红外成象导引头作用距离估算
第卷第期红外于激光技术
年月
红外成象导引头作用距离估算
陈光余
航天工业总公司第三研究院八三五八所天津
文摘本文叙述具有自动目标识别功能的红外成象导引头的作用
距离佑
算
这种佑算方法既不同于非成象点源系统也不同于一般热象仪成象
红外导
引头的作用距离是一个有待研究的参数然而与此有关的主要问题仍然是系统
的灵敏度石了大气传输和从随机噪声中识别目标所需的信噪比在湿热的大气环境条件下水分子的吸收是决定大气传输的支配因素系统工作信噪比与探测概率和虚警率相关本文提出了定义成象红外导引头虚警的一种假设并
以此为依据推出一套估算作用距离的公式最后给出了计算成象红外导引头作用
距离的示例
主题词红外成象导引头作用距离探测概率虚警
厦川
万石了刀一收稿日期年月
日
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第卷第期红外与激光技术一
健一
引言
用最小可分辨温差或盯来描述一个红外成象器的热灵敏度
是最常用
的方法这种方法是靠人眼在成象器终端的视频显示屏上对一个已知空间频率的标准靶条
图的人工判定来完成的人眼的主观视觉判定参与了这一检测过程热象仪的作用距离可以通过用上述方法测得的该热象仪的调制传递函数曲线结合被测目标的几何尺寸和热象
仪在某个给定的调制传递函数值例如取下的空间分辨率来确定即
典办一’“
上式中积分表示在垂直于观测方向上的目标投影面积尹和分别表示热象仪对该目标分
解的总象元数和二维角分辨率
为了简化我们假定目标形状为矩形并把上式写成二维形式
弓二月士牛占
入
式中目标面积为一一两个方向的目标象元数占占,一一截、象仪在两个方向的空间分辨率
一一读热象仪至目标的距离
鉴定热象仪的上述方法须有以下条件目标标准靶条的形
状为
二
判定是由人眼做出的主观判定
判定信噪比一般在一之间
显然这些条件对成象导引头都是不适用的首先导引头没有人参与识别过程而机器的识别要求实时在速度上可以做得比人工快得多两者相差约倍但在智能上
却难以
赶上人脑因而需要高得多的判定信噪比而且速度越快要求信噪比越高多种图象预处理方法可以用来提高图象的信噪比但必须以牺牲处理速度为代价例如一次帧相关
的运算意味着要耽误一的时间人脑在判定图象的过程中实际上是进行了包括时
间积分和空间积分在内的多种处理方法而判定时间达秒级这就是此种方法不适用
于
成
象导引头的原因实时识别的处理过程实际上只能在成象传感器输出图象的原始信噪比条件下进行只有那些延时时间很小的处理方法可以在识别过程中采用为了简化本文将不计及这些处理方法对提高系统信噪比的贡献
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net红外与激光技术第卷第期成象导引头的作用距离假如成象传感器能提供足够高的信噪比使得导引头能以必要的空间分辨率探测到
目
标的全部表面则可以按公式的关系计算成象器的作用距离
一斤王口
对于两个方向具有相同分辨率的简单情况取。。。气咨一。公式简化为
例,设,’一‘卢。一,。一代人公式得出作用距离一‘不考虑大气传输的损失和信噪比按公式计算出的结果是系统的最大作用距离
相对于背景温度为△了的目标产生的信噪比等于△了刀式中一一谁巨离等于的路径的大气传输实验室内热象仪的可由下式计算
〔’〕
万百丁一
二
胡,,
若已知△了和刃石了值要求作用距离必须算出工作信噪比和大气传输系数的函数表达式
大气吸收系数
大气传输由多种因素决定假如我们把一切因素都考虑进去则根本不可能找到
的解析表达式在这种情况下一般是用图解积分和逐步近似法来求大气传输系数的但是在湿热的大气环境条件下水分子的吸收占主导地位它与大气传输的关系
可
以
简单地写成一一
式中一单位路径长度的水分子的吸收系数其值取决于大气温度和相对湿度
表列出了在饱和湿度下水分子吸收系数同气温的关系这种关系绘成的曲线如图所示
表水分子吸收系数与温度的关
系
,,叨
乃
把公式代入公式消去得
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第卷第期红外与激光技术一一一厄了一
一
二“
衰减系数
上式表明作用距离的讨算归结为求值月
成象系统的探测概率和虚警率
在非成象红外导引头设计中我们曾定义过系统的虚警率
〔〕气温
℃
尸军。图衰减系数与气温的关系曲线
式中军和。一曰言息处理电路的带宽和系统的平均虚警时间对于有零均值的宽带白色噪声其振幅分布为高斯分布系统的虚警率为
尸。一,一念一一’
式中一一按噪声均方根值刻度的闽值探测概率为一,一
念丁
‘
一’
,·、
“
‘
,
