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采用焦平面探测器的红外搜索跟踪系统关键技术研究

作　者: 白波
导　师: 雷志勇; 张勇
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 红外搜索跟踪系统面阵列焦平面探测器凝视补偿控制系统
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本论文旨在研究一种凝视补偿措施,保证红外面阵列焦平面探测器在随方位转台周视成像的过程中,在其积分时间内能获得相对于自身保持静止的场景图像,保证探测器完成凝视积分成像,从而为高性能面阵凝视探测器能运用于周视预警系统奠定技术基础。文章主要针对系统总体设计与凝视补偿控制系统设计两个部分进行了研究。总体设计方面,提出了面阵列焦平面探测器步进凝视补偿思路及补偿机构设计方案,建立了系统作用距离估算模型。依据大气参量,目标参量及探测器参数,结合项目要求的探测距离对系统的光学参数进行了论证,并完成了光学设计。凝视补偿控制系统设计方面,提出了凝视补偿机构中扫描反射镜位置控制方案,设计时将电容传感器引入到位置反馈回路中形成负反馈,并通过光电耦合器实时校准电机的电器零位和机械零位,保证了扫描反射镜在补偿周器内转速的稳定性。以该稳速控制方案为基础,分析并选择了关键元部件,完成了校正网络电路、移项电路及功放电路的设计。同时,采用TMS320F240作为控制器的核心部件,以C2000系列DSP优化C语言为主体,配合以适当的汇编语言开发了控制软件,实现了对扫描电机的稳速控制功能。该系统先后经过了室内最小可分辨温差测试与外场试验。实验结果表明：利用本文所提出的补偿方法,系统可实现面阵列器件在周视搜索中的凝视成像,所输出的周视图像中无明显的“拖尾”现象,同时探测距离完全符合预先的项目指标要求。此外,对于系统的周视图像拼接技术,本文亦做出了一定的阐述。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 红外搜索跟踪系统概述  9-10
  1.3 红外搜索跟踪系统研究概况  10-16
    1.3.1 国外发展概况  10-16
    1.3.2 国内发展概况  16
  1.4 论文的主要研究内容  16-18
2 系统总体方案设计  18-24
  2.1 系统的工作原理  18-19
    2.1.1 设计思路  18
    2.1.2 系统工作过程  18-19
  2.2 系统总体结构设计  19-22
  2.3 系统工作时序设计  22-24
3 光学系统设计  24-31
  3.1 系统探测模型  24-27
    3.1.1 目标的辐射特性  24
    3.1.2 目标探测距离模型  24-27
  3.2 光学系统设计及像质评价  27-31
    3.2.1 光学系统设计  27-29
    3.2.2 像质评价  29-31
4 补偿机构控制系统设计  31-47
  4.1 扫描电机伺服特性分析  31
  4.2 扫描电机控制系统模型  31-32
  4.3 控制系统硬件设计  32-37
    4.3.1 控制系统硬件平台概述  32-34
    4.3.2 指令信号设计  34
    4.3.3 校正网络设计  34-35
    4.3.4 移相电路设计  35-36
    4.3.5 功放设计  36-37
    4.3.6 H桥电路  37
  4.4 系统软件设计  37-42
    4.4.1 存储器分配  39-41
    4.4.2 GEL文件和运行库的载入  41-42
  4.5 扫描镜零位稳定策略  42-44
  4.6 电流信号处理  44
  4.7 精度测试  44-47
5 周视图像拼接  47-53
  5.1 周视图像拼接模块组成原理  47-49
  5.2 图像拼接技术  49-53
    5.2.1 图像配准  49-50
    5.2.2 图像平滑  50-53
6 试验情况  53-56
  6.1 MRTD测试  53-54
  6.2 系统外场测试  54-56
7 结论  56-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61-62
致谢  62-64

采用焦平面探测器的红外搜索跟踪系统关键技术研究

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