机载红外搜索跟踪系统关键技术分析

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国外机载红外诱饵技术的发展

（２）：６６—６９．［３］Ｓｐｅｃｔｒｕｍｂａｌｅｎｃｅｄｉｎｆｒａｒｅｄｆｌａｒｅｓｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｆＰ１．Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔｓ，５４７２５３３．１９９５．［４］Ｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｃｏｙｆｌａｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｐ］．Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔｓ，２００７０２５１
６１７．２００７．
［５］ＫｏｃｈＥＣ．Ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄａｅｒｉａｌｉｎ— ｆｌａｒｅｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．ＰｒｏｐｅｌｌａｎｔｓＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓＰｙｒｏｔｅｃｈ— ｎｉｃｓ，２００６，３１（１）：３—１９．
Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５４６４６９９．１９９５．
（上接第３０页）
【１９】ＧＢ４５９９－２００７汽车前照灯配光性能［ｓ］．北京：中国标准出版社，２００７．
［２０】朱骞，朱向冰．采用小功率ＬＥＤ的汽车前照灯光学设计ＩＪ１．光学技术，２０１２（４）：４２７—４３０．
ｆ２１１ＡｌｅｋｓａｎｄｒａＣｖｅｔｋｏｖｉｃ，ＯｌｉｖｅｒＤｒｏｓｓ，ＪｕｌｉｏＣｈａｖｅｓ，ｅｔａ１．Ｅｔｅｎｄｕｅ－ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｍｉｘｉｎｇａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃｓｆｏｒ
ｈｉｇｈ—ｌｕｍｉｎａｎｃｅＬＥＤｓ，ａｐｐｌｉｅｄｔｏａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｈｅａｄｌａｍｐｓ
【１】贾明永，董德新，陈勇．多元双色红外导引头抗干扰技术研究【ＪＪ．航空兵器，２００６（３）：１９—２２．
［２］赵非玉，卢山，蒋冲．面源红外诱饵仿真建模方法研究［Ｊ］，

第五章光电信息处理技术成像目标探测与跟踪技术.pptx

器
光光光光光光光光光光光光光光光光光光
光光光光光
一、成像探测与跟踪系统概述
研究现状（国际）
1997年，美国国防高级研究项目署设立了以卡内基梅隆大学牵头，麻省理工学院等高校参与的视觉监控重大项目VSAM，主要研究用于战场及普通民用场景监控的自动视频理解技术。
1999年，美国康奈尔大学计算机系设计了一套航拍视频检测与持续跟踪系统，该系统能够对多运动目标实现长时间的准确跟踪，即使发生短时间内目标被遮挡或目标时静时动的情况。
一、成像探测与跟踪系统概述
红外监控系统
一、成像探测与跟踪系统概述
什么是视频(成像)目标跟踪？
一、成像探测与跟踪系统概述
什么是视频(成像)目标跟踪？
一、成像探测与跟踪系统概述
成像跟踪系统流程及框图
监视器
摄像头伺候机构
图像预处理
目标特性分析、
数
特征提取
字
信
号
处
自动跟踪

目标识别
目标检测
理
图像分割
主要内容
成像探测与跟踪系统概述运动目标检测方法成像目标跟踪方法目标跟踪技术应用及发展
二、运动目标检测
1、静止背景下的目标检测
帧差分法：
g x, y ft1 x, y ft x, y
g x, y
ft1 x, y
ft x, y
=
-
静态场景帧差的一个例子
二、运动目标检测
视频序列运动检测
该系统在运动背景估计与补偿中所涉及的主要技术是基于KanadeLucas-Tomasi算法的特征点跟踪和基于M估计的鲁棒性仿射参数估计。然后利用三帧差减的方法检测目标运动，利用形态学操作分割图像并定位运动目标。对多目标进行标记之后，利用Hausdorff距离匹配和模板更新的方法对目标进行长时间的跟踪。

