瞄准线获取装置中cmos相机的设计

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1、11课题研究的目的和意义第一章引言近几年，随着高新技术的广泛应用，我国火控技术的研究有了很大的进展，但在发现目标、反应时间、酋发命中率等方面还有待提高，尤其是对于处于复杂战斗条件下的车载武器来说，必须具备高度的稳定性和精密性。火炮由于系统受到特殊使用环境的影响，可能导致它的光轴发生变化，这会直接影口向火炮的瞄准精度。因此，需要利用瞄准线获取装置对火控系统的瞄准精度进行测试Ⅲ。瞄准线获取装置的主要作用是对目标图像进行获取。传统的瞄准线获取装置采用的是的CCD相机采集图像，配台后端的图像处理部分进行必要地图像处理，最后通过图像采集

2、卡传给Pc机进行显示和存储。通过在实际环境中多次应用，这种方式渐渐地显现出了它的弊端：1)图像传感器部分需要改进。凭借着低功耗、低成本、高度的片上集成等优势，CMOS图像传感器己逐渐代替CCD图像传感器成为了应用的主流，具有高性能的CMOS图像传感器也开始进入军事、视频监控、医疗仪器等领域。在本设计中，把图像传感器替换为CMOS会使图像采集部分变得灵敏度更高、动态范围更大、成本更低。2)PC机结构复杂，体积相对庞大．而且要在PC机上安装采集卡和驱动程序，由多个部件组成的系统也造成了操作和携带上的不便。所以瞄准线获取装置的一体化

3、、小型化也是优化的主要方向。新一代CMOS相机的设计，由于采用了高集成度单芯片的CMOS图像传感器、在相机内部集成图像处理单元以及以太网接口芯片，使得瞄准线获取装置在保证图像质量的前提下．将一套复杂的系统改进成了体积比较小的一体化相机。由这个相机采集并直接传输给带有网口的计算机即可实现瞄准线获取的功能。2瞄准系统测试技术的发展现状随着瞄准镜在战车、高炮、坦克等装备中的广泛应用，瞄准系统的测试技术也有了较大的提高。尤其是伴随着激光测距机、传感器等光电设备的应用，进一步改善了火炮瞄准轴轴线的稳定性”1。到目前为止，性能比较先进的武

4、器装备都已经配备了自动测试与校准设备。这些设各大大增强了武器装备的射击首发命中率和攻击力．也使得火炮瞄准系统的性能指标有所提升。比如法国的霍特导弹．在它的稳瞄具内部集成了一套光轴校准系统，可以对瞄准镜和其他设备进行自动梭准。美国的阿帕奇直升机也可以实现瞄准具与激光指示器的光轴自动校准。虽然我国的瞄准系统在近几年的发展比较迅速．但是在射击首发命中率、快速捕获等方面的性能指标还有待提高t所以瞄准系统的测试技术也显得越来越重要，它能够保证火炮瞄准系统的瞄准轴轴线与炮口轴线的平行性，极大地提高了武器的瞄准精度和各项性能指标。13CMO

5、S图像传感器的发展现状CMOS图像传感器诞生于上世纪60年代末．这种图像传感器器件可咀将光敏像元、放大器、模数转换器、数字信号处理部分和接口电路集成在一片硅片上面。这种结构使它的制造工艺比较容易、成品率高而且造价低廉。早期的CMOS器件的像素结构是无源的．称之为无源像敏单元。像敏单元内的主要元件是光敏元件和寻址开关，并没有把放大器等电路放到其中，因此一直无法解决成像质量差、啊应速度慢等问题，所以只局限于应用在对图像质量要求较低的场台。到了二十世纪九十年代初，像敏单元发展为有源结构，在原有器件的基础上．还集成了放大器和转换处理电

6、路，实现了单芯片成缘系统。这使它在动态范围和灵敏度等方面得到了～定的提升，呈现出了更为强劲的发展势头。在空间探测和导航领域．CMOS图像传感器所具备的优势体现得更为明显，由于不需要复杂的驱动电路、体积和功耗相对来说比较小、容易开发．这对于使用电池供电的设备来说有着无与伦比的优势。更重要的是CMOS图像传感器在芯片的集成度方面有着非常高的潜力，它可以在一个芯片上集成多个功能模块，实现图像处理的一些基本功能t如图像压缩、色彩编码和图像稳定等．这为需要较复杂图像处理功能的设备带来了设计上的简化on叫”。近年来国内外都非常重视对CMO

7、S技术的研宄，在国内，虽然处于一个刚起步的阶段，但是已经取得了良好的成绩。2005年，中科院半导体研宄所采用CMOS技术研制了光接收机：2009年，广州的大恒图像也研制了一系列CMOS产品，其分辨率为640x480时帧频可达45fps，而且可以利用编程来控制其增益和亮度等参数。但是，无论是从CMOS图像传感器的种类还是性能上来说，国内都处于一个相对落后的水平，很多摄像设备还是要通过进口来满足需要。目前国外对CMOS图像传感器的应用比较多．各公司己研制出多种CMOS产品以适应在不同领域的应用。比较有代表性的是美国豪威公司、意法半

8、导体。在2007年，美国豪威公司推出了CMOS图像传感器0V7680，其非线性镜头移动技术在很大程度上缩短了镜头与传感器之间的距离，在保证了图像效果和相机功能的基础上，使得整个相机模组仅有3MM的高度。并且该图像传感器具备着成本低、噪声小、动态范围广等优点¨叶”。14本文主要