機載紅外行掃儀它機試飛技術(shù)

王睿++魏挺++鄧佳欣

摘要：本文針對機載紅外行掃儀的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，對在它機平臺上試飛的可行性進行了分析，給出了如何基于它機試飛平臺的特點，對性能指標(biāo)進行折算的分析，提出了機載紅外行掃儀的它機試飛方法。試驗證明，該方法切實可行。

Abstract： In view of the key technical indexes of airborne infrared scanning device， this paper analyzes the feasibility of flight test on other plane， and presents the method of performance index conversion based on the characteristics of the test platform. The airborne infrared scanning device flight test method on other plane is proposed. The experiment proves that the method is practicable.

關(guān)鍵詞：機載紅外行掃儀；速高比；收容寬度

Key words： airborne infrared scanning device；speed ratio；storage width

中圖分類號：V241.02 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0173-02

0 引言

機載紅外行掃儀，是偵察設(shè)備系統(tǒng)的組成部分，是其核心功能部件，可用于晝夜間簡單氣象條件下臨空垂直偵察。機載紅外行掃儀一般由紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器組件、信號處理系統(tǒng)、紅外行掃儀主控制系統(tǒng)等組成。同時因為該設(shè)備是一種新型機載偵查裝置，為了達(dá)到對其性能進行科學(xué)合理評估的效果，有必要對其試飛方法進行系統(tǒng)的研究。

1 試飛方法研究

機載紅外行掃儀具備實時生成目標(biāo)區(qū)圖像信息的能力，而且具有根據(jù)載機實時姿態(tài)與速度，對成像系統(tǒng)進行自動姿態(tài)補償、自動像移補償功能。因此，根據(jù)以上功能特點，機載紅外行掃儀主要考核性能集中在：速高比、瞬時視場、收容寬度、圖像質(zhì)量這四個方面。

由于機載行掃儀與載機其他系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度相對較小，在搭載平臺的選擇上有較大的自由度，因而，除在本機上進行試飛評估的方式外，亦可選用其他飛機作為試驗載機，模擬本機飛行狀態(tài)，對其進行性能評估試飛。

2 試驗載機狀態(tài)分析

速高比是光學(xué)偵察任務(wù)設(shè)備能否正常成像的關(guān)鍵因素之一，該因素由試驗載機飛行相對地面速度（單位：m/s）與飛行相對地面高度（單位：m）數(shù)值比值來決定。速高比主要影響紅外行掃儀的工作頻率。根據(jù)機載紅外行掃儀成像機理，速高比越低越有利于成像。當(dāng)在載機平臺發(fā)生變化后，要求它機保持與本機平臺相同的速高比范圍，即能保證紅外行掃儀的正常工作。

由于空中風(fēng)速方向、大小不確定，根據(jù)已知的偵察設(shè)備正常工作速高比范圍，通過計算，可得到在它機上進行試飛時，符合所選用機型飛行包線，同時又可滿足機載行掃儀成像的飛行高度與飛行速度比范圍。如在保證飛行安全的前提下，它機平臺載機在可達(dá)到的最高飛行高度為H1，而在此高度下，載機可達(dá)到的最大飛行地速為V1；而它機平臺可飛行的最低高度為H2，在該高度下的最小飛行地速為V2。那么，該它機平臺可驗證的速高比范圍應(yīng)為（V1/H1～V2/H2）。若該范圍與機載紅外行掃儀的速高比范圍相似，或處于紅外行掃儀速高比范圍內(nèi)的較高區(qū)域甚至有部分超出該區(qū)域，那么就可判定，該機型可用于進行紅外行掃儀它機試飛試驗。

3 它機試飛驗證性能指標(biāo)折算分析

機載紅外行掃儀在試驗載機與本機上工作環(huán)境最大的不同就是飛行高度和速度，需根據(jù)機載紅外行掃儀在本機工作時的指標(biāo)要求，通過高度比例換算到低高度上的指標(biāo)值，從而再通過驗證低高度的指標(biāo)推算出其在機載的性能指標(biāo)。根據(jù)機載紅外行掃儀的主要性能，主要分為以下幾個方面試飛：