光电跟踪与制导技术

第一章、绪论及跟踪系统综述光电制导与跟踪系统是以电视、红外、激光、毫米波等成像设备为手段，利用目标跟踪识别技术获取对方目标运动、状态、形状等信息，然后实施打击的光电技术，是夺取战场信息优势、实施精确打击的重要技术手段。

特点：精确性高效性先进性威慑性非制冷红外探测器热探测器利用红外辐射的热效应引起探测材料的温度变化，进而产生某种可度量的物理量的变化，获得与红外辐射相对应的信号。

一般不需要制冷，可靠性高，且成本较低，但灵敏度不高，响应速度较慢红外搜索跟踪系统是一种被动空中目标搜索跟踪系统，连续旋转的红外扫描头实施搜索，并将空中目标作为点目标成像在探测器阵列上。

电子信号处理系统对红外扫描头获得的信号进行处理，排除飞鸟等形成的虚假目标信号，确定目标的航迹，为防空武器系统提供目标的方位角和俯仰角信息，引导防空武器瞄准和跟踪目标空中目标。

微光夜视系统通过采集目标场景反射的微弱的光线，利用像增强器将其放大数万倍以上，形成明亮的图像，供人观察。

分为微光直视系统（微光夜视仪）和微光电视系统激光武器分类软杀伤激光武器硬杀伤激光武器战略应用的机载激光系统（ABL）射程200km，战术应用的机载激光系统射程20km激光雷达特点：角分辨率、速度分辨率和距离分辨率高，抗干扰能力好，不仅能探测和跟踪目标，获得目标的方位、速度等信息，而且利用激光的相干性，还能获得微波雷达不能得到的其它类型的信息。

航空相机特点：能迅速地获取敌方纵深地区的大范围地面情报。

获取的照片不仅清晰、直观、容易判读，而且其上所包含的信息的容量、质量和可靠性是其他侦察手段无法比拟的类型：分幅相机、缝隙相机和全景相机无人值守地面传感器光电综合侦察系统特点：组件式、功能互补、昼夜全天候工作光电对抗装置激光警戒接收机导弹临近报警装置（红外、紫外、雷达）红外干扰机激光诱饵系统烟幕系统伪装第二章、导弹总体设计2.1导弹武器系统1、有翼导弹是一种以火箭发动机或吸气式发动机为动力，机动飞行所需的法向力依靠升力部件的空气动力提供，装有战斗部的自控飞行器。

红外遥感技术在军事方面的运用

红外遥感技术在军事方面的运用摘要：目前国际军事形势总体上趋于缓和，但天下并不太平，展望21世纪，国际关系错综复杂，世界各种力量不断分化组合。

交流与合作，斗争与竞赛交织在一起，将是21世纪国际安全环境和军事形势的基本形态。

而随着高科技技术在军事领域的广泛应用，现代战争已进入了高技术阶段，由于战争中高级技术武器装备的大量使用和新的作战理论的先导作用，引起了战争形态的重大变革。

从而导致了战争规模，样式和进程的变化。

战争已由简单的身体对抗化为智慧的较量。

正文：遥感技术是指安装与平台上的传感器，以电磁波为信息传播媒介，从遥远的地方感知地球表面和一定空间范围内的对象，从而识别地面物体的全过程，他是与航空遥感，在20世纪60年代发展起来的移民新型的综合性的边缘学科，从70年代以来，随着新的航天遥感平台的不断升空，新型传感器的研制，航天遥感技术的发展。

