论一种机载光电稳瞄系统照射精度的测量方法

孙 强，吴 辉，宋 敏，冯 婕，袁 博，吕 祥（.西安应用光学研究所，70065；.西安飞行自动控制研究所，70065）

论一种机载光电稳瞄系统照射精度的测量方法

孙 强1，吴 辉1，宋 敏2，冯 婕1，袁 博1，吕 祥1
（1.西安应用光学研究所，710065；2.西安飞行自动控制研究所，710065）

本文采用成像法对机载光电稳瞄系统的照射精度进行测量，用光斑监测设备对目标靶和照射光斑进行摄像监测。对摄取的视频图像中，激光光斑中心与目标靶十字中心点的偏离进行处理，统计计算得到照射过程中的照射精度。

照射精度测量；成像法；光斑着靶分布

1　照射精度的定义和误差分析

照射精度是作为机载光电稳瞄系统的重要指标，从使用角度出发，主要考虑最远作用距离上对规定尺寸的目标进行瞄准、照射，必须有一定概率的照射点（光斑中心）落在目标上（一般取概率不低于90%）。照射误差由固定误差和随机误差两部分构成。设固定误差为零，即可得到照射精度。

如图1所示，将光斑中心随机着靶分布按二维正态分布处理，且两个方向分布的标准差相等，则单方向上的光斑着靶概率P可以用如下公式表示：

式中：

P-光斑着靶概率；

Δx-固定误差；

a-靶宽的二分之一，一般靶宽2.3，单位米。

图1　单方向上的光斑着靶概率分布示意

图2　激光光斑偏差角示意图

式中：

2　照射精度的测量原理和实施方法

采用成像法测量照射精度，图3为成像测量法示意图。即在照射精度试验中，用光斑监测设备对目标靶和照射光斑进行摄像监测。对摄取的视频图像中，激光光斑中心与目标靶十字中心点的偏离进行处理，统计计算得到一次照射过程的照射精度。

图3　成像测量法示意图

在测量过程中照射误差是稳瞄系统一次照射（一组照射）过程中激光光斑中心与目标靶十字中心点的偏离误差。激光光斑偏差量的示意图如图4所示。

图4　激光光斑偏差量示意图

激光光斑偏差量可以通过图像成像方法，利用图像二维平面上的距离测量来实现。以图像上目标靶十字中心点为原点，以图像面水平方向为轴，垂直方向为轴建立直角坐标系，在一次照射（一组照射）过程中第 帧/场激光光斑中心点的图像坐标为，则极坐标偏差量用图像距离量可以用如下公式表示：

式中：

将公式（3）用视场角来表示，也就是激光光斑与目标靶十字中心点之间的偏差角度，称为激光光斑偏差角。激光光斑偏差角是在-90°＜＜+90°范围内的角度值。

图3为成像测量法示意图。如图所示目标靶十字的位置是固定的；激光光斑的位置是不断变化的，假设测量误差足够小，可以忽略不计，则对于测量摄像机和稳瞄系统而言，激光光斑偏差量是同一值，区别在于两种设备相对于目标靶的距离不同，传感器的空间分辨率不同，显然对应的激光光斑偏差角不同。激光光斑测量偏差角可以用如下公式表示：

式中：

式中：

式中：

式中：

式中：

3　总结

本文通过光斑监测设备对目标靶和照射光斑进行摄像监测，对获得的图像进行数据统计处理，从而实现了对照射精度进行测量，取得了较好的效果。

［1］王家琪，金光，颜昌翔.机载光电测量设备的目标定位误差分析［J］.光学精密工程，2005，13（2）：105-116.

［2］王小鹏，纪明.光电系统工程概念设计与思考［J］.应用光学，2007 32 （6），31-33.

［3］谷素梅.大型光学惯性稳定跟踪仪器稳像精度测试系统原理方案探讨.应用光学，1998，19（6），5-8.

［4］罗先和.光电检测技术［M］..北京：航空航天大学出版社，1995.

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

Sun Qiang1，Wu Hui1，Song Min2，Feng 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