式中一一可言号超阂峰值对应公式和给定的尸。和尸。概率的系统工作信噪比等于夕一在非成象系统中认为一个信号脉冲超过阑值的事件为探测同样一个噪声脉冲超过阂值的事件为虚警显然这两种定义对成象系统都是不正确的在成象系统中要在目标区内探测到足够多的象元信号才能算探测相反部分象元不是一个出现噪声脉冲并不构成虚警事件除噪声脉冲数以外还有它们出现的空间位置是否同目标对应的位置相符才能判定是否为虚警后一个条件更为复杂作为初步探讨
我们将只研究噪声脉冲数与系统虚警的关系关于虚警的第一种定义是在给定的平均虚警时间。内共出现。”。个噪声脉冲的事件为系统虚警根据这一定义并考虑到
系统由。个独立的探测器通道组成把关于虚警率的公式推广到成象系统
军。叮
其中视频带宽军等于
亡、彭
。护
叮把公式代人公式得尸二丁喜
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式中脚。”。几一冲贞总象元数帧频叮、。一一扫
描效率并扫的探测器元
数
本文提出关于虚警的另一种定义即设在具有个象元的目标区内有一半
以上的
象元出现噪声脉冲则认为该区域内出现了虚警并定义虚警率为
尸。二
尹牛
‘
我们引用一组数据来比较上述两种定义的差别设。”。”,
。一。一分别代人公式和得虚警率和对应的阑值如下
一一夕一
显然第一种定义较严格本文选用第二种定义作为系统虚警的判据由个扫描通道组成的目标区的探测概率为尸一尸了
式中尸一单个通道的探测概率
若要求尸。二则尸二由公式求得阑上信号电平
一
作用距离计算
示例
公式给出了只考虑大气水分子吸收的作用距离算式若考虑其他大气因素对传输的影响可以引人一个修正系数‘把公式改写成
计设△了
表列出了工作于两个波段的红外成象导引头作用距离和有关参数的计算结果中假定两个导引头光学系统的参数相同目标区相对于背景的温差△了不小于除
水分子吸收外的其他大气因素下二工作信噪比如前计算的结果取在给定的温度范围内中波导引头的灵敏度明显优于长波导引头当气温降到℃以下
时长波的作用距离很快增大并超过中波但是由于受到由公式所规定的目标最小临界尺寸的限制有效作用距离不能继续增加因为这时虽然被探测到的象元仍有足够的信噪比但总象元数没有达到识别所需的最低数目这种情况可用图的曲线来说明提高导引头的空间分辨率可以在低温时增大作用距离但这将使系统的热灵敏度下降从而在高温环境下更难以工作
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红外成像导引头闭环注入式仿真试验可行性分析
王 敏１ ， ２ ， 邹前进 １ ， ２ ， 王彦 斌 １ ， ２ ， 黄 成功 １ ， ２ ， 李 慧１ ， ２
（ 中国洛 阳电子装 备试 验 中心 ， 河南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ） 摘 要 ：针对 红外成像 导引 头复杂战 场环境 适应 性测 试 ，提 出 了一种采 用数 字 图像 注入 式的 闭环 半 实物仿 真试验 方 法 ，并 分析 了 闭环 注入 式仿真 试验 系统 的组成及 工作 原理 。 由于仿 真测试 时 红外成
像 导 引 头的传感 器被 图像仿 真计 算机和 图像 注入接 口设 备取代 ，导致数 字 图像 生成及 脱靶 量 计算 环 节存在 延迟 和误 差 ， 使 伺服控 制 系统 的性 能与 实际工作 情 况可能 不一致 ， 从 而影 响仿真 试验 结果精 度
和置 信度 ， 因此 ， 在 建 立导 引头伺服 控 制 系统 模 型 的基础 上 ， 研 究 了仿 真 时间延 迟 ｔ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｉ Ｒ ｓ ｅ ｅ ｋ ｅ ｒ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ－ ｌ ｏ ｏ ｐ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ
ｏ ｎ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｗａ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ， Ｚ ｏ ｕ Ｑ ｉ ｎｊ ａ ｉ ｎ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｙ ａ ｎ ｂ ｉ ｎ ， Ｈ ｕ ａ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｇ ｏ ｎ ｇ ’ 。 ， Ｌ ｉ Ｈ ｕ ｉ ・ 。
红外成像制导武器现状及其对抗