应用领域从军事应用发展到一地球环境和资源的监测和研究为目标的尖端技术。

在现代化战争中，军事侦察，监视与制导已完全离不开遥感技术。

一、红外线的起源与发展1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳发现了红外线。

红外技术在军事上的实际应用始于第二次世界大战期间。

当时,德国研制和使用了一些红外技术装备,其中有红外通信设备和红外夜视仪，它们都属于主动式红外系统。

战后，由于红外光子探测器和透红外光学材料的迅速发展，红外技术的应用引起军事部门的重视。

此后，红外技术的发展方向集中在被动式系统上。

50年代，红外点源制导系统应用于战术导弹上。

60年代，红外技术的军事应用已相当广泛，如已应用于制导、火控、瞄准、侦察和监视等。

60年代中期，出现了光机扫描的红外成像技术。

70年代，红外成像技术获得迅速发展，热成像系统和电荷耦合器件的应用是这一时期的重要成果。

80年代,红外技术进入研制镶嵌焦面阵列（CCD阵列）系统的新时期。

二、红外线的基本概念自然界中, 一切温度高于绝对零度摄氏-273.16 的物体都不断地辐射着红外线, 这种现象称为热辐射。

一种基于线阵扫描成像的红外搜索跟踪一体化系统设计

（国防科技大学电子科学与工程学院ＡＲ实验室长沙４０７）Ｔ１０３
摘
要：析了红外搜索跟踪系统的特点，比较了目分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＋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伺
ＩＳｔａｐｌｄｂｏｄｙａｒｓｎｒｏａｅ．ＦｒｔｅｄｍａｄｏｅｇｏｎｅｉｌｅｅｓｎｌｒｅｓｉｆａｅｙｔｍｅｉｎＲＴｔａｐｉｒａｌｐｅｅｔｅｃｍｐｄｏｅｎｆｈｒｕｄａｒｆｎｅａｄａｅｔｓｒｒｄｓｓｅｄｓｇ，ａｈｅｔａｒｈｔａｄｎｎｎｗｙｔｍｅｉｎｍｅｏａｅｎｌｅａｒｙｓａｍａｉｇａｄｓＩｏｃｒｌｇｉｒｐｓｄｅｓｓｅｄｓｇｔｄｂｓｄｏｉ — ｒａ —ｃｎｉｇｎｎｅＴｉｉｓｐｏｏｅ．Ｔｅｋｙｐｒｏｅｒａｉａｉｎｏｅｒａ－ｈｎｃｎｈｅａｔｆｔｅｚｔｆｔｅｌｈｌｏｈｔｉａｒｃｓｕｓｓｍｓｅｐａｎｄｉｓｇｌｐｏｅｓｓｂｙｔｉｘｌｉｅ．Ｔｅｃａａｔｒｓｉｏｅｎｗｄｓｇｔｏｓｉａａｉｔｔｅｉｅｂｔｅｒｈｎｎｍｅｎｅｈｈｒｃｅｉｔｆｔｅｅｉｎｍｅｈｄｉｔｃｐｂｌｙｏｒａｚｏｈｓａｃｉｇａｄｃｈｓｉｌｔｃｉｇｉｉｇｅｓｓｅｗｔｗｃｓ，ｉｃｎｒａｉｅｔｅｆｓ６。ｗｏｅａｒｐｃｅｒｈｎｎａｇｔｓｒｅｌｎｅｎａｓｒ－ｒｋｎｎａｓｌｙｔｍｉｌｏｔｔａｅｚｈｔ０ａｎｈｏｌａ３ｈｌｉｓａｅｓａｃｉｇａｄｔｒｅｕｖｉａｃ，ａｄＣａｏｐｅｌｎｌｃｓｌｒｃｅｋｙｔｇｔｎａｕｅｉｉｔｎｅ，ｈｎｃｍｅｉｔｅｎｈｈｅ — ｉｎｉｎｌｒｃｆｈｒｅ．Ｔｅｎｗｅｉｎｐｏｉｙｔｋｔｅａｅｄｍｅｓｒｓｄｓａｃｔｅｏｏｂｉｇｔｅｔｒｅｄｍｅｓｏａａｋｏｅｔｇｔｈｅｄｓｒ — ｅａｈｒａｔｎｔｔａｇｖｄｓｔｅｓｓｍｉｅｇｎｉｅｆｎｔｎｏｅｏｔｅｅｔｎｃｒｄｒｈｕｆｌｅｔｎｈａｕｅａａｖｌａｅｔｅｄｔｃａａｉｅｙｔｗｔｔｅｕｎｕｃｉｆｔｐｏｌｃｒｉａａ．Ｔｅｏｔｅｄｔｓｄｔｅｍｅｓｒｄｄｔａｉｔｈｅｅｔｐ・ｈｅｈｈｏｈｏｉａｄｃｂｌｙｏｅｓｓｅｄｓｇ．ｉｔｆｔｙｔｍｅｉｉｈｎＫｙｗｏｄＩＴ；ｄｍｍａｌｔｒｅ；ｔｒｅｅｅｔｎ；ｒａ—ｉｉｎｒｃｓｅｒｓ：ＲＳｉｓｌａｇｔａｇｔｔｃｉｄｏｅｌｍｅｓａｐｏｅｓｔｇｌ

