先进红外搜索与跟踪系统

先进红外搜索与跟踪(AIRST)系统是由美国空军研究、研制并生产的。该系统将为下一代F-22战斗机提供识别并跟踪远距离目标的能力。

一种移动平台红外搜索跟踪系统的稳定控制方法

基于移动平台的红外搜索跟踪系统已成为新一代光电搜索跟踪系统的主流趋势,小型化和轻量化是其高机动性的保证。载体运动姿态变化耦合的角速度扰动和系统内部力矩干扰将对其搭载的光电载荷视轴稳定控制带来严峻挑战,基于多轴多框架和高精度陀螺反馈控制相结合的传统视轴稳定方法已无法适用。本文针对两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统的光电载荷视轴稳定控制,提出了基于平方PI和Luenberger扰动观测前馈的双速度闭环同阶串级控制方法。仿真和实验表明,相对于传统的单陀螺闭环和双速度闭环稳定控制方法,该稳定控制方法有效提升了载体运动低频扰动下的视轴稳定精度。1°/1 Hz扰动下,仿真稳定精度达到2.7817μrad,实验稳定精度达到35.85μrad。1°/2 Hz扰动下,仿真稳定精度达到38.199μrad,实验稳定精度达到119.1μrad。最终,利用本文提出的稳定控制方法,两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统有效克服了行进间载体运动姿态变化耦合的低频角速度扰动,实现了高平稳高动态的光电载荷视轴指向控制性能。

凝视型红外搜索跟踪系统的作用距离模型

作用距离是红外搜索跟踪(IRST)系统的核心指标之一,需要对它作专门的研究。从凝视型红外焦平面的响应度和探测目标所需的辐射功率出发,修改了凝视型焦平面响应度的公式,对目标成像的特性进行了新的分析,并讨论了系统各部分对作用距离的影响,建立了凝视型IRST系统作用距离的数学模型,为系统设计和性能评估提供了理论依据。

红外搜索跟踪系统作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪系统的主要技术指标之一,是系统本身性能、目标特性、大气环境等多项因素的函数,是一个非常复杂、难以精确计算的问题。由Hudson手册给出的传统红外系统作用距离方程具有一定的局限性。基于满足红外探测器的最低可探测信噪比,综合考虑目标成像弥散斑和背景辐射的影响,深入分析了扫描成像系统和凝视成像系统的作用距离方程。为系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

凝视型红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的分析

考虑了太阳、天空、地面等背景辐射以及辐射在大气传输中的衰减,分析对比了飞机在不同飞行速度、不同气象环境、不同探测路径等条件下,包括飞机蒙皮、飞机发动机喷口和飞机发动机尾气流——尾焰这三部分主要辐射源的辐射特性,建立了高速飞机红外辐射特性的物理模型,利用计算结果进一步建立了红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的数学模型。讨论了影响高速飞机红外作用距离的内外部因素,如飞机的内部传热、探测路径方向与有效辐射面积等。

点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义。在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响。传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性。考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程。为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据。

红外搜索跟踪系统的数据关联算法研究

针对红外搜索跟踪系统(IRST)在单站情况下,对目标进行纯方位跟踪时存在的问题,提出一种数据关联算法.首先根据红外探测器的量测信息特点,从不同角度构造多组证据;然后采用证据组合规则对这些信息进行综合;最后通过极大化基本可信度赋值函数(BPAF)得到关联结果.这种基于D-S证据理论的数据关联算法,由于合理利用多源量测信息,有效地克服了传统方法处理数据不确定性时存在的问题.蒙特卡罗仿真结果表明,该算法具有较好的关联效果.

凝视型红外搜索跟踪系统作用距离模型中参数值的确定

凝视型红外搜索跟踪(IRST)系统作用距离模型中参数值的确定是非常困难的。通过理论分析和工程实践,提出了目标辐射亮度、背景辐射亮度、凝视型焦平面阵列的灵敏度、SNR等参数的确定方法。

一种基于双波段的红外搜索与跟踪系统的单站测距方法

提出了利用IRST系统的两个探测波段进行目标定位的单站测距算法 ,建立了系统的测量模型 ,推导出了相应的定位公式及径向速度公式 ,并对定位误差进行了系统分析。本方法同已有的单站单波段定位方法相比 ,其最大的优点是不依赖于目标的运动模型 ,从而克服了原来算法必须假定目标运动形式的缺陷。最后 ,通过计算机仿真验证了所提出算法的有效性及性能。

凝视型红外搜索跟踪系统对武装直升机作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪(IRST)系统的主要技术指标之一,不同的战略目标具有不同的红外辐射特性,需要建立不同目标的作用距离模型。通过对武装直升机的红外辐射特性进行分析,建立了凝视型IRST系统对武装直升机的作用距离模型。通过实际算例的结果,进一步探讨了影响其作用距离的各方面因素。为凝视型IRST系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

