动基座潜望式仪器瞄准线稳定时像倾斜的特性分析

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1、第2卷第2期光学与光电技术Vol.2,No.22004年4月OPTICS&OPTOELECTRONICTECHNOLOGYApril2004文章编号1672-3392(2004)02-13-05动基座潜望式仪器瞄准线稳定时像倾斜的特性分析廖佳锋张坤石（华中光电技术研究所武汉430073）摘要潜望式仪器在动基座上实现瞄准线稳定时，会存在较明显的像倾斜。推导了动基座潜望式仪器瞄准线稳定时产生的像倾斜公式，分析了像倾斜的特性，得出了几点有意义的结论。提供了消除像倾斜的参数，为实现运动平台潜望式仪器图像稳定提供了一种途径。关键词潜望式仪器；瞄准线稳定；图像稳定；图像

2、倾斜中图分类号TN942.2文献标识码A绕Xc轴转动；纵摇P：绕Yc轴转动。1引言(3)仪器坐标系OXYZ它是与仪器固结的坐标系，原点O设在仪器上反潜望式仪器是指其头部设置俯仰扫描反射镜射镜的转动中心点，OXZ平面在仪器的观察面（子（或反射棱镜）的系统。在这类仪器的使用实践中午面）内，OXY平面与甲板坐标系的OXcYc平面重发现，在动基座上实现瞄准线稳定时，会存在较明合，以垂直仪器竖轴向外为X轴正向，与仪器竖轴重显的像倾斜现象，即图像未实现稳定。这种不稳定合向上为Z轴正向，Y轴正向符合右手螺旋定则。它会给配备光电传感器的现代潜望式仪器带来很大与甲板坐标系的关

3、系仅是多一项绕竖直轴的转角，该的技术问题。所以研究这种不稳定现象的机理，揭X轴正向相对于Xc轴正向的夹角x的正负按右手螺示其影响因素和规律，是进一步解决这一技术问题旋定则确定。当仪器随着甲板一起摇摆时，可以认为的前提。是绕X轴、Y轴分别旋转α、β。2坐标系设定与关系式2.1坐标系的设定在图1中：(1)舰体地平坐标系OX0Y0Z0：以水平的指向舰艏方向为X0轴的正向，水平图1三坐标系的相互关系（俯视）指向左舷方向为Y0轴的正向，铅垂向上为Z0轴的Fig.1Relationshipsamongthreecoordinatesystems(topview)正向，X

4、0Y0Z0的正向符合右手螺旋定则。2.2符号定义与坐标转换关系式(2)甲板坐标系OXcYcZc:甲板坐标系与舰体固联，随着舰体运动而运(1)符号定义动，其OXcZc平面在舰艇的艏艉面内，OXcYc平面P—舰艇纵摇角平行于舰艇甲板平面。当没有摇摆时，甲板坐标系R—舰艇横摇角与以上设定的地平坐标系重合。XcYcZc的正向符合α—纵横摇角在仪器坐标系X轴（子午面内）右手螺旋定则。当摇摆时，摇摆角的正负按右手螺的投影旋定则确定。其中，艏摇A：绕Zc轴转动；横摇R：收稿日期2003-12-04；修改稿日期2004-02-04作者简介廖佳锋（1977-），男。华中光电技

5、术研究所研究生。主要从事图像稳定技术研究。14光学与光电技术第2卷β—纵横摇角在仪器坐标系Y轴（弧矢面内）3.1“瞄准线向量”和“像倾斜向量”的投影光学系统的瞄准线是指分划板十字线的中心h—高度角（在水平面以上为正）与物镜后主点的连线。而所谓瞄准线稳定是指在仪x—舷角，X轴正向相对于Xc轴正向夹角器随舰艇甲板摇摆的情况下，在舰体地平坐标系中Df—补偿的方位角Dh—补偿的高度角此瞄准线在物方的投射线指向不变。设A为舰艇甲Dq—像倾斜角（指相对于分划线的相对倾斜）板不摇摆的情况下此瞄准线在物方的投射线，此时N—反射镜的法线向量要求瞄准线稳定是指：在仪器随舰艇甲板

6、摇摆的情M—反射镜的作用矩阵况下，A¢始终与仪器十字线中心重合。故将A定(2)坐标转换关系沿某轴转动一负向的转角时，动坐标向静坐标义为初始瞄准线向量。在此定义B为像倾斜向量，的转换关系矩阵：该向量与A向量垂直，并位于初始观察面内（OXZé100ùS=ê0cos（-a）-sin（-a）ú面）。在此条件下有：-oxêúêë0sin（-a）cos（-a）úûé-coshùêúA=0(6)êúé100ùêú(1)êë-sinhúû=0cosasinaêúêë0-sinacosaúûé-sinhùêúB=0(7)écos（-b）0sin（-b）ùêúS=ê010úêë

7、coshúû-oyêúêë-sin（-b）0cos（-b）úûé-sinh0coshùêúécosb0-sinbùM=ê010ú(8)=ê010ú(2)êëcosh0sinhúûêúêësinb0cosbúûécos（-Df）-sin（-Df）0ùêúS=sin（-Df）cos（-Df）0-ozêúêë001úûécosDfsinDf0ù=ê-sinDfcosDf0ú(3)êúêë001úû图2仪器坐标系与向量设定(摇摆前)Fig.2Settinginstrumentcoordinateandvectors(beforeswing)仪器坐标系与甲板坐标系的关

8、系矩阵：éXùécosxsinx0ùéXcù3.2求