①地面分辨率試飛：根據(jù)相應(yīng)高度下的地面可分辨率的大小，設(shè)計特殊的靶標(biāo)，且識別概率應(yīng)滿足要求。

②收容寬度試飛：在樣本圖像的橫向有效邊緣選擇一明顯的地標(biāo)，測量其地面實際橫向距離。

③速高比試飛：選擇在不同的速高比情況下進行飛行，根據(jù)成像質(zhì)量，驗證其速高比范圍是否滿足要求。一般選擇分別在中、低、高三個高度層下，用不同的低速飛行，以達(dá)到驗證目的。其中應(yīng)盡量安排包含有速高比范圍較高端臨界值的考核條件，進行飛行驗證。

④圖像質(zhì)量試飛：選取多組樣本，判斷其圖像質(zhì)量是否符合使用需求。該項性能，僅與成像質(zhì)量有關(guān)，在符合速高比范圍的前提下，載機平臺的更改對其并不會造成影響，故驗證方法同本機試飛的考核方法，在此不再贅述。

3.1 地面分辨率指標(biāo)折算

在相同的測試氣象條件下圍了適應(yīng)它機試飛高度的變化，需對地面分辨率進行相應(yīng)折算，公式如下：

■=■

R1：規(guī)定的地面分辨力；

H1：規(guī)定的測試飛行高度；

R2：需達(dá)到的地面分辨力；

H2：需達(dá)到的測試飛行高度。

由約翰遜法則可知，1黑1白兩條線構(gòu)成夠成一對線，一對黑白條紋寬度為則不應(yīng)小于折算所得指標(biāo)大小。由此，我們設(shè)計出一套如圖1所示的由6個紅外熱輻射線條組成三橫三豎的“單一”三線單元正像靶標(biāo)。

由于設(shè)備為紅外探測設(shè)備，因此地面分辨率的大小同時和線條與背景的溫度反差有關(guān)。反差大，則成像設(shè)備的地面分辨率高；反差小，則成像設(shè)備的地面分辨率低。根據(jù)大氣透過率計算及比例關(guān)系：

ΔT'=τ×ΔT

τ：大氣透過率；

ΔT：規(guī)定溫差。

從而可得到實際考核時，所需進行控制的溫差大小。

最終，在載機飛行航線的正下方選擇紅外輻射強度相對均勻的背景區(qū)域作為紅外靶標(biāo)布設(shè)區(qū)域，如選擇機場內(nèi)水泥地面或草地。靶面與水平面保持平行，且靶面向上。靶標(biāo)中的三線單元與飛行航線平行垂直布設(shè)。

在觀察地面分辨率測試樣本中的靶標(biāo)圖像。靶標(biāo)圖像中三線單元中白—白線具有分離趨勢的的三線單元對應(yīng)的分辨率即為被測設(shè)備的地面分辨率。也就是說，如果能區(qū)分出黑白線條，則說明紅外成像設(shè)備達(dá)到了地面分辨率指標(biāo)要求，否則說明紅外成像設(shè)備未達(dá)到地面分辨率要求。

3.2 收容寬度指標(biāo)折算

收容寬度的指標(biāo)這算可由兩種方式進行，一種為在樣本圖像的橫向有效邊緣選擇一明顯的地標(biāo)，測量其地面實際橫向距離，再根據(jù)折算公式可推算出機載作業(yè)時的收容寬度值；第二種方法為在垂直于載機航向，以已知相同間隔距離在地面鋪設(shè)地標(biāo)，并測量其經(jīng)緯度，在樣本圖像中，根據(jù)靶標(biāo)所在像素，計算出整幅樣圖的收容寬度值。最終再根據(jù)實際飛行高度對其研制要求的指標(biāo)進行折算。

4 結(jié)束語

本文給出了一種將它機作為載機平臺，對機載紅外行掃儀進行考核的試飛方法，該方法通過一系列性能指標(biāo)折算等，驗證機載紅外行掃儀的性能指標(biāo)是否滿足需求，擴充并完善了機載紅外行掃儀試飛評估體系與方式，對后續(xù)相關(guān)工作有一定指導(dǎo)作用。

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