機(jī)載光電載荷裝備發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)載光電載荷裝備于固定翼飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)等平臺(tái)，采用光電探測(cè)技術(shù)、激光測(cè)照技術(shù)、穩(wěn)像搜索技術(shù)、圖像處理技術(shù)、目標(biāo)跟蹤與定位技術(shù)，完成戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)檢測(cè)定位、武器引導(dǎo)與打擊效果評(píng)估等作戰(zhàn)任務(wù)。其作為載機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取、態(tài)勢(shì)感知和制導(dǎo)武器引導(dǎo)傳感器，已成為實(shí)現(xiàn)載機(jī)“廣域搜索、遠(yuǎn)程探測(cè)、準(zhǔn)確定位、快速摧毀、實(shí)時(shí)評(píng)估”的重要裝備。隨著載機(jī)平臺(tái)作戰(zhàn)性能隱身、高空、高速和作戰(zhàn)模式 全景感知、智能決策、協(xié)同作戰(zhàn)的進(jìn)步，機(jī)載光電載荷發(fā)展應(yīng)該具有以下特性：精準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)多頻譜探測(cè)、高精度目標(biāo)定位、引導(dǎo)與制導(dǎo)武器精確瞄準(zhǔn)；小型化同裝載光電傳感器種類多、性能指標(biāo)高、系統(tǒng)體積??；智能化為載機(jī)決策系統(tǒng)提供高價(jià)值、多維度的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及目標(biāo)情報(bào)信息；多任務(wù)綜合化實(shí)現(xiàn)全景感知、光電對(duì)抗、空/空空/面目標(biāo)搜索跟蹤、目標(biāo)定位瞄準(zhǔn)等。因此，機(jī)載光電載荷已成載機(jī)系統(tǒng)的重要信息節(jié)點(diǎn)和武器節(jié)點(diǎn)，遂行“搜索－探測(cè)－鎖定－跟蹤－打擊－評(píng)估”全作戰(zhàn)鏈任務(wù)。

根據(jù)載機(jī)平臺(tái)不同，機(jī)載光電載荷分為固定翼作戰(zhàn)飛機(jī)機(jī)載光電載荷、直升機(jī)機(jī)載光電載荷、無人機(jī)機(jī)載光電載荷等。按照任務(wù)使命和使用需求，機(jī)載光電載荷分①光電探測(cè)與對(duì)抗系統(tǒng)，主要包括激光告警、導(dǎo)彈逼近告警等②輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，主要包括規(guī)避告警系統(tǒng)、夜視紅外系統(tǒng)、導(dǎo)航前視紅外等③情報(bào)收集、偵察與監(jiān)視系 統(tǒng)④搜索跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等。

1 典型機(jī)載光電載荷

1.1 固定翼飛機(jī)機(jī)載光電載荷

固定翼飛機(jī)機(jī)載光電載荷通常采用柱筒狀吊艙結(jié)構(gòu)形式，通過吊掛適配裝置掛裝于機(jī)腹下。主要由光電傳感器單元、控制處理單元、供電單元和環(huán)境控制單元組成。光電傳感器可見光、紅外、激光安裝于多軸橫滾、俯仰、偏航陀螺穩(wěn)定平臺(tái)形成光電傳感器單元，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)區(qū)偵察監(jiān)視、目標(biāo)搜索捕獲、跟蹤定位、瞄準(zhǔn)打擊及毀傷效果評(píng)估等 功能。

1.1.1 機(jī)載光電偵察吊艙

固定翼飛機(jī)機(jī)載光電偵察吊艙主要采用長(zhǎng)焦可見光/ 紅外雙波段傳感器，執(zhí)行高空遠(yuǎn)程情報(bào)偵察監(jiān)視、目標(biāo)搜索定位等任務(wù)。目前已裝備的典型光電偵察吊艙主要有CA－295 雙波段數(shù)字光電偵察吊艙、DB－110 雙波段光電偵察吊艙、Ｒafael ＲecceLite 光電偵察吊艙等。