收稿日期:2003-10-06作者简介:方有培(1951-),男,江苏南京人,高工,主要从事航天电子对抗技术研究。
红外成像制导武器现状及其对抗方有培,汪立萍(中国航天科工集团8511研究所,南京 210007)摘要: 红外成像制导在精确制导技术中占有重要的地位,它是导弹家族中的重要成员。
红外成像制导利用目标的二维红外图像信息,实现对目标的跟踪,具有制导精度高、隐蔽性好、抗干扰能力强和选择攻击目标要害部位等特点。
它是一种使导弹威力倍增的技术,代表当今精确制导武器的发展方向和趋势,倍受美、英、法、俄等国军方的高度重视。
特别是海湾战争以后,已有大量红外成像制导导弹装备部队。
探讨红外成像制导的对抗技术显得十分必要。
关键词: 红外成像制导;焦平面阵列;复合红外烟幕;电磁脉冲武器中图分类号: TN976;TN215 文献标识码: A1 引言1979~1985年期间,作战飞机损失数目超过160架,其中90%是被红外制导导弹击中。
在1973~1997年期间,遭受各种武器系统攻击而损失的飞机共有1434架,其中738架是红外制导导弹的牺牲品,所占比例为51.5%。
红外成像制导就是利用目标与背景的热辐射差异形成目标与周围景物的图像来实现制导的一种方法,是一种具有较强抗干扰能力的制导体制,也是一种使导弹威力倍增的技术,代表当今精确制导武器的发展方向和发展趋势,倍受美、英、法、俄等国军方的高度重视。
红外成像导引头的发展大致可以分为两代,第一代从上世纪70年代中期开始,采用光机扫描体制,其典型代表是美国的/幼畜0AGM -65D 空地反坦克导弹。
第二代始于80年代初,其特点是利用红外焦平面阵列,其典型代表是美国的/标枪0和/海尔法0改进型。
/标枪0采用64@64碲镉汞探测器,工作波段8~10L m;而/海尔法0改进型工作波段为8~14L m 时,采用碲镉汞探测器,工作波段为3~5L m 时,相继采用32@32,64@64,128@128元铟砷锑/硅混合CCD 焦平面阵列。
红外成像制导导弹激光压制干扰数学仿真评估方法分析
中包括红外 目 标与背景的解算 、红外 目标与背景 图像 的计算机 生成、强激光大气传输及其与物质作用 模型建立、制导控制运动模 型可控弹道解算 、数据库建设、仿真模型校验等。重点对红外成像制导导
弹激光压 制干扰数学仿真评估 中导引头输入信号生成环节的模型和数据库建设进行 了分析。 关键词：红外成像制导；激光干扰；数学仿真；评估；方法分析
中图分 类 号 ：Ｔ ２ ９ Ｎ １ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ： １０ ．８ １２ ０）９０４ ．５ ０ １８９（０ ６０．５ ００
Ｄ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓｇ ｎ Ａｎａ ｙ ｉ ｏ Ｄｉ ｉａ ｉ ｕｌｔｏ ａ ｕａ ｉ ｆ ｌ ｓｓｔ ｇ ｔ ｌＳ ｍ ａ ｉ ｎ Ｅｖ ｌ ｔｎｇ ｏ Ｉ Ｉ ａ ｉ Ｒ ｍ ｇ ｎｇ Ｇｕｉ ｄ Ｍ ｉｓｌ ｓＬａ ｅ ｏ ｄｅ ｓ ｉ ’ ｓ ｒＣ ｕｎｔ ｒ ｅ ｓ ｅＳｙ ｔ ｍ ｓ ｅ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｓｅ
李
，雷 兵 ，赵 宏 鹏 ， 华 一 ， ，秦石 乔 贾宏进 王省 书 ， ，
３８ ７ ０ ３ （． １国防科技大学 光电科学 与工程学院，湖南 长沙 ４ ０ ７ ２中 国 人 民解 放 军 ６ ８ ０部 队 ，河 南 洛 阳 ４ １０ ） １０ ３ ．
摘要：介绍 了基于野外测试的红外成像制导武器 激光压制干扰系统性 能评估的数学仿真评估方法。在
Ｃｈ ｎ ｓ ａＨｕ ａ １ ０ ３Ｃｈｎ ， ．３ ８ ａ ｇｈ ｎ ｎ４ ０ ７ ， ｉａ ２６ ８ ０Ａｒ ｙ ＵｎｔＰＬ Ｌｕ ） ｎ ｍ ｉ ， ． ｏ ｇＨｅ ａ ７１ ０ ｉａ ａ ｎ ｎ４ ０ ３Ｃｈｎ １
基于自抗扰技术的红外成像导引头控制器设计
文 章 编号 ：０ ６— ３ ８ ２ １ ）６—０７ ０ １０ ９ ４ （ ０ １ ０ ０ ５— ５
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算
机
仿
真
２１ 月 ０ 年６ １
基 于 自抗 扰 技 术 的 红 外 成 像 导 引 头 控 制 器 设 计
栗 金 平 杨 军 凡 国龙 ， ，
（． １ 西北工业大学航 天学 院， 陕西 西安 ７ ０ ７ ； １０ ２
