【摘要】：紅外搜索成像系統(tǒng)具有探測距離遠、被動工作的特點,能實現(xiàn)一定空域范圍的成像,并形成全方位的全景圖像,并能實現(xiàn)對全景圖像內(nèi)的目標進行探測。國內(nèi)外針對紅外搜索系統(tǒng)進行了廣泛的研究,目前采用線列探測器的紅外搜索系統(tǒng)技術上已經(jīng)較為成熟,為了進一步提高紅外搜索系統(tǒng)的探測距離、提高成像質量、以及提高紅外搜索系統(tǒng)的全方位掃描成像效率,本文采用了基于紅外面陣探測器的紅外搜索系統(tǒng),并對其展開了相關關鍵技術研究,通過在紅外面陣搜索系統(tǒng)中引入了快速反射鏡,在紅外面陣探測器進行搜索掃描成像過程中,控制快速反射鏡進行反向運動補償,來解決面陣探測器掃描成像中的拖尾的問題。搭建了紅外面陣搜索系統(tǒng)實驗樣機,進行了全方位搜索成像實驗。本文首先介紹了紅外搜索系統(tǒng)的組成部分并對各組成部分的功能進行了描述,接著闡述了紅外搜索系統(tǒng)的總體設計思路,之后提出快速反射鏡系統(tǒng)的組成和總體設計方案,并對其在紅外面陣搜索系統(tǒng)中的像移補償原理進行了分析,對比了紅外面陣搜索系統(tǒng)步進凝視方案和本文中采取的通過快速反射鏡動態(tài)補償方案的優(yōu)缺點,充分利用了紅外面陣探測器的高幀頻成像的特點,在保證紅外面陣探測器成像質量的情況下,提高了紅外面陣探測器的搜索效率。本系統(tǒng)中影響成像質量的關鍵機構是快速反射鏡子系統(tǒng)的控制性能的好壞。為了得到較好的控制性能,本文對快速反射鏡系統(tǒng)進行了建模與分析,采用最小二乘法對快速反射鏡模型進行了分析,并對影響快速反射鏡控制性能的因素進行了分析,包括機械諧振和數(shù)字控制器等對控制性能的影響。為了得到對快速反射鏡較好的控制精度,本文摒棄了傳統(tǒng)的PID控制方法,采用了本文提出的結合干擾觀測器和零相差控制器的控制方法,提高了快速反射鏡的控制精度和控制帶寬。最后,完成了紅外面陣搜索系統(tǒng)的實驗樣機搭建,并進行了像移補償實驗和全方位搜索成像實驗,并對試驗結果進行了分析,實驗結果表明本文研究的基于快速反射鏡運動補償?shù)募t外面陣搜索系統(tǒng)滿足成像指標要求。
[Abstract]:Infrared search imaging system has the characteristics of long detection distance and passive operation. It can realize imaging in a certain spatial range and form omni-directional panoramic image, and can detect the target in panoramic image. The infrared search system has been widely studied at home and abroad. At present, the infrared search system using linear detector has been more mature in technology, in order to further improve the detection distance of the infrared search system and improve the imaging quality. In order to improve the efficiency of omni-directional scanning imaging of infrared search system, the infrared search system based on the external detector of red array is adopted in this paper, and the related key technologies are studied. In order to solve the problem of trailing in scanning imaging of area array detector, the fast mirror is introduced into the search system of red array, and the reverse motion compensation of fast mirror is controlled in the process of searching and scanning imaging of red array detector. An experimental prototype of the red array search system is built, and the omnidirectional search imaging experiment is carried out. This paper first introduces the components of the infrared search system and describes the functions of each component, then describes the overall design idea of the infrared search system, and then puts forward the composition and overall design scheme of the rapid reflector system. The principle of image shift compensation is analyzed, and the advantages and disadvantages of the step gaze scheme and the dynamic compensation scheme through the fast reflector are compared. The characteristics of high frame rate imaging of the external red array detector are fully utilized, and the search efficiency of the outside red array detector is improved under the condition of guaranteeing the imaging quality of the outside red array detector. The key mechanism affecting the imaging quality of the system is the control performance of the fast reflector subsystem. In order to obtain better control performance, the fast mirror system is modeled and analyzed, the fast mirror model is analyzed by the least square method, and the factors affecting the control performance of the fast mirror are analyzed. Including mechanical resonance and digital controller on the control performance. In order to obtain better control precision for fast reflector, the traditional pid control method is abandoned in this paper, and the control method combining disturbance observer and zero phase difference controller is proposed in this paper. The control precision and control bandwidth of the fast mirror are improved. Finally, the experimental prototype of the red array search system is built, and the image shift compensation experiment and the omni-directional search imaging experiment are carried out, and the experimental results are analyzed. The experimental results show that the red array search system based on fast mirror motion compensation can meet the imaging requirements.
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN216

【參考文獻】

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本文編號：2135225