1.1.1.1CA－295偵察吊艙

Goodrich ISR系統(tǒng)公司研制的 CA－295是雙波段可見光、中波紅外長(zhǎng)焦 f=2134 mm 傾斜光電偵察吊艙，如圖1 所示。吊艙采用主動(dòng)光學(xué)穩(wěn)定技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)像，采用可見光和紅外共孔徑光學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像精確配準(zhǔn)，采用旋轉(zhuǎn)式卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)償前向像移，采用固態(tài)電子像移補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償掃描像移，集成慣性導(dǎo)航定位 （INS/GPS）組合組件，實(shí)現(xiàn)高精度地理引導(dǎo)、目標(biāo)定位以及圖像拼接。

圖1 CA－295 光電偵察吊艙

1.1.1.2DB－110偵察吊艙

DB－110是一種多功能、多波段光電偵察吊艙，如圖 2所示。其采用兩軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)， 視軸穩(wěn)定精度達(dá)到亞像素級(jí)，高精度的視軸穩(wěn)定 可以使光電傳感器具有最佳的曝光時(shí)間，實(shí)現(xiàn)圖 像信噪比最大化，有較強(qiáng)的弱對(duì)比度目標(biāo)探測(cè)和 透霧探測(cè)能力。DB－110采用可見光傳感器“掃描和紅外傳感器“步進(jìn)凝視( step-stare)”組合擺掃的成像方式，可見光傳感器選用像元尺寸為8． 75 μm、具有時(shí)間延遲積分( TDI) 功能的6 144 × 128 陣列CCD 成像探測(cè)器，在掃描方向通過調(diào)節(jié)TDI 的等級(jí)，獲取大動(dòng)態(tài)、高信噪比偵察圖像。紅外傳感器選用像元尺寸為 24 μm 的制冷型640 × 512 中波InSb FPA 探測(cè)器，通過可變積分時(shí)間和寬頻數(shù)字信號(hào)獲取高動(dòng)態(tài)紅外圖像和弱小目標(biāo)探測(cè)。

通過穩(wěn)定平臺(tái)橫滾軸和俯仰鏡擺掃運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方位 垂直航向 180°、俯仰沿航向±20°的寬覆蓋掃描成像，以廣域搜索、點(diǎn)聚束、目標(biāo)跟蹤/ 立體成像等工作模式，實(shí)現(xiàn)廣域偵察監(jiān)視、目標(biāo)識(shí)別定位。

DB－110具有4組成像光學(xué)系統(tǒng)①基于卡塞格林全反射結(jié)構(gòu)的焦距為2794mm TV/NIR和焦距為1397mmMWIＲ的雙波段共光路長(zhǎng)焦距窄視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)②焦距為406mm的TV/NIR寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng) ③ 焦距為 356mm 的MWIR寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng) ④焦距為63.5 mm的MWIR超寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)。其中長(zhǎng)焦光學(xué)系統(tǒng)以擺掃成像的方式工作，另外3 組短焦距的光學(xué)系統(tǒng)采用推掃與分幅方式成像，相機(jī)能在低、中、高 3 種不同的高度條件下工作。

圖2 DB－110 光電偵察吊艙

1.1.1.3 Rafael Reccelite偵察吊艙

Rafael Reccelite偵察吊艙采用 4 軸穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)，以垂直、傾斜、點(diǎn)凝視等工作模式實(shí)現(xiàn)區(qū)域偵察監(jiān)視、目標(biāo)搜索識(shí)別，集成慣導(dǎo)組件實(shí)現(xiàn)圖像幀定位、地理匹配和偵察圖像拼接。采用3視場(chǎng)紅外和4視場(chǎng)可見光傳感器，實(shí)現(xiàn)全天時(shí)成像目標(biāo)搜索偵察監(jiān)視。