ｓａｅ ｏ ｓ ｒｅ ．Ｔ ｅ ，ｗｅ ｆｅ ｂ ｃ ｈ ｔｔ ｒｏ ｏ ｌ ｅ ｒ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ｈ ｉｔｒ ａ ｃ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｒ ｃ ｈ ｔｔ ｂ ｅ ｖ ｒ ｈ ｎ ｅ ｄ ａ ｋ ｔｅ ｓ ｅ ｅ ｒ ｒｎ ｎ ｉ ａｌ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａｅ ｔ ｅ ｄｓｕ ｂ ｎ ｅ ｉ ｒ ｅ ｏ ｔ ｋ ｔｅ ａ ｎ ｙ ａ ｄ ｃａ ｅａ ｃ ｒ ｔｌ ．Ｆ ｎ ｌ ｉｔｔ ｃ ｕ ａｅｙ ｉ ａｌ ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｅ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｏ ｔｏ ｓ ｓｅ ｙ，ｔ ｅ ｓ ｍｕ ａｉ ｆｔ ｏ ｔｏ ｓ ｏ ｈ ｓ ｅ ｄｓ ｎ ｇ ｄ ｉ ｓ ａ ｅ ｈ ｗｓｔ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｈ ｔ ｈ ｓ ｅ ｃ ｌ ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｔ ｌ ｎ ｔ ｈ ｉ ｕ ｂ ｎ ｅ ａ ｘ ｅｌ ｔｐ ｒ ｍａ ｃ ｏ ｅｉ ａ ｅ ｔｅ ｄ ｓ ｒ ａ ｃ ． ｅ ｏ ｍｉ ｔ
ｏ ｏｙｃｎｌａ ｅｐｏ ｅｅ ｇｎ．Ｉ ｒｅ ｄ ｃ ｅｅ ｅｔ ｗ ｅｉｎｉ ｎｒｌｒ ｉ ｕｏ ｉｕｂｎｅ ｆ ｄ ａ ｄｔ ｏｒ ｅｋｒｍａ ｇ ｎｏｄｒｏｒ ｕｅｔ ｆｃ． ｅｄｓ ｓ ｏ ｔ ｌ ｔ ａｔ ｓ ｒａ ｃ ｂ ｅ ｈ ｓ ｉ ｉ ｔ ｅ ｈ ｇ ｔｃ ｏｅｗ ｈ ｄｔ ｒｊｃｏ ．Ｆｒ ， ａｅ ｎｔｅｏｊｃ ｍ ｄ ， ｅｅｔ ｔ ｔ ｙｔ ｔ ｅａｄｔｅｄｓ ｒａ ｃ ｒ ｇ ｈ ｘｅｄｄ ｅｅｔ ｎ ｉｔ ｂｓｄｏ ｂｅｔ ｏ ｅ ｗ ｓｍａ ｈ ｓｓ ｍ ｓ ｔ ｎ ｉｕｂｎｅｔ ｏ ｈｔｅｅｔｎｅ ｉ ｓ ｈ ｉ ｅ ｅ ｅ ａ ｈ ｔ ｈｕ
美国导弹防御系统全域红外探测装备发展、体系分析及能力预测
美国导弹防御系统全域红外探测装备发展、体系分析及能力预测范晋祥中国航天科技集团公司八院八部摘要：红外探测跟踪系统在美国目前部署的弹道导弹防御体系中，尤其在弹道导弹发射早期预警和动能拦截弹高精度制导等方面，起着关键的作用。
为了进一步完善和改进其弹道导弹防御体系，近年来美国正在进一步发展新一代的弹道导弹防御红外系统与技术，正在大力发展改进弹道导弹发射早期预警能力的天基高轨道红外预警系统，发展旨在实现对弹道导弹威胁的全弹道（从助推段到中段、末段）监视跟踪的空间监视与跟踪系统，发展先进的、高性能大规格红外焦平面阵列、双色（多色）大规格红外焦平面阵列以提高星载红外告警系统、天基监视与跟踪系统以及动能拦截弹红外导引头的性能，发展用于拦截效果评估和弹道导弹发射早期预警性能改进的先进的多光谱、超光谱探测技术，此外还在发展用于弹道导弹防御的机载红外探测系统，以构建包括天基高轨早期预警、天基低轨全弹道跟踪、机载助推段、上升段跟踪和弹载跟踪导引的弹道导弹防御全域红外探测武器装备。
本报告概述了近年来美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的新进展，分析了美国弹道导弹防御系统的全域红外探测武器装备的体系构成，预测了美国未来弹道导弹防御系统红外探测装备的能力。
关键词：弹道导弹防御系统、导弹防御、预警卫星、空间目标监视与跟踪系统、动能拦截器、导引头、红外、焦平面阵列1 弹道导弹防御红外探测、跟踪系统发展简况红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头在美国目前部署的弹道导弹防御系统中起着举足轻重的作用，天基红外预警系统是导弹防御系统实现对弹道导弹发射的早期预警的关键,是确保实施成功拦截的先决条件,而动能拦截器红外导引头则是拦截目标的关键。
然而，美国目前部署的弹道导弹防御系统仅具备初始作战能力，尚不具备助推段、上升段防御能力，以地基、海基雷达为主的弹道导弹防御探测跟踪传感器不具备对弹道导弹威胁的全球范围内的持久监视、跟踪能力，而且原有的天基红外预警系统也存在着一些固有的缺点，如不能跟踪中段飞行的导弹，对国外设站的依赖性大，在南北极地区存在一些无法监视的盲区,星上红外探测器扫描速率低、频段少，对射程近的战区导弹难以给出充足的预警时间，虚警问题始终未得到根本解决，目前装备的动能拦截弹也存在着识别能力不足的缺点。