红外探测技术在军事上的应用

第37卷，增刊红外与激光工程2008年6月V ol.37SupplementInfrared and Laser EngineeringJun.2008收稿日期：2008-04-13作者简介：王力民(65)，男，辽宁凌源人，高级工程师，主要从事电子工程技术研究。

x @63红外探测技术在军事上的应用王力民，张蕊，林一楠，徐世录（东北电子技术研究所，辽宁锦州121000）摘要：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特点，最后分析了红外探测技术的发展趋势。

关键词：红外探测技术；军事应用；发展分析中图分类号：TN97文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0570-05Application in the military of the IR detection technologyWANG Li-min ，ZHANG Rui ，LIN Yi-nan ，XU Shi-lu（Nort heast Research Ins tit ute of Electronic Technology,Jinzhou 121000,China ）Abstr act:The process of development and modification of the IR Detection technology are described.The IR detection technology has high advantage and importance in the modern battles.The perform ances and properties of the IR detection technology are discussed and the developm ent is analyzed.Key wor ds:IR detection technology;Application in the m ilitary;Development analysis0引言红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标，且设备体积小、重量轻、功耗低等特点，被广泛应用于红外夜视、红外侦察以及红外制导等方面。

【国家自然科学基金】_红外搜索跟踪系统_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731

推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6
2011年科研热词背景抑制目标检测高斯尺度混合模型核函数曲面波变换剪切波变换推荐指数 2 2 1 1 1 1
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2词非下采样轮廓波变换集中融合超大扫描视场角点检测自适应混合高斯模型自由空间光通信背景更新框架纯方位跟踪红外搜索跟踪红外对抗红外图像配准目标检测椭球形整流罩杂波抑制机动目标跟踪旋转双棱镜扩展h∞滤波序列图像地基双边滤波分布孔径红外系统光束指向光学设计作用距离模型中波红外系统 tms320c6678 klt跟踪 fpga
2008年序号 1 2 3 4
科研热词证据理论纯方位跟踪红外搜索跟踪系统数据关联
推荐指数 1 1 1 1
2009年序号 1 2 3 4 5 6 7
科研热词运动预测红外搜索与跟踪系统目标跟踪激光跟踪测量系统模板匹配微分扩张状态观测器异构传感器数据融合
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

红外探测技术的进展_应用及发展趋势

红外探测技术的进展、应用及发展趋势葛文奇（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）【摘要】简要介绍了红外技术的发展历史、成像原理及红外器件，并对制冷技术、红外光学系统、前视红外（ＦＬＩＲ）及红外搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）、红外隐身与对抗技术和数据融合技术做了概述，对红外器件、ＩＲＳＴ及其未来发展趋势进行了综述。

