光電跟蹤系統(tǒng)論證與設(shè)計

瞿建榮，王小齊，段紅建

(西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西 西安 710065)

引言

在現(xiàn)代武器系統(tǒng)中，已普遍使用光電系統(tǒng)作為目標跟蹤的主要手段，以獲取目標的精確位置，從而實現(xiàn)對目標的精確打擊。當前，光電跟蹤系統(tǒng)一般由成像傳感器(紅外熱像儀和電視攝像機)、激光測距機、光電平臺、視頻跟蹤器和穩(wěn)定跟蹤伺服系統(tǒng)等組成，技術(shù)趨于成熟，完成目標的截獲跟蹤，輸出目標的方位角、俯仰角和斜距離以及跟蹤模式等信息。但由于配置的武器系統(tǒng)不同，用途不同，因此對光電跟蹤系統(tǒng)的要求也就不盡相同。為此，提出在論證與設(shè)計中必然會遇到一些問題[1]，以期為光電系統(tǒng)論證、指標確定、設(shè)計等提供一些具體的參考。

1 光電跟蹤系統(tǒng)的構(gòu)成配置

1.1 傳感器的選擇

光電跟蹤系統(tǒng)中的成像探測器可分為紫外、可見(微光)、紅外3類[2]。紫外探測是利用“太陽光譜盲區(qū)”的紫外波段，通過對空中來襲目標尾焰的探測來發(fā)現(xiàn)并捕獲目標，對空紫外探測背景噪聲極低，對導(dǎo)彈的火焰與尾焰探測較為有利，但對物體輻射的探測較弱，作用距離較近，因此在遠距離武器探測系統(tǒng)中未見使用。激光探測器在光電跟蹤系統(tǒng)中主要用于測距。激光測距機采用1.06 μm的脈沖激光測距形式居多，有5 Hz、12.5 Hz、40 Hz等多種重頻，一般對反導(dǎo)的重頻要求更高些；CO2激光器波長為10.6 μm，處于大氣透射窗口，與長波紅外的波段相匹配，是提高測距能力及發(fā)展的方向?？梢姽馓綔y器系統(tǒng)分白光電視系統(tǒng)和微光電視系統(tǒng)。白光電視系統(tǒng)目前普遍采用1/3′或1/4′CCD器件，但隨著大視場/高分辨要求增強，大面陣的探測器使用逐漸增多。光學(xué)系統(tǒng)以連續(xù)變焦、定焦變倍、多路切換等多種形式并存。雖然微光四代管采用門控電源和低暈圈技術(shù)，能在包括黃昏和拂曉的各種光照條件下工作，但在白天仍然較難控制其光強而容易被損壞，因此在武器火控中主要使用的是白光電視系統(tǒng)。紅外探測系統(tǒng)受能見度的影響小，可全天時使用，因此隨著探測器的發(fā)展得到了廣泛使用。目前基本是中波和長波并存,對于探測尾焰類目標則用中波更有效，在濕度大的地區(qū)則使用短波較好一些。

普遍來說，紅外探測系統(tǒng)比電視系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境要好，但在高濕條件下，電視更有優(yōu)勢，且電視圖像更為直觀，這是兩者通常還同時配置的主要原因。

1.2 光電平臺的構(gòu)成配置

獨立光電跟蹤系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計主要有“T型”和“U型”架式兩種類型，即激光測距機、電視攝像機、紅外熱像儀各自獨立成組合，并分置于光電座俯仰軸的左右兩側(cè)或置于U型架內(nèi)?！癟型”優(yōu)點是加裝簡便，維修調(diào)試方便?！癠型”優(yōu)點是傳感器集中，光軸跨度小。但由于各傳感器獨立而造成了總體體積很難減小，為此，光學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)了“光路融合”的新構(gòu)想，即將電視、紅外、激光3個傳感器共用主鏡和主光路，并用分光、反光鏡將其接收的光信號引至相應(yīng)的各個傳感器上，這樣，裝在光電座上的僅僅是一個光學(xué)頭，克服了三軸分離的缺點，但這種技術(shù)方案由于透過率降低的原因?qū)ψ饔镁嚯x影響較大，且難度大、裝調(diào)復(fù)雜、維修性差，因此沒有被普遍采用。究竟采用什么形式，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求確定，且應(yīng)以最簡單、最可靠、便于系統(tǒng)維護等為準則。若系統(tǒng)對體積要求不是非常高，且光軸合一形式不能真正做到波段融合時，還是應(yīng)以傳統(tǒng)方式為好。