红外导引头原理
红外导引头，顾名思义是以目标发射出的红外线作为信息来源，向导弹提供目标方位的制导机构。
用最通俗易懂的方式说，就像人眼可以通过物体反射的可见光进行成像一样。
但我们知道，人眼需要通过晶状体聚焦，在视网膜上成像，再由视网膜上的视锥细胞把光信号转化为神经冲动传递给我们的大脑。
导弹的红外导引头同理，也需要通过一系列复杂的手段把目标的红外信号转化为电信号。
红外导引头首先要通过光学手段对视场内的红外射线进行聚焦。
这一般是通过两次光反射实现的。
红外信号首先通过导引头前方的整流罩打在导引头后方的主反射镜上发生反射，射入导引头前方的次反射镜上发生第二次反射。
次反射镜通常为凹面设计，可以将入射的光学信号汇聚在一个相对较小的区域内，便于导引头中的红外信号探测器对红外信号进行捕捉。
可探测器通常不具备感知信号方位的能力，仅能通过改变自身的某些特性（如电阻等）来让其他仪器检测到自己是否接收到了红外信号和接收到红外信号的强度。
而作为一个用于引导导弹的导引头，输出目标的方位信息又是必须的。
要解决这个问题，只有两种方法，一是用大量信号探测器组成阵列。
这不仅可以通过阵列不同位置上的探测器检测到的信号强弱检测红外信号的方位，甚至还能用来进行红外成像。
但这就要求探测器的尺寸和重量非常小，能够在相对有限的空间内大量集成。
而对于早期的红外探测技术来说，这几乎是不可能的。
因此，早期的红外导引头均采用了另一种方法——使用调制盘进行机械模拟（当然，调制盘还有空间滤波的作用）。
最简单的调制盘为旭日型调制盘，由美国人率先发明。
这一设备简单来说就是一个由透光、不透光、半透光三种不同类型的模块组成的圆形平面透镜。
这个圆形透镜分为两个半圆，一个半圆为半透光，另一个半圆由很多大小相同的透光和不透光镜片交叉排列而成。
在使用时，调制盘以一定的速度进行旋转，此时，调制盘上所有点的角速度均相同，但越靠近圆盘外侧的点线速度越大。
因此，打在调制盘某一点上的点光源强度就会因调制盘的旋转而产生周期性的变化。
红外成像制导子弹弹道及视景仿真研究_孙鹏
GM = 3. 986 004 418 × 10 14 m3 / s2 ； ω e = 7. 292 115 × 10 rad / s。 STK 中采用的地球参考模型就是美国国防部确 定的 WGS—84 模型。 虽然和我国地心二号 （ DX2 ） 坐标系所采用的 IUGG—75 参考椭球模型 差 异 很 小， 但是在实际应用过程中就会产生一定的偏差 。 这种偏差会随时间积累， 越来越大。 所以需要进行 修改。 1. 2 STK 简介 卫星工具软件 STK（ Satellite Tool Kit ） 是航天领 由美国分析图形有限公 域中先进的系统分析软件， 司（ AGI） 研制， 用于分析复杂的陆地、 海洋、 航空及 3 维可视化动 航天任务。它可以提供逼真的 2 维、 态场景以及精确的图表、 报告等多种分析结果。 支 持卫星寿 命 的 全 过 程， 在航天飞行任务的系统分 析、 设计制造， 测试发射以及在轨运行等各个环节 中都有广 泛 的 应 用， 对于军事遥感卫星的战场监 测、 覆盖分析、 打击效果评估等方面同样具有极大 的应用潜力。 1. 3 坐标系转换 由于选取不同的坐标系， 所建立导弹的运动方 因此选择合 程组的形式和复杂程度也会有所不同， 理的坐标系是十分重要的。 选取坐标系的原则是： 既能正确的描述子弹的运动， 又能使描述的运动方 程组形式简单清晰明了。 这里使用的是以下几种 坐标系： 发射坐标系、 弹体坐标系、 弹道坐标系、 速度坐 标系、 地心坐标系、 地心惯性坐标系等。
GM = 3. 986 005 × 10 m / s ； ω e = 7. 292 115 × 10 rad / s。 而美国国防部确定的参考椭球模型是 WGS—84 ， 其 地心精度约为 0. 1 m， 相关参数如下： R a = 6 378 137 m； f = 1 / 298. 257 225 63 ；
极速击杀——陆基“宙斯盾”的两种“标准”-3导弹
极速击杀
“标准”-3系列导弹是“宙斯盾”系统的反弹道导弹，主要用于大气层外直接拦截处于上升段或中段的来袭弹道导弹，为海外美国海
部署在波兰的陆基“宙斯盾”
系统将在2018年左右完成，其使
用的拦截弹将采用性能更加强大
的“标准”-3 Block IIA型导弹，届
目前的主力
“标准”-3 Block I系列导弹
“标准”-3型导弹家族包括
“标准”-3 Block 0基本型、“标
—陆基“宙斯盾”的两种“标准”-3导弹
林颖清. All Rights Reserved.
