與當(dāng)前線列探測系統(tǒng)相比,紅外面陣搜索系統(tǒng)具有探測能力強(qiáng)、掃描效率高等特點(diǎn),是紅外領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。但是由于在探測積分時(shí)間內(nèi)成像景物相對(duì)探測靶面是運(yùn)動(dòng)的,面陣掃描成像不可避免的會(huì)帶來圖像質(zhì)量退化問題,本文針對(duì)面陣掃描成像圖像退化問題,開展了圖像質(zhì)量退化機(jī)理分析、像移補(bǔ)償方案比較、高頻率大擺角快速反射鏡伺服控制策略研究、像移補(bǔ)償效果評(píng)估等方面的研究工作。主要研究內(nèi)容包括:1對(duì)紅外面陣掃描探測進(jìn)行機(jī)理分析,基于動(dòng)態(tài)光學(xué)理論推導(dǎo)出紅外面陣掃描圖像像移方程以及動(dòng)基座下俯仰指向視軸穩(wěn)定方程,從理論上分析了二維搜索下紅外面陣掃描成像的圖像像移、視場旋轉(zhuǎn)、補(bǔ)償速率變化等問題。分析出補(bǔ)償系統(tǒng)的帶寬、位置準(zhǔn)確度、速度準(zhǔn)確度,為具體方案的實(shí)施提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)指導(dǎo),深入研究了紅外面陣搜索系統(tǒng)的像移補(bǔ)償方案,提出了一種基于快速反射鏡的像移補(bǔ)償方法。2提出一種實(shí)時(shí)視軸跟蹤的IRST(紅外搜索跟蹤)系統(tǒng)像移補(bǔ)償控制技術(shù),達(dá)到了方位搜索轉(zhuǎn)臺(tái)與補(bǔ)償反射鏡的快速匹配效果,實(shí)現(xiàn)了紅外面陣搜索系統(tǒng)在一定俯仰角度下方位搜索轉(zhuǎn)臺(tái)變速運(yùn)動(dòng)下高質(zhì)量的像移補(bǔ)償,快速反射鏡伺服系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力與控制帶寬得到了顯著的提高。采用高精度測速算法實(shí)現(xiàn)對(duì)方位搜索轉(zhuǎn)臺(tái)速率的實(shí)時(shí)測量,采用SIMULINK構(gòu)建了振鏡控制模型,對(duì)伺服系統(tǒng)電流環(huán)、速度環(huán)以及位置環(huán)的帶寬、階躍響應(yīng)、抗干擾能力等性能進(jìn)行了仿真分析。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了采用該方法能夠有效的實(shí)現(xiàn)提升振鏡控制系統(tǒng)的帶寬,實(shí)現(xiàn)快速面陣掃描的高質(zhì)量成像。3設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套具有像移補(bǔ)償功能的紅外面陣連續(xù)掃描探測系統(tǒng),采用像方掃描像移補(bǔ)償技術(shù),實(shí)現(xiàn)了紅外面陣連續(xù)掃描成像。研究了補(bǔ)償伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括關(guān)鍵元部件的選型、伺服系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)。搭建了紅外面陣搜索系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了快速面陣掃描成像的像移補(bǔ)償。4設(shè)計(jì)了像移補(bǔ)償效果驗(yàn)證方案,搭建紅外面陣搜索系統(tǒng)的像移補(bǔ)償測試平臺(tái)。采用實(shí)驗(yàn)室靶標(biāo)對(duì)紅外面陣搜索系統(tǒng)的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))進(jìn)行測試,對(duì)像移補(bǔ)償效果進(jìn)行評(píng)估。開展了系統(tǒng)外場全景搜索成像實(shí)驗(yàn),對(duì)快速面陣掃描成像的像移補(bǔ)償做了定性和定量評(píng)價(jià),提出了采用傾斜刃邊法測量紅外面陣搜索系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù),分析出紅外面陣搜索系統(tǒng)成像質(zhì)量的定量性指標(biāo)。分別測量了未補(bǔ)償、補(bǔ)償后以及無像移圖像的最小可分辨溫差和調(diào)制傳遞函數(shù),從而證明了采用振鏡的反掃補(bǔ)償方案可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)快速面陣掃描成像的像移補(bǔ)償要求,成像效果接近凝視型。本論文的研究工作表明:連續(xù)掃描凝視補(bǔ)償方式能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)快速面陣掃描成像的像移補(bǔ)償功能,極大的縮短了幀與幀之間的穩(wěn)定時(shí)間,充分發(fā)揮了面陣探測器高幀頻的優(yōu)勢,提升了系統(tǒng)的幀頻,大幅提升掃描效率。實(shí)時(shí)視軸跟蹤的IRST系統(tǒng)像移補(bǔ)償控制技術(shù)能夠有效的提升振鏡的控制性能,達(dá)到了振鏡與方位搜索轉(zhuǎn)臺(tái)變速運(yùn)動(dòng)下二者的快速匹配,同時(shí)像移殘差小于1/3個(gè)像元,從而實(shí)現(xiàn)紅外面陣搜索系統(tǒng)的高質(zhì)量像移補(bǔ)償。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN215;TP391.41
【部分圖文】：

圖 1.1 Artemis IRST 結(jié)構(gòu)Figure 1.1 Artemis IRST structureSIRUS）是遠(yuǎn)程紅外警戒和跟蹤系統(tǒng)，可索能力。系統(tǒng)采用線列掃描型方案，對(duì)超音方位 360°，仰角覆蓋 3.8°監(jiān)測，掃描速用高性能制冷性中、長波紅外探測器，工×10，300×8 單元；系統(tǒng)采用斯特林制冷原

ArtemisIRST結(jié)構(gòu)

Spynel系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2825070