1.1.2機(jī)載光電瞄準(zhǔn)吊艙

目前有代表性的現(xiàn)役光電瞄準(zhǔn)吊艙主要包括雷神公司的先進(jìn)紅外 ATFLIＲ 瞄準(zhǔn)吊艙、洛克希德· 馬丁公司的“狙擊手”先進(jìn) SniperAT 瞄準(zhǔn)吊艙、諾斯羅普·格魯門公司的“萊特寧” LITENING 瞄準(zhǔn)吊艙，以及 F－35 光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng) EOTS 。

1.1.2.1 ATFLIＲ瞄準(zhǔn)吊艙

ATFLIＲ瞄準(zhǔn)吊艙屬于第三代光電瞄準(zhǔn)吊艙， 能夠探測(cè)識(shí)別、跟蹤定位空中和地面目標(biāo)。該吊艙 被用來取代F/A－18 戰(zhàn)機(jī)原裝備的三種吊艙 戰(zhàn)術(shù)前視紅外吊艙、導(dǎo)航前視紅外吊艙、激光指示吊艙。前視紅外、可見光傳感器、激光測(cè)距/ 照射器、激光光斑跟蹤器安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)中，夜視 導(dǎo)航用前視紅外安裝在載機(jī)掛裝吊艙的適配器上， 如圖 3 所示。

圖 3 ATFLIＲ 瞄準(zhǔn)吊艙

ATFLIR瞄準(zhǔn)吊艙采用640×512 InSb FPA 紅外傳感器，三個(gè)光學(xué)視場(chǎng)為0.7°，2. 8°，6. 0°，可以在 15 200 m 飛行高度對(duì)斜距 75000 m 的目標(biāo)進(jìn)行精確定位和指示，為新型的“聯(lián)合系列”空對(duì)地直接攻擊彈藥、聯(lián)合防空區(qū)外發(fā)射彈藥提供精準(zhǔn)的目標(biāo)方位?？梢宰鳛?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/1722/" target="_blank">網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將跟蹤和定位結(jié)果傳送給其他節(jié)點(diǎn)。其可見光傳感器、前視紅外傳感器以及激光測(cè)距/ 照射器共同使用經(jīng)過自動(dòng)校準(zhǔn)的光路 共光路 ，系統(tǒng)具有較高的目標(biāo)瞄準(zhǔn)與導(dǎo)引精度。

1.1.2.2 Sniper AT瞄準(zhǔn)吊艙

SniperAT瞄準(zhǔn)吊艙裝載前視紅外、CCD電視攝像機(jī)、雙頻激光測(cè)距照射器、激光光斑跟蹤器、激光標(biāo)識(shí)器、視頻數(shù)據(jù)鏈和數(shù)據(jù)記錄儀等。與其他 瞄準(zhǔn)吊艙的圓形外形不同，其前端光窗采用多面 藍(lán)寶石楔形設(shè)計(jì)，如圖 4 所示，可有效降低吊艙的雷達(dá)反射截面，提高載機(jī)戰(zhàn)術(shù)飛行速度下吊艙平 臺(tái)的穩(wěn)定性能。

圖 4 Sniper AT 瞄 準(zhǔn) 吊 艙

SniperAT瞄準(zhǔn)吊艙的設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)萬向架結(jié)構(gòu)的芯軸式穩(wěn)定平臺(tái)，采用光學(xué)基座減振設(shè)計(jì)，有效改善系統(tǒng)的隔振性能，并采用自動(dòng)校準(zhǔn)和電 子消旋穩(wěn)像技術(shù)，具有較高的視軸穩(wěn)定性能。前視紅外采用 640×512 中波 InSbFPA 紅外探測(cè)器、微型掃描和數(shù)字圖像分辨率增強(qiáng)處理技術(shù)，內(nèi)置慣 性測(cè)量裝置可與光電傳感器、載機(jī)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)， 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精確定位和慣性跟蹤。前視紅外、電視攝像機(jī)和激光傳感器采用共孔徑光路技術(shù)，避免了使用多孔徑光學(xué)系統(tǒng)造成的視軸誤差。