“标准”-3 Block I型系列导弹采用的LEAP动能战斗部
“标准”-3 Block IA导弹发射瞬间. All Rights Reserved.
· 单色导引头· 脉冲式姿轨 控系统· 双色导引头
· 推力可调的姿轨控
系统
· 先进的全反射光学
系统
· 先进的信号处理器
· Block IB的导
引头
· 直径为534mm的
第二级和第三级
火箭发动机
· 直径为534mm的
头罩
· 适用于MK-41垂
直发射装置
· 更大直径的动能
战斗部
· 直径为534mm的
第二级和第三级
火箭发动机
· 直径为534mm的
头罩
· 适用于MK-41垂
直发射装置
扫描二维码，观看视频《美国用
准”-3导弹击毁卫星》
2014.08军事文摘。
红外成像制导技术的发展
第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月、，01．36Suppl e玎∞nt I玎血ared and Las er Engi n∞抽g S e p．2007红外成像制导技术的发展任宁(东北电子技术研究所，辽宁锦州121000)摘要：介绍了红外成像制导技术的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发展红外成像制导技术的优势和重要性，重点探讨了几种红外成像导引头的技术性能及其特点；最后分析了红外成像制导技术的未来发展趋势。
关键词：红外成像；制导技术中圈分类号：TN976文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(探测与制导)．0099一04D eV el opm e nt of t he i nf r ar ed i m a酉ng qui dance t e c hnol ogyR E N N i I l g侧伽岫Res％rch hgt i m l嚣of E1e c tr0植c T c曲nol og yJl nzhou121000，(撕na)A bs t r act：T he pr oces s of de V el opm ent of t Il e i n丘a r ed I I I l a gi ng gui dance t echno l ogy and equi pm ent si n all cout r i e s oV e r也e w od d and i ts m odi f i cat i on a r e des cr i pt ed．The t ec hI l i que per f b咖ance观dprope r t i es of t hei11胁∞ed I Inagi n g gl l i ded s eeker a豫di s cusse d and m ei r deV e l opm ent t endaI l cy啪锄al yz ed．K ey啪r ds：Inf陆ed hI l agi ng；G ui de d t echno l ogyO引言1800，有效作用距离远，抗干扰性好。
电视导引头作用距离研究
文章编号!"#$"%#&$’()**&+*),**)$,*-电视导引头作用距离研究杨满忠".尹健).于雷"("/空军工程大学工程学院.陕西西安$"**&01)/空军第八研究所.北京"***$#+摘要!针对电视导引头工作特性.系统分析了在光电技术领域中对电视导引头作用距离的主要影响因素.给出了电视导引头工作的数学模型.研究了不同因素对作用距离的影响2关键词!导引头作用距离1电视导引头1光电技术中图分类号!345-&136$#78&&"文献标识码!9:;<;=>?@A BA C;>=D E A BF E<D=B?;A G H I@A J;>K94L MN O,P Q R O S".K T46U N O).K V W X U"("/Y Z[\Z]]^\Z[_‘a a][].b\^c‘^d]e Z\f]^g\h i‘c Y Z[\Z]]^\Z[.j\k l Z$"**&0._m\Z l1)/n m] ]\[m h m[^l o p l h]g d m‘‘a‘cb\^q‘^d].r]\s\Z["***$#._m\Z l+t u<D>=?D!3Q X v N U Ow N x y R z{U O|Q R y R X}X x y z R O U x N z X N.