光电平台新型隔振机构设计

    近年来，世界局部地区发生了几场战争，人们称之为“信息化条件下局部战争”，所谓“信息化条件”是指通过使用现代化高新技术武器装备准确获取战场信息，实现快速侦察与精确打击。动载体光电平台已成为现代战争中不可或缺的侦察武器装备，它集成了可见光成像系统、红外热像仪、激光测距机/指示器等不同光谱波段光学传感器。广泛用于飞机、舰船、车辆等动载体上，通过远距离无线电链路数据传输，将侦察结果回传给后方的控制情报站，实现对战场的准确指挥［1］。光电平台属于高精密武器装备，实践证明，由于载体的姿态变化、风阻及动力装置等引起的振动会对其光电传感器的可靠性产生严重影响。关于抑制光电平台成像模糊和提高稳定精度的研究已有很多，一般是通过动态补偿的方式来降低振动的影响，例如采用图像处理技术还原原始图像、优化控制算法及设计精确控制系统稳定光轴等，但仍然存在着较大的误差，无法满足军事需要。

    针对二轴四框架动载体光电平台，设计了一种新型隔振机构，通过对两种金属橡胶隔振器进行巧妙的结构设计及合理的布局，实现了“三向等刚度”无角位移隔振。动态测角系统测试结果显示，安装新型隔振机构的光电平台满足使用精度要求，从根本上解决了振动影响动载体光电平台工作精度的问题，为我国在相关领域的研究提供了理论依据。

    1 振动对成像质量影响分析

    光电平台在动载体上摄像或在静载体上摄取动态目标时，摄像机的成像靶面上会产生相应的像移，导致成像模糊。根据光学成像理论，图像模糊程度可按下式进行评价:

δ = ∫tVdt

    式中: δ——— 像移量，δ 越大，图像越模糊;

    V——— 像移的速度;

    t——— 快门反应时间。

    像移速度 V 主要是由动载体的振动所引起的，振动愈剧烈，V 愈大，成像愈模糊，可见隔离动载体的振动有利于提高光电平台的成像质量。还有学者对振动对成像质量的影响进行了量化分析，把振动在惯性坐标系下进行分解，即沿3 个惯性坐标轴的平动和绕3 个惯性坐标轴的转动，这些运动使被摄取的物点在曝光成像过程中，成像在航空相机焦面的不同位置上，这种光学影像的相对位移会使像质下降。分别计算［2］出各种振动情况下像在焦面上的相对位移，计算结果显示，当光学系统的焦距为 0． 3 m，物距为 3 000 m 时，振幅30″ 的角振动产生的像移是振幅为 1 mm 线振动产生像移的 436 倍。振动所引起的像质变化，角振动大于线振动，尤其是在垂直于光轴的平面内的角振动对像质的影响最为严重［3］。