2 核心指標確定的主要因數(shù)

光電跟蹤系統(tǒng)主要用于火控或制導(dǎo)，對應(yīng)于武器系統(tǒng)的作用距離、射擊精度、反應(yīng)時間等要求來分解，光電系統(tǒng)核心指標有作用距離、跟蹤精度、響應(yīng)速度、工作范圍等。

2.1 確定作用距離的主要因數(shù)

光電系統(tǒng)的作用距離是依據(jù)武器最大射擊距離、系統(tǒng)反應(yīng)時間造成的目標飛行距離和射擊到最大距離所需時間造成目標飛行距離等確定。

光電系統(tǒng)根據(jù)作用距離進一步確定其內(nèi)在指標，主要有：視場、能量、靈敏度、分辨率等。而紅外或電視的視場又與系統(tǒng)的目標導(dǎo)引精度、截獲概率、截獲目標最大速度等相關(guān)，激光的束散角及能量又與跟蹤精度相關(guān)。

2.2 確定跟蹤精度的主要因數(shù)

跟蹤精度決定于武器系統(tǒng)的射擊精度要求。

對于火炮系統(tǒng)來說，根據(jù)火炮毀殲概率，結(jié)合火炮的散布精度，推算火力系統(tǒng)精度和火控系統(tǒng)精度，火控系統(tǒng)再分解為目標現(xiàn)在點跟蹤精度和未來點解算精度，光電跟蹤精度實際也就是目標現(xiàn)在點跟蹤精度。

對于導(dǎo)彈系統(tǒng)來說，分為目標跟蹤、導(dǎo)彈跟蹤。目標跟蹤精度與火炮武器系統(tǒng)中的光電跟蹤精度相同。而導(dǎo)彈跟蹤實際是完成測角，與制導(dǎo)方式相關(guān)，對于打了不管的(末尋的)，則跟蹤精度需保證目標進入末尋的探測器的市場內(nèi)；對于全程制導(dǎo)的，則需根據(jù)命中要求(直接命中、毀殲半徑)來確定精度要求，直接命中的由目標外形尺寸和距離決定，精度要求一般非常高；有毀殲半徑的由毀殲半徑和距離決定，相對好一些，但同樣距離越遠則要求越高。

光電系統(tǒng)跟蹤精度主要分為光電跟蹤系統(tǒng)坐標系下的精度、武器系統(tǒng)平臺坐標系下的精度，通常指的是后者。光電跟蹤系統(tǒng)坐標系下的精度較高，主要決定于伺服特性，通?？梢赃_到0.1 mrad以內(nèi)。而武器系統(tǒng)坐標系下的光電跟蹤系統(tǒng)精度主要決定于軸系平行性、探測器的成像延時特性、分辨率、視頻跟蹤解算精度、平臺跟蹤伺服特性、平臺機械特性(正交性、變形等)和數(shù)據(jù)傳輸特性等，目前系統(tǒng)誤差可以達到0.4 mrad。而對于該指標的考核，目前通常采用的是與真值比較的方法，因此將引進一些誤差：真值測量系統(tǒng)的測量誤差、兩者坐標系的標定誤差(通常武器系統(tǒng)與測量系統(tǒng)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到大地坐標系)、時間對準誤差引起的誤差等，所以在數(shù)據(jù)處理時必須進行修正。

2.3 確定響應(yīng)速度的主要因數(shù)