机载红外搜索跟踪系统的单站单波段测距测速模型

:文中提出一种能使机载红外搜索跟踪系统 (IRSTS)在单站单波段条件下实现被动动态测距测速的技术方案。该方案融合了红外探测器对目标辐射的响应信息 ,利用机载惯性导航系统(INS)提供的本机状态参数 ,建立了动态获取目标距离和速度信息的解算模型———SSIR VRM模型。大量的仿真研究证明了该模型的可行性 ,其测量精度基本能满足机载导弹火控解算的需要。

一种基于线阵扫描成像的红外搜索跟踪一体化系统设计

分析了红外搜索跟踪系统的特点,比较了目前广泛采用的几种典型设计方案。针对某地基防空警戒红外系统设计要求,提出并实现了一种新的基于线阵扫描成像+伺服周扫的系统设计方案,重点介绍了其中关键部分实时信息处理分系统的设计实现方法。此设计的特点是能够以低成本的单一系统实现搜索跟踪一体化功能,既能实现目标的快速全空域360°搜索监视,又能对重点目标实现高精度跟踪测距,形成目标三维航迹,使其具备真正的光电雷达功能。外场试验实测数据验证了系统的探测能力。

红外搜索跟踪系统中跟踪门算法研究

分析了多目标跟踪过程中预测误差的来源、分布及传递关系 ,计算出目标的测量误差和本机的速度测量误差在坐标转换后的偏差 ,并根据目标的机动特性建立了相应的机动加速度模型 .讨论了如何在保证正确判定概率PCD条件下选取尽可能小的跟踪门体积 ,给出了跟踪门的设计 ,并说明了系统扫描方式对跟踪门设计的影响 .还建立了目标的状态方程和测量方程 ,运用标准 Kalman滤波 ,实现了机载 IRST系统的多目标跟踪 。

利用光电经纬仪修正地基红外搜索跟踪系统静态误差的方法

为了提高红外搜索跟踪系统对目标的定位精度,提出了一种利用光电经纬仪修正地基红外搜索跟踪系统的静态误差方法。首先根据地基红外搜索跟踪系统的跟踪机架的三轴结构,分析了系统静态误差的主要来源,并得出了系统静态误差的数学模型;再使用高精度的光电经纬仪与红外搜索跟踪系统同时测量多个相同的远处固定目标,得到两组测量数据并输入误差模型,采用最小二乘法拟合出误差模型系数。根据误差模型系数计算出红外搜索跟踪系统的系统静态误差,再在观测数据中将系统静态误差减去,最终完成系统静态误差的修正。最后给出了对某型号红外搜索跟踪系统进行静态误差测量修正的实验结果。

一种紧凑型折射式红外搜索/跟踪光学系统设计

根据机载红外搜索/跟踪系统对大搜索框架角与小型化的需求,设计了一个三次成像光学系统,其像质优良,MTF达到衍射极限。对光路进行空间三维折叠,使其外形尺寸包络于一个球体内。光学系统的通光口径超过了包络球体外壳直径的52%,且球体直径约等于系统等效焦距。

红外搜索与跟踪系统在反导中的应用

介绍了红外探测技术的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展红外探测技术的优势和重要性,重点探讨了几种红外探测技术的性能及其特点;最后分析了红外探测技术在反导中的应用。

凝视型红外搜索跟踪系统对巡航导弹作用距离分析

红外探测系统对巡航导弹进行探测预警,是拦截巡航导弹的首要条件。通过分析在3-5μm波段内,作为巡航导弹主要辐射源的蒙皮、发动机喷口和羽流的红外辐射特性,建立了凝视型红外搜索跟踪系统（IRST）对巡航导弹的作用距离模型,给出了求解距离方程的正确方法,并对实例计算的结果进行了分析。

透射式双波段红外搜索跟踪系统光学物镜

给出了一种适用于红外搜索跟踪系统的透射式双波段（中波/长波）光学物镜,两个波段的相对口径均为1/1.3,工作波段分别为3.7~4.8μm和7.5~10.5μm,视场为±1.75°。为提高光学透过率,物镜采用会聚光路分光,每个波段仅有4片透镜,其中各有2片采用了衍射光学表面,实测两个波段的光学透过率（含分光镜）均大于70%。

应用于红外搜索跟踪和态势感知系统的全景成像技术

本文指出红外全景成像技术应用于搜索跟踪和态势感知系统的优势,提出了该类系统的几种主要全景成像方案,对各方案逐一介绍,列举典型应用实例说明,进行技术分析,对比了几种主要的全景成像方案的特点和应用领域,概括了全景成像系统的支撑关键技术,并展望发展趋势。

机载红外搜索跟踪系统被动定位滤波算法研究

首先用扩展卡尔曼滤波算法构建了机载红外搜索跟踪系统被动定位滤波模型,然后针对该滤波算法要求先验的噪声统计及存在系统观测模型线性化误差影响滤波精度的特点,利用虚拟噪声技术,提出了适合于红外搜索跟踪系统被动定位的自适应扩展卡尔曼滤波算法,该算法实时地估计了虚拟噪声的统计特性,减小了线性化误差,提高了非线性滤波的精度。仿真结果表明,在完全相同的初始条件下,自适应扩展卡尔曼滤波对目标距离和速度的估计结果明显优于扩展卡尔曼滤波,此算法具有很高的工程应用价值。