关键词：红外器件；制冷技术；光学系统；搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）；发展趋势中图分类号：ＴＮ２１５ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｅＷｅｎ－ｑｉ（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｐｙ，ｉｍａｇｅｒｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｆｒａｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ，ＦＬＩＲ，ＩＲＳＴ，Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｔｅａｌｔｈａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＩＲＳＴａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ；ＩＲＳＴ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ１引言红外技术在军事应用的牵引和推动下，得到快速发展。

红外系统有如下４方面优点：１．环境适应性好，在夜间和恶劣气象条件下的工作能力优于可见光；２．被动式工作，隐蔽性好，不易被干扰；３．靠目标和背景之间各部分的温度和发射率形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；４．红外系统的体积小、质量轻、功耗低。

机载红外探测系统的发展新思路

ｓｔｅｌｔａｈｙｔａｒｇｅｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｂｏｒｎｅｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ａｃｔｉｖｅ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；ｓｔｅａｌｔｈｙｔａｒｇｅｔ；ｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｈｒｅａｔｓｆａｃｅｄｂｙｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅ与系统・
机载红外探测系统的发展新思路
李江勇，王诚
（华北光电技术研究所，北京１０００１５）
摘要：简要分析了机载红外探测系统目前所面临的威胁，由此提出了主动式和偏振式机载红外探测系统这两种发展新思路，并针对这两种新体制进行了理论和工作方式的分析介绍，证明
ｔｈｒｅａｔｓ，ｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｈｏｕｇｈｔｓｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｉｒｂｏｒｎｅｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒｅａｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｎｅｗｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙａｎｄｗｏｒｋａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｈｏｕｇｈｔｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｉｒｂｏｎｅｒｉｎｒａｆｒｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓａｎａｄｖａｎｔａｇｅｉｎｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ

美军新型机载光电瞄准系统工作原理分析

２０１０年５月，ＥＯＴＳ悬挂在波音７３７飞机上进行了对地面出租车的测试。配备ＤＡＳ、ＡＰＧ８１、ＥＳＭ、ＣＮＩ、Ｆ３５座舱和工程测试平台，ＣａｔＢｉｒｄ可以测试全部的传感器。ＥＯＴＳ安装在一个与Ｆ３５相同的玻璃机构中，将图像传输到测试座舱中。ＥＯＴＳ测试实验如图４所示。
收稿日期：２０１７０７１１；修订日期：２０１７０９１３基金项目：长春市科技计划项目（长科技合（２０１３２７０）号）
７７８
中国光学
第１０卷
１引言
美国研制的“光电瞄准系统”（ＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃａｌＴａｒｇｅｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＥＯＴＳ）首次将前视红外和红外搜索跟踪功能集于一体。ＥＯＴＳ对于空对空和空对地跟踪提供了一种价格较低、高性能、轻量化的多功能系统。通过该系统，飞行员可以获得高分辨率图像、及进行自动跟踪、红外搜索跟踪、激光指示、激光测距和激光点跟踪。ＥＯＴＳ与Ｆ３５机身相结合，外部由蓝宝石玻璃保护，内部通过高速视觉光纤和机上计算机连接。［１４］
ＥＯＴＳ封装在由７块蓝宝石玻璃组成的玻璃机构中。每一块蓝宝石玻璃都是一个单独部分，固定在一个整体框架上，共同组成玻璃机构。根据飞行器雷达标记的需求，ＥＯＴＳ的玻璃机构首次使用这种设计方式。与此不同的是，ＡＡＱ３３狙击手吊舱仅由４块较小的玻璃组成，并且传感器和窗口之间存在一个小角度。在满足光学性能需求的同时需满足雷达标记的要求，这是一个真正的挑战性设计。而ＥＯＴＳ玻璃机构的设计，满足了以上的功能需求。ＥＯＴＳ玻璃机构如图３所示。
对于Ｆ３５战机这样的隐形作战平台，其飞行器标记需要精心管理。由于Ｆ３５具备红外搜索跟踪系统，其红外传感器是被动探测，不发射任何射线，除非激光系统启动。如果ＡＰＧ８１雷达超出探测范围，飞行员可以通过使用红外跟踪探测模式将数据发送给ＥＯＴＳ，进行高精度的被动光电跟踪，这样可以最大限度地减少传输的射频能量和对飞机标记［１３］。