跟蹤平臺的響應(yīng)速度主要為最大調(diào)轉(zhuǎn)速度(加速度)、最大跟蹤速度(加速度)、最小平穩(wěn)跟蹤速度等。最大調(diào)轉(zhuǎn)速度(加速度)是與系統(tǒng)的響應(yīng)時間相關(guān)聯(lián)的，如要求1.5 s實現(xiàn)180°調(diào)轉(zhuǎn)則其最大調(diào)轉(zhuǎn)速度指標不能低于120°/s，并直接決定了跟蹤器的驅(qū)動能力。在最大調(diào)轉(zhuǎn)速度(加速度)滿足情況下，最大跟蹤速度(加速度)對于伺服系統(tǒng)來說是可以很高的，但受到視頻跟蹤器的限制，因此系統(tǒng)的最大跟蹤速度(加速度)不宜過高。最小平穩(wěn)跟蹤速度直接決定著跟蹤精度，因此對跟蹤平臺的摩擦力矩、伺服噪聲、最小解算控制分辨率等需精心控制，目前基本可以實現(xiàn)0.03°/s。

2.4 確定工作范圍的因數(shù)

跟蹤平臺的工作范圍在方位方面主要有有限角工作和周視工作兩大類，俯仰方面通常是有限角工作，方位方面主要是根據(jù)系統(tǒng)對光電系統(tǒng)是否需要周視的要求來確定。有限角工作的最大好處是信號傳輸可以直接用電纜連通實現(xiàn)，而不用滑環(huán)，但最大問題是控制好有限角工作的保護，正常的有限角工作范圍控制有軟件限制、硬件電氣控制和機械保護，軟件限制要滿足系統(tǒng)的最大工作范圍要求，硬件電氣控制是對軟件限制失效后的保護，機械保護是最后防護。機械保護的位置(角度)遠大于軟件限制和硬件限位，而且要具有很高的機械剛度，能夠承受伺服機構(gòu)的高速大轉(zhuǎn)動慣量的剛性撞擊。另外對于有限角工作的難題是如何實現(xiàn)高速運動與接近工作范圍極限角度時的減速制動的合理控制，且保證動態(tài)高速指標的實現(xiàn)。

3 根據(jù)核心指標對光電系統(tǒng)內(nèi)部指標的考慮因數(shù)

3.1 與作用距離相關(guān)的指標

3.1.1 成像傳感器視場

除了需考慮與系統(tǒng)的目標導(dǎo)引精度、截獲概率、截獲目標最大速度、搜索范圍等相關(guān)因數(shù)外，主要考慮的是保證在最大作用距離時成像的目標大小滿足人員觀察或視頻跟蹤器自動跟蹤的要求，其決定了最小可跟蹤目標的大小。

3.1.2 成像傳感器靈敏度

對電視和紅外，除了分辨率，另外一個重要指標就是目標成像對比度，該指標主要由光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)與探測器參數(shù)決定。主要考慮的是保證在最大作用距離時，目標經(jīng)過大氣傳輸后提供的成像目標對比度滿足人員觀察或視頻跟蹤器自動跟蹤的要求，它決定了最小可跟蹤對比度，目前對成像傳感器輸出的目標圖像最小對比度的基本要求是5%。

3.1.3 視頻跟蹤器的主要性能因數(shù)

視頻跟蹤器主要涉及多路視頻同時處理能力、最小可跟蹤對比度、最小可跟蹤目標大小、最大可跟蹤目標速度、解算分辨率等。多路視頻同時處理能力一般要求為兩路，即紅外熱像儀和電視攝像機的視頻；最小可跟蹤對比度主要是考慮信號噪聲基本水平，目前基本都定為3%；最小可跟蹤目標大小主要與目標截獲虛警率和反應(yīng)時間等指標相關(guān)，對視頻跟蹤器本身可以做到1個像元的跟蹤。最大可跟蹤目標速度主要與視頻信號處理區(qū)域范圍有關(guān)，原則是確保2個視頻場之間目標移動不超出處理區(qū)域，若跟蹤處理區(qū)域為視場的1/X，則最大可跟蹤目標速度為25/X倍視場；雖然視頻解算跟蹤精度與跟蹤算法密切相關(guān)，但解算分辨率實際更是一個根本性決定因數(shù)，同時它需與成像傳感器的分辨率匹配。

3.1.4 激光測距機主要性能因數(shù)