1.1.2.3 LITENING瞄準(zhǔn)吊艙

LITENING 瞄準(zhǔn)吊艙系統(tǒng)的光電傳感器安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)上，如圖 5 所示。某光電傳感器主要包括前視紅外、CCD 電視攝像機(jī)、激光指示器、激光標(biāo)識(shí)器、激光光斑跟蹤器等。穩(wěn)定平臺(tái)采用高精度陀螺穩(wěn)像技術(shù)，隔離載機(jī)的振動(dòng)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，視線穩(wěn)定精度優(yōu)于 10 μrad。

圖 5 LITENING瞄準(zhǔn)吊艙

系列化發(fā)展的 LITENING 瞄準(zhǔn)吊艙有 LITEN-INGⅡ，LITENING ER，LITENING AT，LITENING G4。LITENINGAT 瞄準(zhǔn)吊艙紅外傳感器從 LITENINGⅡ型的256 ×256 升級(jí)為640×512 InSb FPA，采用4視場(chǎng)切換，大幅度提高了圖像分辨率和目標(biāo)識(shí)別距離通過平視顯示器，紅外寬視場(chǎng)32°×24° 用于低空飛行夜視導(dǎo)航 CCD電視和前視紅外圖像融合處理激光器采用1.06μm和1.57 μm兩種人眼安全波長(zhǎng)工作模式，分別用于作戰(zhàn)和訓(xùn) 練 采用先進(jìn)的圖像處理算法進(jìn)一步提高目標(biāo)捕獲距離，具有多目標(biāo)搜索提示和空對(duì)空目標(biāo)跟蹤 能力。內(nèi)置高精度組合慣導(dǎo)組件，自動(dòng)與載機(jī) INS 校準(zhǔn)，通過與光電傳感器的精確對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)精確視線指向和目標(biāo)定位。激光點(diǎn)跟蹤 1. 06 μm 可在吊艙全搜索視場(chǎng)中進(jìn)行離軸激光點(diǎn)的搜索跟蹤，實(shí)現(xiàn)空中支援協(xié)同作戰(zhàn)能力。LITENINGG4瞄準(zhǔn)吊艙采用第三代1024× 1024中波FPA紅外探測(cè)器、新型激光照明器，具有激光目標(biāo)圖像處理算法，進(jìn) 一步提升了在惡劣氣象條件下的目標(biāo)辨識(shí)能力。

1.1.2.4 F－35綜合光電載荷

F－35 綜合光電載荷由兩部分組成光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)Electro-Optical Targeting System，EOTS和分布孔徑光電傳感器系統(tǒng)Electro-Optical Distributed Aperture System，EODAS。

EODAS采用多傳感器分布設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，綜合紅外搜索跟蹤系統(tǒng)IRST、導(dǎo)彈逼近告警系統(tǒng) MPWS、紅外成像跟蹤系統(tǒng)IRIT 、前視紅外夜間導(dǎo)航系統(tǒng) NavFLIR等，實(shí)現(xiàn)全方位遠(yuǎn)程空中目標(biāo)搜索跟蹤、態(tài)勢(shì)感知、威脅告警、地面/ 海面目標(biāo)探測(cè)、輔助導(dǎo)航等功能。通過后臺(tái)數(shù)據(jù)的融合為飛行員提供一個(gè)球形視野，具有全景態(tài)勢(shì)感知和目標(biāo)搜索探測(cè)能力。

EODAS的分布式紅外傳感器可同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別跟蹤。每個(gè)傳感器獨(dú)立地對(duì)視 野內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、特征提取、辨識(shí)跟蹤，然后 將各自局部決策結(jié)果傳送至綜合信息處理單元， 綜合信息處理單元經(jīng)過信息融合后，形成全局目 標(biāo)身份管理、目標(biāo)分配和系統(tǒng)決策。