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第19卷第6期2004年11月海军航空工程学院学报

No.6

JOURNALOFNAVALAERONAUTICALENGINEERINGINSTITUTEVol.19

Nov.2004

机载红外搜索跟踪系统关键技术分析王成昆(海军驻西安东郊地区航空军事代表室，西安.710043)摘要:概述了红外搜索跟踪系统的组成及主要技术特点，对红外成像系统中的红外望远光学系统、红外探测器组件等进行了分析;探讨了稳定与瞄准系统实现方案;对图像跟踪器中的跟踪算法及工程实现中采取的措施进行了论述。关键词:红外搜索跟踪系统;红外探测器;稳定与瞄准系统;图像跟踪器中图分类号:TN201文献标识码:A

0引言机载红外搜索跟踪系统(IRST)是可自动(或受控)对空中目标实施探测、搜索、捕获与跟踪，并实时为载机提供目标参数的机载红外光电设备。具有下列显著特点【’，21(1)被动探测方式，隐蔽性好，反隐身能力强。在电子对抗中，是雷达的替换(或备份)系统;(2)角分辨率比雷达高，体积、重量比雷达小;(3)提供符合人类视觉习惯的目标及背景图像，可完成被动识别目标和帮助选择攻击最危险目标;(4)可昼夜工作，提高了飞机夜战时对目标的探测能力。红外搜索跟踪系统(IRST)主要由三部分组成:红外热成像系统(TIS)、稳定与瞄准系统(PSS)、信号处理系统(SPU)，如图1所示。

子组件。主要完成对光学装置瞄准线的稳定，并实现对光学视轴、搜索视场等的控制;(3)信号处理系统:主要由滤波器、接口电路及微处理计算机(图像处理器)组成，完成目标辨识、捕获与跟踪等数据处理功能。

1红外热成像系统TIS主要完成对目标及背景红外辐射的探测，包括红外望远镜光学组件、探测器组件及电子信号处理组件，如图2所示。

图2红外成像系统框图图1红外搜索跟踪系统框图(1)红外热成像系统:主要包括红外望远镜、探测器和电子信号处理组件。望远镜是红外探测的光学窗口。探测器一般选择线列或焦平面阵列器件，要求其量子效率及工作波段的大气透射率比较高。电子信号处理组件主要完成探测器电信号的前放和处理。(2)稳定与瞄准系统:包括瞄准与稳定机构和电(1)探测器组件探测器是TIS的心脏，是完成把空间分布的红外辐射转变为便于处理的时间电信号的信息转换器件。其性能直接关系到IRST的探测距离、空间分辨率等重要指标。1)工作波段选择:红外辐射的大气窗口有三个:1-3gm,3-5gm,8-121.tm，实际应用中应根据不同的使用环境来选择工作波段。由于IRST是红外探测技术在飞机上的应用，探测对象是空中的高速运动飞机，综合飞机的红外辐射特性，选择8-12}Lm工作波段，既有利于对飞机的迎头及尾后探测，同时，在兼顾对地时(如辅助着陆等)的探测，更显优势。