激光測距能力主要涉及測距距離、測距精度、重復(fù)頻率、工作時間、動態(tài)回波率等。測距距離由跟蹤距離來確定，決定于激光發(fā)射功率、接收靈敏度、光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等設(shè)計指標；測距精度通常是由其分辨率決定的，目前通常指標為5 m；重復(fù)頻率決定于系統(tǒng)火控解算的精度要求，決定于激光充/放電能力和冷卻散熱能力，對于火控來說，目前最常用的是12.5 Hz；工作時間主要是根據(jù)作戰(zhàn)時連續(xù)測距的要求和批次間隔要求等確定，同樣主要與激光充/放電能力和冷卻散熱能力相關(guān),對于作用距離為15 km的系統(tǒng)來說，連續(xù)工作時間和間隔時間都定為90 s是合理的；動態(tài)回波率實際是一個系統(tǒng)指標，它與系統(tǒng)跟蹤的系統(tǒng)誤差、隨機誤差、軸系誤差及激光的束散角(有效)等直接相關(guān)，通常激光回波率是根據(jù)火控解算精度要求提出的，在跟蹤精度基本確定情況下，可變的也就是束散角，由此也就決定了束散角，而束散角又與激光測程直接相關(guān)，因此對激光動態(tài)回波率與跟蹤指標等需綜合考慮，而根據(jù)現(xiàn)代技術(shù)水平實現(xiàn)80%的動態(tài)回波率是有保證的。

3.2 與跟蹤精度相關(guān)的指標

光電跟蹤系統(tǒng)由光電探測器、視頻跟蹤器、跟蹤伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈等功能部分組成，精度也就與各個環(huán)節(jié)相關(guān)，跟蹤精度通常分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差。根據(jù)光電系統(tǒng)跟蹤主要涉及的環(huán)節(jié)分析，其系統(tǒng)誤差源主要包括：光電系統(tǒng)的光軸固定誤差(0.2 mrad)、光軸漂移誤差(0.15 mrad溫度變化±10°)、視頻跟蹤器解算誤差、光電軸對準誤差(視頻跟蹤器最小解算分辨率的一半)、變焦(變視場)的軸跳誤差(0.1 mrad)、機械正交誤差(0.1 mrad)、伺服系統(tǒng)的不靈敏區(qū)誤差(0.1 mrad)、伺服系統(tǒng)零點漂移誤差、動態(tài)滯后誤差(0.1 mrad)[3]、旋變精度誤差(0.1 mrad)、伺服系統(tǒng)噪聲誤差、伺服系統(tǒng)量化誤差、穩(wěn)定跟蹤平臺結(jié)構(gòu)變形誤差(0.05 mrad)、穩(wěn)態(tài)風(fēng)力矩誤差等(0.1 mrad)。隨機誤差源主要包括：視頻跟蹤器解算隨機誤差(一般按2像元計算)、軸承的顫動誤差(0.05 mrad)、陣風(fēng)引起的誤差(0.2 mrad)、載體擾動引起的誤差(0.05 mrad)。

以上論述的是相對于自身光電平臺坐標系下的精度，對系統(tǒng)來說，還有坐標系的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸延時等因數(shù)。

3.3 與響應(yīng)速度相關(guān)的指標

3.3.1 最大調(diào)轉(zhuǎn)速度(加速度)

根據(jù)該項技術(shù)指標以及伺服執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量和靜阻力矩來確定執(zhí)行電機的最大功率(最大堵轉(zhuǎn)力矩)，工程中一定要有必要的功率儲備。

3.3.2 最大跟蹤速度(加速度)

該指標通常是對伺服系統(tǒng)來說的，而且是在保證跟蹤精度情況下的技術(shù)指標，因此，必須由伺服控制系統(tǒng)的總體性能確定。

3.3.3 最小平穩(wěn)跟蹤速度

即伺服控制系統(tǒng)的最小誤差響應(yīng)角速度，它由伺服控制系統(tǒng)的低速性能決定，主要取決于速度反饋測量器件的精度，控制信號精度、伺服機構(gòu)的死區(qū)和非線性特性也是決定該項性能的因素。

3.3.4 最大可跟蹤目標速度

受制于視頻跟蹤器的目標解算速度。通常，在伺服控制系統(tǒng)初次響應(yīng)視頻跟蹤器給出的目標相對于光軸的誤差過程中，目標運動速度較大；但在跟蹤運動目標的過程中，目標運動速度相對較小。