EOTS系統(tǒng)集成了前視紅外FLIＲ、紅外搜索跟蹤 IRST和激光指示瞄準(zhǔn)LTD 等功能，相當(dāng)于將傳統(tǒng)的光電雷達(dá)、前視紅外吊艙和瞄準(zhǔn)吊艙的功能融合為一體，如圖 6所示。EOTS位于機(jī)頭下，采用多面藍(lán)寶石光學(xué)窗口，以降低對(duì)飛機(jī)RCS的影響，提供高分辨率成像、自動(dòng)紅外搜索跟蹤、激光測(cè)距指示和激光點(diǎn)跟蹤功能，具有高空遠(yuǎn)程目標(biāo)搜索探測(cè)、識(shí)別跟蹤、威脅告警、定位瞄準(zhǔn)、引導(dǎo)制導(dǎo)武器精確打擊等能力。

圖 6F35光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)

EOTS 的技術(shù)特征① 采用緊湊型單孔徑光學(xué)設(shè)計(jì)② 采用第三代中波焦平面紅外傳感器組件③ 具有對(duì)地面目標(biāo)紅外跟蹤能力④ 具有對(duì)空目標(biāo)紅外搜索跟蹤IＲST 能力⑤ 具有自動(dòng)校靶和校軸功能⑥ 采用戰(zhàn)術(shù)和人眼安全的高可靠性激光測(cè)距/ 照射器⑦ 具有激光光斑跟蹤能力⑧ 具有主、被動(dòng)測(cè)距和高精度地理坐標(biāo)測(cè)量能力。

1.2 直升機(jī)和無人機(jī)機(jī)載光電載荷

直升機(jī)和無人機(jī)機(jī)載光電載荷通常采用球形穩(wěn)定轉(zhuǎn)塔 StabilizedTurret 結(jié)構(gòu)形式，光電傳感器安裝在球形轉(zhuǎn)塔內(nèi)，采用陀螺穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)，隔離載機(jī)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視軸穩(wěn)定和目標(biāo)搜索。隨著光電傳感器尺寸的小型化和分辨率的提高，裝載光電傳感器越來越多，形成了多頻譜光電載荷。

1.2.1 “全球鷹”光電偵察載荷

“全球鷹”光電偵察載荷是一種具有廣域搜索 偵察與目標(biāo)精確定位能力的長(zhǎng)焦距、雙波段高精度機(jī)載光電載荷。采用全反射式雙波段共孔徑光學(xué)系統(tǒng)，安裝在兩軸穩(wěn)定框架的內(nèi)環(huán)中，采用高精度兩軸穩(wěn)定平臺(tái)和快速反射鏡 FastSteeringMirror，F(xiàn)SM 全數(shù)字復(fù)合控制技術(shù)，如圖 7 所示。

圖 7 “全球鷹”光電偵察載荷

通過穩(wěn)定平臺(tái)橫滾軸在垂直航向的擺動(dòng)掃描、俯仰軸在飛行航向方向的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，以步進(jìn)凝視step-stare成像寬覆蓋搜索模式和點(diǎn)采集模式，實(shí)現(xiàn)廣域掃描搜索、目標(biāo)檢測(cè)、高精度穩(wěn)像及像移補(bǔ)償?！叭蝥棥惫怆妭刹燧d荷視軸穩(wěn)定精度為3μrad，可以實(shí)現(xiàn) 30幀/s的高幀頻凝視成像。

1.2.2 AN/AAQ－30 TSS瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

洛克希德·馬丁公司研制的 AN/AAQ－30TSS瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔，如圖 8所示。采用已裝備美國海軍P－3C，P－8B反潛巡邏機(jī)和C－130海岸巡邏機(jī)的MX－ 20Φ520mm陀螺穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)，并根據(jù)直升機(jī)旋翼振動(dòng)特性，借鑒 Sniper瞄準(zhǔn)吊艙和 F－ 35 EOTS等相關(guān)成熟技術(shù)，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性能。