收稿日期:2004-07-12作者简介:王成昆(1965-)，男，工程师，大学.海军航空工程学院李报2004年第6期

2)探测器组件选择:在8-12泣m工作波段，目前主要的探测材料是锑锡汞。为了保证IRST系统性能指标，选择了进口的LWIR器件，其探测元数为320x256元，单元尺寸为30gmx30gm，保证了IRST系统的空间分辨率及作用距离;其另一优点是采用了斯特林制冷技术，体积小、重量轻，适合于空中应用。(2)红外望远镜组件它是探测器与目标辐射之间的光学窗口，它把目标的红外辐射聚焦到探测器上，并尽可能地滤除工作波段以外的红外干扰辐射。采用了透射式锗透镜系统，在对望远镜的色差及初级单色像差校正的基础上，还应校正望远镜的出瞳像差，必须使望远镜有容许的出瞳像，否则对热图像将产生严重的遮挡影响。特别应注意的是对Narcissus效应的消除[3]0通常用下列方法来降低Narcissus:用暖的阻挡来降低焦平面冷面的有效辐射干扰;用高效率抗反射镀膜降低透镜表面的反射;精心的光学设计，散焦冷的反射，使其不出现共焦表面;以一定角度倾斜来放置平面窗口等。(3)电子信号处理组件它把目标的红外辐射转变为红外图像，主要由:时钟驱动电路、低噪声前放电路、差分放大电路、多路转换电路、视频处理电路及A/D转换电路等组成。在把探测器输出的电信号转换成图像信号的过程中，有两项关键技术:1)非均匀校正:探测元响应的非均匀性主要有三个原因:一是响应率因子(增益)不同;二是截距因子(偏置系数)不同;三是各元的响应达到饱和时的值和光通量不同。非均匀性将产生固定图形噪声，影响成像质量，降低红外系统的探测距离，导致IRST的作用距离降低。因此，必须进行非均匀校正，使每个探测器对给定范围的输人产生相同的输出信号，以便得到一个可以接受的图像。对非均匀性校正一般有三种方法:单点校正、两点校正和多点校正。为了更好地逼近光敏元的实际响应曲线，系统中采用了多点校正方法实现:光敏元的响应曲线合理地分成若干段，每一段响应都用两点定标校正算法作校正。2)疵点消除:探测器的制作工艺造成焦平面器件难免出现若干“盲元”和亮点，称为‘疵点”。系统实现时，对疵点的位置进行了检测与消除:当焦平面阵列正常成像时，疵点的信号由其邻近非疵点的信号取平均值代替，其他像元信号依旧。2稳定与瞄准系统由于该IRST是应用在飞机这个高速运动、机动的载体上，用于对目标的跟踪瞄准。载体的运动会给跟踪瞄准带来扰动并产生误差，所以必须建立稳定与瞄准系统将红外热像仪的光学视轴与载体的运动和震动等进行隔离。稳定与瞄准系统主要完成对系统光轴的稳定和控制，由稳定与瞄准机构和电子组件组成。系统光轴的稳定，可以建立稳定的测量坐标系，电子组件接收控制信号并驱动执行机构，从而驱动光轴去扫描整个视场，并实施对目标的跟踪。系统稳定需要用到惯性敏感元件，根据陀螺安装和驱动方式的不同，常用的稳定系统有三种:整体稳定、齿轮传动稳定和稳定反射镜。从稳定精度来看，整体稳定的精度最高;齿轮传动稳定及稳定反射镜方案类似，均会受外部扰动及基座运动的影响，精度稍低。机载IRST系统，由于其在实施对目标的探测、捕获与跟踪时，目标具有远距离成点，近距离成像的特点，兼顾考虑系统的角分辨率及跟踪算法，所以IRST对稳定与瞄准系统的稳定精度要求较高，在系统实现时采用了整体稳定方案[4]0考虑到飞机对其设备的体积及重量限制，在工程实现时，尽量减轻稳定负载，将TIS中的部分处理电路进行了分离，安装于稳定机架之下;同时，在保证强度的情况下，尽量减轻了结构件的重量。保证了总体对性能、体积及重量的要求。