3.5 其他相關(guān)的指標

3.5.1 同步時統(tǒng)規(guī)范

系統(tǒng)工作可以分為同步和異步，一般對于數(shù)據(jù)交換率比較低的采用異步工作方式，如手動控制信號的傳輸?shù)?；對于?shù)據(jù)交換頻繁且周期性很強的采用同步工作方式，以便于減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却?、沖突、干擾等。光電系統(tǒng)圖像頻率是50 Hz，傳統(tǒng)上現(xiàn)代系統(tǒng)基本也都采用的是50 Hz的同步時序，一般來說主要是該同步下的數(shù)據(jù)交換率夠用，再者不用建立圖像傳感器處理、顯示的新標準，同時可以保證多個成像傳感器的同步成像，消除激光發(fā)射時的干擾等。

3.5.2 接口數(shù)傳規(guī)范

數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范目前基本都為“總線”通信方式，串行總線通信基本是點對點之間采用，與系統(tǒng)其他單元間關(guān)聯(lián)性很少；并行總線通常是數(shù)據(jù)交換量大且面向所有相關(guān)聯(lián)的單元，可以使數(shù)據(jù)共享，且便于數(shù)據(jù)記錄和系統(tǒng)診斷。

3.5.3 安裝要求

光電系統(tǒng)是系統(tǒng)的一個重要組成部分，前面兩條描述的是電氣通信關(guān)系，另外，與系統(tǒng)必然有直接的機械接口關(guān)系，而機械接口最主要的是安裝接口平面之間的平面度要求，他涉及安裝引起變形對光軸的影響，此與光電系統(tǒng)剛度直接相關(guān)；平面度的好壞還涉及不同工作角度時與系統(tǒng)軸系之間的偏差一致性問題，在平面度較差時必須采用不同角度修正的方法來保證系統(tǒng)精度。

3.5.4 體積與質(zhì)量

實際上在傳感器與系統(tǒng)構(gòu)成配置確定后，體積與質(zhì)量也就基本確定。將傳感器與光電平臺緊密結(jié)合設(shè)計時，可以適當減小體積，但可能需與可維性、單體獨立性等方面綜合考慮。選用不同的材料對質(zhì)量的影響較大，而考慮振動與沖擊條件更是影響光電平臺的材料選擇的重要因數(shù)。

4 與系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的技術(shù)

4.1 導(dǎo)引截獲

光電系統(tǒng)由于視場較小，因此一般需要搜索導(dǎo)引才能觀察目標，尤其是對空中的高速目標且無參考物的情況。導(dǎo)引最核心的問題是導(dǎo)引精度，由搜索系統(tǒng)本身輸出的精度、坐標系間標定誤差、時間因數(shù)等決定能否導(dǎo)引到光電系統(tǒng)的視場內(nèi)。因此光電系統(tǒng)的視場指標是與導(dǎo)引精度相關(guān)聯(lián)的，另外就是截獲概率指標同樣決定了視場。一般來說光電系統(tǒng)的視場是搜索系統(tǒng)輸出精度的3σ，可保證導(dǎo)引截獲80%的概率。

導(dǎo)引指令發(fā)出時刻與光電導(dǎo)引到位時刻，由于涉及到機械運動，因此一般間隔了較長時間，在精度達到要求情況下，雖然目標導(dǎo)引進入了視場，但由于目標是高速運動的，往往是導(dǎo)引在視場邊緣，因此從截獲轉(zhuǎn)為跟蹤需要合理控制，否則容易甩掉目標。目標在圖像邊緣，則表明角誤差較大，若直接用該角誤差控制伺服驅(qū)動平臺，將引起平臺的高速運動，而圖像跟蹤的視頻跟蹤器受跟蹤波門的大小限制，限定了其最大跟蹤速度，因此若平臺高速運動超出了其限制時，會將目標甩出視場。由此在光電截獲轉(zhuǎn)跟蹤時，必須應(yīng)使穩(wěn)定跟蹤器截獲轉(zhuǎn)跟蹤時的速度與視頻跟蹤器的最大可跟蹤速度相匹配，才能保證其平穩(wěn)過渡。