~Q U x QQ N!X U O w}"X O x X R Oy Q X R|X z N y U R O#U{, y N O x X R w3$Q R v X z N z X N O N}U P X#{%{y X v N y U x N}}%&N{X#R Oy Q X x Q N z N x y X z U{y U x{R w y Q X Q R v X z/9v N y Q, X v N y U x N}v R#X}w R zR|X z N y U R OR w y Q XQ R v X zU{S U!X ON O#y Q XX w w X x y{R w#U w w X z X O yw N x y R z{N z X#X, {x z U&X#/’;()A>F<!R|X z N y U R O#U{y N O x X R w Q R v X z13$Q R v X z1|Q R y R X}X x y z R O U x y X x Q O R}R S%*引言电视导引头在导弹武器系统中占有重要的位置.电视制导作为制导手段之一始于第二次世界大战.到目前为止.美+俄等国家先后研制并装备部队的电视制导导弹有,幼畜-+,秃鹰-+,海猫-+,海上凶手-+,.,)53$-+,.,75-等2我国在电视导引头的研制方面也取得了一定的成果2电视导引头与雷达导引头相比有很多优点!由于电视导引头为成像系统易于采用图像处理技术+电磁波对系统不起干扰+跟踪精度高1但是只能在良好的能见度下工作.不是全天候的武器系统.易受强光和烟幕弹的干扰1因而造成电视导引头的作用距离对该型导弹武器系统的制导精度和作战效能影响很大.而对于电视导引头的作用距离在光电技术领域里影响的因素有很多.在工程应用研究中实际上是很难得到具体的作用距离方程.本文在分析外界光学干扰技术的基础上对影收稿日期!)**),*0,*#作者简介!杨满忠("5$5,+.男.江西人.硕士生.主要从事机载火控系统软件分析和设计2响电视导引头的作用距离的主要因素进行研究2 /光学影响因素分析电视导引头用于导弹武器系统通常分为电视制导+电视指令制导两种1电视制导一般是利用电视导引头中的目标背景成像.采用图像处理技术.使用不同图像算法由导弹武器控制系统自动产生导引控制信号.将导弹自导引至目标区域并毁伤目标2而电视指令制导导弹则是人参与制导回路.依据目标在电视导引头中的成像.由人操纵产生导引控制指令.对导弹进行指令导引控制飞向目标位置2而这两种制导方式中.都受到外界各种干扰因素的制约.这些影响因素直接决定电视导引头的作用距离.其中主要有下面几种主要光学影响因素2///不同战术目标影响导引头中目标图像是发现+识别+截获判断的主要依据.而目标的成像大小与战术目标表面积成正比2目标图像的大小即是目标表面积在观测线方向上的投影大小.数学计算模型如图所示!第"*卷第)期)**&年7月电光与控制0W013234T14353T146134323W$R}/"*7/)MN%)**&万方数据()23*-4"5 -’67286,4/9:;<5式中&$(为目标顶层表面积大小=$1(为目标的等效边长=/0为目标高度=/9为导弹巡航飞行高度=-为观测线垂直面上的方位角=$%为目标在观测线法平面投影=;<为气象能见度距离>从而计算出目标在电视导引头摄像中成像大小?为?’@A )$1%:;4B5 ;’;<:23*-C’D E)$1%:4B)F);5式中&@A 为电视系统放大系数=DE为靶线尺寸长=F电视导引摄像头最大视场角=;目标至导引头的斜距=C为行数表示摄像机中目标大小>通常空地导弹攻击的目标有&指挥通讯中心G中小型桥梁及交通枢纽G导弹阵地G停泊的中小型舰船和技术兵器等高价值战役战术点目标>依据战术目标尺寸可分为&大G中G小型目标三类=依据目标坚固程度4易损性5可分为软G半硬G硬目标三类=由此可以计算出巡航飞行时不同战术目标在电视导引头中成像大小>!H I大气光学特性影响电视摄像机摄取目标的可见光图像传输时要受到大气特性的影响J这种影响是大气的光学特性>大气光学特性是指光波4指被测信号5在大气传输过程中和大气特性相互作用而产生的一系列大气效应>可将大气光学特性划分为两类&第一类是指光能被吸收G折射和散射J其中包括气溶胶粒子和分子的吸收与散射J大气对光波的折射J大气湍流对光彼传输的影响等等>所有影响因素中主要是大气气溶胶的衰减J引起衰减的主要原因有大气散射和大气的分子吸收>第二类是来自太阳G行星以及各种人工光源的辐射和地球K大气相互作用而产生的干扰信息4影响信噪比5>光的能量穿透大气层的能力称为大气透过率>实验表明J它与波长和传输距离有关J波长越长J衰减越小J透过能力越强=距离越远J衰减加大J 能力下降>通常用大气透过率来描述光能在大气传输中的特性J对于电视导引头而言指的是在可见光波段的大气平均透过率J大气平均透过率L相关公式为L’M4NE)O54P5式中&O为图像传输距离=E为大气平均衰减系数>为增大电视导引头的发现距离和提高发现识别目标概率J可以采用Q