高仰角目標(biāo)光電跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、跟蹤高仰角運(yùn)動目標(biāo)有許多重要應(yīng)用，但也有許多困難。本文主要從改變光電跟蹤系統(tǒng)跟蹤架結(jié)構(gòu)形式入手來實(shí)現(xiàn)高仰角運(yùn)動目標(biāo)的快速高精度跟蹤。跟蹤架結(jié)構(gòu)形式的改變可能引入的新問題有：跟蹤盲區(qū)位置的不同、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)誤差修正方法的不同、引導(dǎo)和測量過程的不同、跟蹤目標(biāo)時(shí)輸入信號的不同、跟蹤策略的多樣性和復(fù)雜性等。針對多種可實(shí)現(xiàn)快速高精度跟蹤高仰角運(yùn)動目標(biāo)的光電跟蹤系統(tǒng)的新問題進(jìn)行了分析、仿真或?qū)嶒?yàn)。 以典型的地平式光電跟蹤系統(tǒng)為例，

2、論述了光電跟蹤系統(tǒng)的基本原理和提高光電跟蹤系統(tǒng)跟蹤性能的基本措施，分析了各部分由于跟蹤架結(jié)構(gòu)形式的不同存在的差異，總結(jié)出改變跟蹤架所要面臨的與跟蹤精度和響應(yīng)速度有較大關(guān)系的新問題。 地平式光電跟蹤系統(tǒng)存在固有缺陷，快速高精度跟蹤高仰角運(yùn)動目標(biāo)非常困難。從光電跟蹤系統(tǒng)的跟蹤架結(jié)構(gòu)出發(fā)尋求解決高仰角運(yùn)動目標(biāo)跟蹤問題的方法，并對多種跟蹤架進(jìn)行了分析、比較和仿真。指出了不同跟蹤架的優(yōu)缺點(diǎn)：極軸式在極軸上方存在跟蹤盲區(qū)；規(guī)則X-Y雙軸式在

3、Y軸（俯仰軸）方向的地平面附近存在跟蹤盲區(qū)，由于Y軸不能做的太長，該系統(tǒng)跟蹤范圍比較?。黄玐-Y雙軸式在Y軸兩端存在比規(guī)則X-Y雙軸式更大的跟蹤盲區(qū)，對于距離較近的運(yùn)動目標(biāo)，偏距D對系統(tǒng)的跟蹤精度影響很小，可以忽略其影響；三軸光電跟蹤系統(tǒng)（規(guī)則三軸和偏三軸）不存在空間跟蹤盲區(qū)，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和跟蹤策略等比較復(fù)雜；在三軸光電跟蹤系統(tǒng)尤其是規(guī)則三軸光電跟蹤系統(tǒng)中，由于X軸（滾動軸）的轉(zhuǎn)動范圍有限，跟蹤過頂目標(biāo)的各種跟蹤策略中很可能要面臨一種具有

4、視軸偏角的地平式跟蹤方式，文中對視軸偏角的影響作了定量分析。 對于繞地心軌道目標(biāo)和水平運(yùn)動目標(biāo)，偏三軸光電跟蹤系統(tǒng)有兩種精度不同的跟蹤方式。分析和仿真表明：偏三軸光電跟蹤系統(tǒng)對水平運(yùn)動目標(biāo)可以進(jìn)行單軸跟蹤且有很高的跟蹤精度；對于最大俯仰角較大的繞地心軌道目標(biāo)，偏三軸光電跟蹤系統(tǒng)Y軸與目標(biāo)軌道面平行時(shí)，其跟蹤精度較高，可以高于地平式光電跟蹤系統(tǒng)。 以地平式光電跟蹤系統(tǒng)的最小二乘系統(tǒng)誤差修正方法（LSSEM）和球諧函數(shù)系統(tǒng)誤

5、差修正方法（GFSEM）為基礎(chǔ)，提出并仿真了一種精度更高的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)誤差修正方法（NNSEM）；并把這些方法加以改變應(yīng)用到了X-Y雙軸式光電跟蹤系統(tǒng)中；從理論上指出GFSEM不能直接應(yīng)用于三軸光電跟蹤系統(tǒng)，在地平式光電跟蹤系統(tǒng)GFSEM的基礎(chǔ)上分析并提出了適用于三軸光電跟蹤系統(tǒng)的偽球諧函數(shù)系統(tǒng)誤差修正方法；NNSEM更適合于三軸光電跟蹤系統(tǒng)Z軸（垂直軸）連續(xù)跟蹤的情況。并給出了三軸光電跟蹤系統(tǒng)的引導(dǎo)和測量方法。 三軸光電跟蹤系