4.2 軸系關(guān)系

在武器系統(tǒng)中，除了光電跟蹤系統(tǒng)的光電軸外主要還有武器軸(火炮或?qū)?、雷達(搜索、跟蹤)、制導(dǎo)系統(tǒng)光電軸等。光電系統(tǒng)與火炮軸的平行性是為保證高的毀殲概率；光電系統(tǒng)與搜索雷達軸的平行性是為提高導(dǎo)引截獲概率；光電跟蹤系統(tǒng)與制導(dǎo)系統(tǒng)軸系的平行性是為保證彈目的測角精度。

光電系統(tǒng)與這些基本分屬于不同的平臺，為保證各軸系在各個位置的平行性，首先需保證各個系統(tǒng)的安裝基面平行(各自基面的平面度更是基本的要求)，否則很難保證軸系的一致性；其次，是各軸系平行性一致后，將各系統(tǒng)的伺服零位復(fù)位到一致，從而實現(xiàn)控制關(guān)系的一致。

軸系測量的方法較多[4-5]，而對于大型武器系統(tǒng)來說，由于其跨度較大，因此靶板法是常用的方法，一般靶板的距離較遠，靶板上設(shè)定距離的偏差和產(chǎn)品實際的安裝偏差不會帶來嚴重影響，如靶板距離產(chǎn)品100 m，若兩者瞄準實際造成的偏差為10 mm，則引起平行性誤差0.1 mrad。但靶板安置的高低要注意，一般武器系統(tǒng)較高、靶板不高，應(yīng)使其與產(chǎn)品的高低盡量一致，否則高低差將引起大的誤差。

在考核精度時，產(chǎn)品方位和高低軸需與真值測量系統(tǒng)的標定一致，雖然軸系是平行的，但若用基準軸標定而考核電視和紅外時，或用電視軸標定而考核紅外時，或用紅外軸標定而考核電視時，則可能帶來誤差。其主要原因是標定距離不會太遠，軸系間的距離(單體產(chǎn)品的距離)相對較大(通常都在幾十厘米)，因此其夾角會帶入系統(tǒng)誤差，最好的辦法是考核什么就用什么標定。

4.3 系統(tǒng)的電磁兼容問題

紅外和電視屬被動工作方式，機電器件不多且功率較小，因此產(chǎn)生的輻射不多，即對外的主動干擾很小，主要是提高自身的抗干擾能力，但在系統(tǒng)上往往光電系統(tǒng)的圖像上就能反映出受干擾，其主要原因是紅外和電視視頻信號是弱小信號，很容易受到干擾。主要解決措施是光電系統(tǒng)內(nèi)部的信號地與機殼地要分開、信號傳輸形式采用多層屏蔽電纜、電纜接插件屏蔽層可靠連接、系統(tǒng)可靠接地等。激光和伺服系統(tǒng)除了提高自身的抗干擾能力外，更主要的是降低輻射。激光產(chǎn)品由于發(fā)射的功率較大且發(fā)射窗口不能屏蔽，因此對外部的輻射較大，要達標主要靠降低功率和減少工作時間。光電平臺伺服系統(tǒng)中采用的機電器件功率較大，因此必須對其采取較好的屏蔽措施才能減少輻射，尤其是動密封環(huán)節(jié)，而且平臺在有限角工作方式下轉(zhuǎn)動方向?qū)崿F(xiàn)反轉(zhuǎn)時電機功率更大，從而產(chǎn)生的輻射更多，而此動態(tài)環(huán)節(jié)很難處理，因此必須要求電機符合電磁輻射要求。

4.4 信息交互

現(xiàn)代系統(tǒng)信息交換的主要方式是總線形式[6]，有同步和異步之分。同步方式一般都是分時的，時間關(guān)系是確定的，數(shù)據(jù)流量大的情況較適合；異步方式一般是競爭上網(wǎng)的，時間要求不嚴或通信數(shù)據(jù)不多情況下較適合。無論是同步還是異步方式，對于光電跟蹤系統(tǒng)來說，主要需考慮視頻跟蹤器的圖像處理時間與跟蹤平臺控制執(zhí)行時間的順序關(guān)系，對整個跟蹤時延的影響，也就是對跟蹤精度的影響(在與真值比較中有直接關(guān)系)。另外，就是要盡量保證激光的發(fā)射是在圖像的消隱期，降低激光發(fā)射對圖像的干擾。