Q R成像器件J合理选择导引头的工作波段J正确选择滤色片和干涉滤色片S B T G衰减片4中性衰减片G吸收衰减片G干扰衰减片5>通过类似手段可以减小大气衰减系数J达到提高电视导引头作用距离的目的>第二类由大气相互作用产生的干扰信息则主要会产生摄像系统内部噪声4影响内部信噪比U:V5>摄像机输出信号主要是为提取目标信号J目标信号提取的依据是背景与目标能量的对比J这要求视频中目标G背景信号存在幅度差4对比度5>而幅度差取决于目标与背景的对比度和摄像机系统本身的内部信噪比U:V&U:V’W X Y Y:W Z[\X4]5式中&WX Y Y为信号电压峰值=W Z[\X为噪声电压均方值>U:V可以用示波器或专用全电视信号测试仪器测量>评价天气气象条件一个重要的性能指标是能见度大小J天气的好坏直接影响能见度J而电视导引头的探测距离与能见度有直接的联系J气象条件好J能见度高=气象条件差J能见度低>能见度与天气气象条件关系曲线如图^B>图I能见度与气象条件关系图4_‘5a((B((a(a B(B(H((a天气气象睛天略朦胧的天朦胧的天薄雾淡雾很好的睛天非常晴朗的天bB电光与控制第"(卷万方数据!"#导引头成像干扰因素分析能见度不仅与天气气象条件密切相关$还受到云层%烟雾或敌方施放的烟幕弹的干扰$这些干扰的存在降低了电视导引头的最大作用距离&当存在云层干扰$云层主要会遮断导引头的视场$妨碍导引头视线&这与云层的高度%厚度和云层的长度都有关’而存在人为施放的烟幕干扰时$这种烟幕也会降低能见度$施放的干扰源可以是燃烧弹燃烧或人造的化学烟幕筒等各种能冒浓烟的材质&这些外界环境的干扰都将影响电视导引头的作用距离$因而作战使用中尽量避免或减少外界干扰对导引头的影响&(导引头的作用距离研究通过对云层%烟幕干扰的分析$可以研究大气光学干扰下各干扰因素对电视导引头的最大探测作用距离的影响能力&考虑在全逆光条件下$当无云层或烟幕光学干扰时$大气散射和大气的分子吸收造成的大气衰减系数是电视导引头的作用距离的主要影响因素&在对上述作用距离影响因素分析的基础上$为合理地表达出不同干扰因素对导引头作用距离的影响$可以通过一些实例得到电视导引头在不同战场环境下对不同战术目标的作用距离影响) *+当战场环境为),-./--01$目标高度23. *40$对比度为-"5$导弹巡航高度为*---0&能见度对导引头作用距离的影响曲线见图5&由图5的曲线可知)能见度对电视导引头的作用距离影响很大&能见度越好$导引头发现识别目标的距离越长’能见度越差$导引头发现识别目标的距离越短&巡航高度对作用距离的影响巡航高度*-04-0*--01--04--0*---0作用距离70+*-484*-//-**9/8*18:**49-9*;/88由表*的数据得到)导弹在攻击目标时$其巡航高度越高$导引头发现识别目标的距离越大’反之$距离越小&5+当战场环境为)目标高度23.*40$对比度为-"5$导弹巡航高度为*---0$能见度为*460$不同目标的导引头作用距离见表1&表(不同目标对作用距离的影响探测%识别目标距离70+小型目标*4---<*:*1;中型目标*:411<154*;大型目标1954:<14---9+当战场环境为),-./--01$目标高度23.*40$背景反射系数为-"4$导弹巡航高度为*---0$能见度为*460$目标反射系数对作用距离的影响见图9&电视导引头作用距离研究万方数据利于导引头发现识别!"结束语由于电视指令制导导弹利用人在制导回路通过吊舱进行指令修正和制导#通过电视导引头摄取的目标区域图像为判断依据#而电视导引头导弹在制导过程中极容易受到天气$外界光电干扰环境等因素的影响#如目标大小$目标背景特性$云层厚度$能见度$目标背景对比亮度#有源干扰等#这些都将影响电视导引头对目标的发现距离和制导距离!通过研究目标和背景的反射系数$对比度$大气衰减系数$大气通过率等干扰因素#分析这些参数对电视导引头的信号处理$识别$跟踪性能的影响#进而采取有效的措施#可以达到增大电视导引头的作用距离提高作战效能的目的!参考文献%&’(杨臣华)激光与红外技术手册&*()北京%国防工业出版社#’++,)&-(方毅诚#张承铨#叶大华#等译)光电对抗系统手册&*()成都%兵器工业二.九研究所#’+++)&/(邓仁亮)光学制导技术&*()北京%国防工业出版社#’++-)&0(张万清)飞航导弹电视导引头&*()北京%宇航出版社#’++0)&1(王之江)光学技术手册&*()北京%机械工业出版社#’+23)4上接第-,页5卷万方数据。