論一種機載光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)照射精度的測量方法

孫 強，吳 輝，宋 敏，馮 婕，袁 博，呂 祥（.西安應用光學研究所，70065；.西安飛行自動控制研究所，70065）

論一種機載光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)照射精度的測量方法

孫 強1，吳 輝1，宋 敏2，馮 婕1，袁 博1，呂 祥1
（1.西安應用光學研究所，710065；2.西安飛行自動控制研究所，710065）

本文采用成像法對機載光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的照射精度進行測量，用光斑監(jiān)測設備對目標靶和照射光斑進行攝像監(jiān)測。對攝取的視頻圖像中，激光光斑中心與目標靶十字中心點的偏離進行處理，統(tǒng)計計算得到照射過程中的照射精度。

照射精度測量；成像法；光斑著靶分布

1　照射精度的定義和誤差分析

照射精度是作為機載光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)的重要指標，從使用角度出發(fā)，主要考慮最遠作用距離上對規(guī)定尺寸的目標進行瞄準、照射，必須有一定概率的照射點（光斑中心）落在目標上（一般取概率不低于90%）。照射誤差由固定誤差和隨機誤差兩部分構成。設固定誤差為零，即可得到照射精度。

如圖1所示，將光斑中心隨機著靶分布按二維正態(tài)分布處理，且兩個方向分布的標準差相等，則單方向上的光斑著靶概率P可以用如下公式表示：

式中：

P-光斑著靶概率；

Δx-固定誤差；

a-靶寬的二分之一，一般靶寬2.3，單位米。

圖1　單方向上的光斑著靶概率分布示意

圖2　激光光斑偏差角示意圖

式中：

2　照射精度的測量原理和實施方法

采用成像法測量照射精度，圖3為成像測量法示意圖。即在照射精度試驗中，用光斑監(jiān)測設備對目標靶和照射光斑進行攝像監(jiān)測。對攝取的視頻圖像中，激光光斑中心與目標靶十字中心點的偏離進行處理，統(tǒng)計計算得到一次照射過程的照射精度。

圖3　成像測量法示意圖

在測量過程中照射誤差是穩(wěn)瞄系統(tǒng)一次照射（一組照射）過程中激光光斑中心與目標靶十字中心點的偏離誤差。激光光斑偏差量的示意圖如圖4所示。

圖4　激光光斑偏差量示意圖

激光光斑偏差量可以通過圖像成像方法，利用圖像二維平面上的距離測量來實現(xiàn)。以圖像上目標靶十字中心點為原點，以圖像面水平方向為軸，垂直方向為軸建立直角坐標系，在一次照射（一組照射）過程中第 幀/場激光光斑中心點的圖像坐標為，則極坐標偏差量用圖像距離量可以用如下公式表示：

式中：

將公式（3）用視場角來表示，也就是激光光斑與目標靶十字中心點之間的偏差角度，稱為激光光斑偏差角。激光光斑偏差角是在-90°＜＜+90°范圍內的角度值。

圖3為成像測量法示意圖。如圖所示目標靶十字的位置是固定的；激光光斑的位置是不斷變化的，假設測量誤差足夠小，可以忽略不計，則對于測量攝像機和穩(wěn)瞄系統(tǒng)而言，激光光斑偏差量是同一值，區(qū)別在于兩種設備相對于目標靶的距離不同，傳感器的空間分辨率不同，顯然對應的激光光斑偏差角不同。激光光斑測量偏差角可以用如下公式表示：

式中：

式中：

式中：

式中：

式中：

3　總結

本文通過光斑監(jiān)測設備對目標靶和照射光斑進行攝像監(jiān)測，對獲得的圖像進行數(shù)據統(tǒng)計處理，從而實現(xiàn)了對照射精度進行測量，取得了較好的效果。

［1］王家琪，金光，顏昌翔.機載光電測量設備的目標定位誤差分析［J］.光學精密工程，2005，13（2）：105-116.

［2］王小鵬，紀明.光電系統(tǒng)工程概念設計與思考［J］.應用光學，2007 32 （6），31-33.

［3］谷素梅.大型光學慣性穩(wěn)定跟蹤儀器穩(wěn)像精度測試系統(tǒng)原理方案探討.應用光學，1998，19（6），5-8.

［4］羅先和.光電檢測技術［M］..北京：航空航天大學出版社，1995.

A method for measuring the radiation accuracy of airborne electro optical stabilization system

Sun Qiang1，Wu Hui1，Song Min2，F(xiàn)eng Jie1，Yuan Bo1，Lv Xiang1
（1.Xi’an Institute of Applied Optics 710065；2.Xi’an Fight Automatic Control Research Institute，710065）

The imaging method is used to measure the accuracy of the airborne electro-optical stabilization system，monitoring the target and the illumination spot by the spot monitoring equipment.In video images，the deviation of the center of the laser spot and the center of the cross center of the target is processed， the accuracy of the radiation is calculated by the statistical calculation.

exposure measurement；spot target distribution；imaging method