同步的影響。因為光電系統(tǒng)的同步都是直接作用于圖像掃描系統(tǒng)的，也就是直接控制成像傳感器的行掃描和幀掃描，所以對同步系統(tǒng)的精度要求比較高，由此對外同步的精度需要引起足夠重視，否則可能會引起圖像的抖動等現(xiàn)象。再者，由于系統(tǒng)的同步是同時送往很多單元的，因此要注意其傳輸?shù)钠焚|(zhì)，在系統(tǒng)論證時也需得到保障。

4.5 測距選通

目標背景可能不完全透空或有云層等，則激光測距時會有多目標回波問題，若系統(tǒng)具有多個目標距離處理能力，則激光測距機直接輸出多目標的距離值即可；若只要求激光測距機輸出一個距離值時，則希望是一個準確的值。在有搜索雷達導(dǎo)引情況下，搜索雷達將會同時送出距離值，此時激光測距機可將此值作為距離選通門限，準確得到目標距離，并在后續(xù)跟蹤時激光測距機將延續(xù)其航路進行選通測距。當采用其他無距離導(dǎo)引時，激光測距機需自行采用變門限的方法，根據(jù)目標的建航信息進行距離選通。距離選通可以克服其他干擾，因此一般需要具備該項功能，但對于不同目標其航路有較大的差別，所以距離自動選通的方法不易通用，對應(yīng)的目標類型應(yīng)有明確的要求。

4.6 截獲概率

截獲概率是指目標導(dǎo)引到光電傳感器視場內(nèi)，光電系統(tǒng)成功捕獲目標并穩(wěn)定跟蹤的概率。截獲是在最大跟蹤距離以遠進行的，因此光電系統(tǒng)的實際作用距離要比最大跟蹤距離要大，這要求設(shè)計時需留有足夠的余量。

目標捕獲時，跟蹤平臺的控制算法和視頻跟蹤器的算法都不同于穩(wěn)定跟蹤時的算法，因為在捕獲開始時，尚未進入跟蹤狀態(tài)，因此視頻跟蹤器主要是根據(jù)多場視頻之間的目標相對關(guān)系來判斷是否為目標；而當確定為目標后，由于目標的位置可能偏離視場中心較大，引導(dǎo)跟蹤平臺快速運動時將造成目標在視場內(nèi)的快速運動，容易超出視場從而丟失目標，因此穩(wěn)定跟蹤平臺截獲轉(zhuǎn)跟蹤時的速度與視頻跟蹤器的最大可跟蹤速度必須匹配，同時需考慮穩(wěn)定跟蹤平臺的截獲流程，即跟蹤平臺在調(diào)轉(zhuǎn)到什么位置時向視頻跟蹤器發(fā)出捕獲指令是合適的，這些對提高光電系統(tǒng)自動截獲概率是比較重要的。

4.7 抗干擾

目前對光電系統(tǒng)提出抗干擾能力要求的不多，因此在設(shè)計時一般也不予考慮，但該問題必須重視，戰(zhàn)場上的環(huán)境不會像現(xiàn)在考核時那樣干凈。對光電系統(tǒng)來說干擾主要來自于圖像中目標被干擾，常見的是視場中突然出現(xiàn)其他物體、空中目標穿云、低空飛行時的時隱時現(xiàn)、地面目標的被遮擋、目標施放干擾彈、自身武器系統(tǒng)發(fā)射武器時的焰霧影響等，目前主要就是記憶跟蹤，我們應(yīng)該從光譜處理、目標識別算法、目標時間延續(xù)性等多方面考慮來解決該問題，以便將來在戰(zhàn)場環(huán)境下可靠的工作。

5 結(jié)束語

以上論述的主要為一些論證與設(shè)計中應(yīng)考慮的一些原則和內(nèi)在及外部的因數(shù)，未涉及具體的設(shè)計細節(jié)，在具體設(shè)計中需根據(jù)系統(tǒng)的總體要求再實現(xiàn)細化和量化，反復(fù)討論與設(shè)計核準，才能最終確定指標。

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