 王龙涛. 微光夜视仪的作用距离估算与仿真[J]. 激光与红外,2016,46(4):462-465.

    LIU Songtao, WANG Bolin, WANG Longtao. Estimation and simulation of operation range for low-light-level night vision device[J]. Laser & Infrared,2016,46(4):462-465.

    [14] 金伟其, 张琴, 王霞, 等. 一种改进的直视型微光夜视系统视距模型[J]. 光子学报,2020,49(4):61-70.

    JIN Weiqi, ZHANG Qin, WANG Xia, et al. An improved apparent distance model for direct-viewlow-light-level night vision system[J]. Acta Photonica Sinica,2020,49(4):61-70.

    [15] 蒋先进. 微光电视[M]. 北京: 国防工业出版社, 1984: 389-411.

    JIANG Xianjin. Low-light-level television[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 1984: 389-411.

    [16]

    BELL R L. Noise figure of the MCP image intensifier tube[J]. IEEE Transactions on Electron Devices,1975,22(10):821-829. doi: 10.1109/T-ED.1975.18229

    [17]

    JACOBSON R E. An evaluation of image quality metrics[J]. The Journal of Photographic Science,1995,43(1):7-16. doi: 10.1080/00223638.1995.11738604

    [18]

    BARTEN P G J. Formula for the contrast sensitivity of the human eye[J]. SPIE, 2003, 5294: 231-238.

    [19]

    CAMPBELL F W, ROBSON J G. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings[J]. The Journal of Physiology,1968,197(3):551-566. doi: 10.1113/jphysiol.1968.sp008574

    [20]

    WATANABE A, MORI T, NAGATA S, et al. Spatial sine-wave responses of the human visual system[J]. Vision Research,1968,8(9):1245-1263. doi: 10.1016/0042-6989(68)90031-X

    [21] 刘磊. 激光助视/微光夜视系统视距评估研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2005.

    LIU Lei. Visual range evaluation of LLL night vision system with laser illuminator[D]. Nanjing: Nanjing University of Science and Technology, 2005.

    [22] 向世明, 倪国强. 光电子成像器件原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 1999: 234-235.

    XIANG Shiming, NI Guoqiang. The principle of photoelectronic imaging devices[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 1999: 234-235.

    [23] 白廷柱, 金伟其. 光电成像原理与技术[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2006: 31-51.

    BAI Tingzhu, JIN Weiqi. Principle and technology of photoelectric imaging[M]. Beijing: Beijing Insititute of Technology Press, 2006: 31-51.

    [24] 于超, 张蕾. 南京北郊大气能见度影响因子研究[J]. 三峡生态环境监测,2019,4(1):56-60.

    YU Chao, ZHANG Lei. The influence factors of atmospheric visibility in Nanjing’s northern suburb[J]. Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges,2019,4(1):56-60.

  • 期刊类型引用(2)

    1. 王金凤,徐景德,赵军伟,付小伟. 群智能算法优化PID参数的光电探测自动控制研究. 激光杂志. 2022(07): 44-48 . 百度学术
    2. 郭新胜,韩伟,陈洪彩,赵青林,张楠,彭富伦,寿少峻. 基于动基座自动调平控制策略研究. 应用光学. 2022(04): 618-625 . 本站查看

    其他类型引用(1)

图(10)  /  表(6)
计量
  • 文章访问数:  306
  • HTML全文浏览量:  140
  • PDF下载量:  77
  • 被引次数: 3
出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-02
  • 修回日期:  2023-01-06
  • 网络出版日期:  2023-03-19
  • 刊出日期:  2023-07-14

目录

/

返回文章
返回