3图像跟踪处理器图像跟踪处理器是信号处理系统(SPU)及IRST的关键，完成对图像视频信号(PAL制式)的滤波与处理，按确定的判据检测和识别视场内的目标;在搜索状态下，按照截获判据截获目标，当自动转人跟踪状态时，完成对所截获目标脱靶量的计算以及目标运动方向的预测，并将目标的脱靶量数据及其他的状态数据通过接口电路送往PSS中的跟踪组件。图像跟踪处理器是IRST的智能核心，在实现时着重考虑以下几个方面:(I)作为机载应用，由于作战飞机的运动速度高，要求对目标的数据处理速度要快;(2)IRST在空中工作时，所对付的目标大多是远距离的点目标，要求其对弱小动目标的处理应准确;(3)要求对云彩等干扰有很好的滤除作用，具有好的抗干扰性能;(4)要求其体积小、重量轻。被处理信号是包含320x256探测元信息量的PAL制视频信号，率超过了2M字节/秒，对图像处理器的处理速度要求很高。在实现时，采用了DSP技术来完成图像处理跟踪器的硬件，以保证系统的处理速度。总第78期王成昆:机载红外搜索跟踪系统关键技术分析-629-

图像处理算法是图像跟踪处理器的关键。目前，在光电跟踪系统中，边缘跟踪、形心跟踪、相关跟踪等算法已有较多的应用。对于这些算法，各有各的特点，实际应用中，目标特性及背景特性关系较大，没有哪个算法是“万能，，的。结合IRST的作战使命、应用环境及目标的特性，它探测、搜索及捕获跟踪的目标是空中远距离的点目标及近距离的面目标。所以在根据TIS的视频图像信号进行目标检测、识别及跟踪时，有下面的考虑:(1)目标检测:利用视频图像，进行背景预测，根据每点的背景预测值，按照检测概率和虚警率构造的检测门限，完成目标的检测;(2)多种算法共用，解决对于不同目标的最佳跟踪。主要采用了三种跟踪算法:远距离时，利用点跟踪算法实施对目标的跟踪;随着目标与载机距离的缩短，目标图像将呈现二维面目标，利用形心算法来完成跟踪;当目标在更近的距离上时，利用相关跟踪完成对目标的跟踪。在实际的算法编制，系统联试及内、外场试验中，为了提高系统快速稳定、可靠地对目标实施跟踪的性能，在算法方面还采取了下面的主要措施:(1)为了提高系统的快速性，除了采用较高速度的DSP硬件，提高软件运行效率外，还采取了图像在线分割技术及图像数据分段存取等措施;

(2)采用自适应波门跟踪技术，最大限度地减少处理数据，同时增强系统的抗干扰性能。

4结束语机载红外搜索跟踪系统(IRST)涉及的关键技术很多，本文力求在概括一般性的前提下，结合实际工作中的部分设计及研究，对相对具体的几项关键技术进行了设计分析，以求对相关领域的研究者提供一些帮助。

参考文献:[1]CampandS3.TheInfraredandElectro-opticalSystemsHandbook5:PassiveElectro-opticalSystems[M].ERIMandSPIEPress,1993[2]刘兴运.机载红外搜索跟踪技术研究[J].激光与红外，

2001,31(5):273-276[3]GeraldCHolst.TestingandEvaluationofInfraredImagingSystems[M].Secondedition.JCDandSPIEOpticalEngineeringPress,1998:24-37[4]罗俊萍.机载光测设备视轴稳定精度分析[J]飞行器测控学报，2001,20(1):50-54

AnalysisofKeyTechniquesintheInfraredSearchingandTrackingSystem

WANGCheng-kun(AeronauticalMilitaryRepresentativesOfficeofNavyinEasternDistrictofVan,Xi'an,710043)Abstract:ThecomposingandmaintechnicalcharacteristicsofIRSTaresummarized.TheIRoptical-system,IRdetectorunitandtherealizablemethodforthePresentandStabilizationSystemareanalyzed.SeveralalgorithmsintheImageProcessingandTrackingUnit,andseveralpracticalmeasuresaregiven.Keywords:IRST;IRdetector;presentandstabilizationsystem;imageprocessingandtrackingunit