圖 8 AN/AAQ－30 TSS 瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

AN/AAQ－30 TSS 瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔主要由陀螺穩(wěn)定平臺(tái)、前視紅外、彩色電視攝像機(jī)、激光測(cè)照器、激光光斑跟蹤器、慣性測(cè)量單元、光軸校準(zhǔn)模塊和 電子單元組成。采用柔性5 軸穩(wěn)定平臺(tái)和電子穩(wěn)像技術(shù)，視軸穩(wěn)定精度優(yōu)于 15 μrad，內(nèi)置高精度組合慣導(dǎo)與姿態(tài)測(cè)量組件，具有各光電傳感器視軸自動(dòng)校準(zhǔn)、以及與機(jī)載組合導(dǎo)航測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)功能。

前視紅外采用640×512 中波InSb FPA 紅外探測(cè)器、大口徑 217 mm 4 視場(chǎng)切換光學(xué)系統(tǒng) 最小視場(chǎng)0.59° × 0.44°電視攝像機(jī)采用工作在可見光和近紅外波段的索尼 3CCDDXC－390 TV 傳感器，提高系統(tǒng)在低照度和霧霾天氣情況下的目標(biāo)探測(cè)能力，配備佳能× 2.5 擴(kuò)展鏡頭，具有× 18 連續(xù)光學(xué)變焦能力。紅外和電視傳感器四視場(chǎng)匹配設(shè)計(jì)，便于傳感器相互切換使用和圖像配準(zhǔn)融合。

采用相關(guān)、對(duì)比度和質(zhì)心跟蹤模式，具有自動(dòng)目標(biāo)捕獲、多目標(biāo)自動(dòng)跟蹤功能 可同時(shí)跟蹤 3 個(gè)目標(biāo) ，跟蹤的每一個(gè)目標(biāo)尺寸可從 1 個(gè)像素變化到幀視場(chǎng)的 80%。基于慣性跟蹤技術(shù)，在跟蹤目標(biāo)的同時(shí)，系統(tǒng)可記憶存儲(chǔ) 10 個(gè)附加的地面目標(biāo)運(yùn)動(dòng)航跡 甚至目標(biāo)溢出視場(chǎng)外 ，該功能還可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)被短暫遮擋時(shí)的跟蹤保持。采用基于局部圖像增強(qiáng)的先進(jìn)增程 ExtendedＲange，XＲ 圖像處理技術(shù)，目標(biāo)識(shí)別和認(rèn)清距離可提高 60%。

1.2.3 BRITEStarⅡ瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

FLIＲ系統(tǒng)公司的多頻譜傳感器轉(zhuǎn)塔產(chǎn)品有偵察型和瞄準(zhǔn)型兩個(gè)系列。偵察型產(chǎn)品系列包括Star SAFIRE，Star SAFIRE Ⅱ，Star SAFIRE Ⅲ，Star SAFIRE HD瞄準(zhǔn)型產(chǎn)品系列由偵察型改裝升級(jí)得到，包括BRITE StarⅠ，BRITE StarⅡ，BRITE Star DP。其中，BRITE StarⅡ如圖9 所示。

圖 9 BRITE Star Ⅱ瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

Star SAFIRE HD 最多可以同時(shí)裝載 7 種傳感器 多視場(chǎng)自聚焦 640 × 512中波 InSb FPA 紅外傳感器 1 280 × 1024 自聚焦高清彩色電視傳感器微光傳感器人眼安全激光測(cè)距儀 夜視鏡兼容寬覆蓋激光照明器 激光指示器用于地理指向和目標(biāo)定位的數(shù)字組合慣性測(cè)量組件 GPS / IMU 。

采用6軸穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)，穩(wěn)定精度≤5 μrad，全數(shù)字高清紅外/ 可見光傳感器， × 120 光學(xué)連續(xù)變倍視場(chǎng) 30° ～0.25° ，實(shí)現(xiàn)寬視野、遠(yuǎn)距離高清晰成像與目標(biāo)探測(cè)識(shí)別。內(nèi)置 GPS/ IMU 使系統(tǒng)具有多種自動(dòng)跟蹤模式跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的能力。

2006 年3 月，第二代高清光電系統(tǒng) Star SAFIRE HD/1k，將紅外探測(cè)器升級(jí)為 1024 × 1024，圖像分辨率提高 3 倍。

通過增加傳感器組件，使 Star SAFIRE偵察監(jiān)視系統(tǒng)升級(jí)為 BRITE StarⅡ瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔，軍用編號(hào)為AN / AAQ － 22E。BRITE StarⅡ瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔也可同時(shí)裝載多種傳感器 紅外傳感器、彩色 TV 攝像機(jī)+NIＲ、激光測(cè)距照射器、激光指示器、激光光斑跟蹤器、激光照明器等。紅外傳感器采用 640 × 512 中波 InSbFPA 探測(cè)器、5 視場(chǎng)切換 30° ～0.31° 、× 97 光學(xué)變倍，彩色TV 攝像機(jī)+ NIＲ視場(chǎng)與紅外匹配，支持1 280 × 1 024 分辨率紅外數(shù)字圖像輸出。目前， BRITE Star Ⅱ已裝備 MQ－8B無人直升機(jī)。

1.2.4 MTS－A和MTS－B多光譜瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

MTS－A 由雷神公司的AN/AAS－44 V 紅外激光測(cè)距探測(cè)與跟蹤系統(tǒng)發(fā)展而來，軍用編號(hào)AN/AAS－52，是一種集成光電、紅外和激光的多頻譜瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔，系統(tǒng)采用先進(jìn)的全數(shù)字化結(jié)構(gòu)和 多頻譜共孔徑光學(xué)設(shè)計(jì)，可同時(shí)裝載前視紅外、CCD 電視攝像機(jī) 彩色 +NIＲ 、激光測(cè)距/ 照射器、激光照明器、激光點(diǎn)跟蹤器等傳感器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視偵察、目標(biāo)捕獲跟蹤、目標(biāo)測(cè)距定位，為AGM－114“海爾法”導(dǎo)彈及NATO 激光制導(dǎo)彈藥提供激光目標(biāo)指示引導(dǎo)。目前已裝備美國海軍 MH－60Ｒ直升機(jī)和美國空軍MQ－1“捕食者”無人攻擊機(jī)。MTS－A 系統(tǒng)主要由傳感器轉(zhuǎn)塔單元 WＲA－1，內(nèi)置高精度 IMU和電子單元 WＲA－2兩個(gè)可更換單元組成，采用基于自動(dòng)圖像優(yōu)化技術(shù)的局 域處理軟件，使圖像信息顯示最大化，采用質(zhì)心、面積和特征等多模自動(dòng)跟蹤技術(shù)，具有圖像融合 功能，有效增強(qiáng)場(chǎng)景感知、遠(yuǎn)程偵察監(jiān)視、目標(biāo)識(shí) 別跟蹤和瞄準(zhǔn)能力。

MTS － B由 MTS－ A發(fā)展而來，軍用編號(hào) AN/ DAS－ 1，如圖 10所示， 通過增大光學(xué)倍率， 提高傳感器的分辨率，增加目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別距離。MTS－B 目前主要裝備美國空軍MQ－9“捕食者”B 無人攻擊機(jī)和美國海軍的MQ－ 4C“人魚海神”無人機(jī)。

圖10 MTS－B 多光譜瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔

1.2.5 MX－15/20/25多傳感器轉(zhuǎn)塔

MX 系列多傳感器轉(zhuǎn)塔如圖 11 所示，由加拿大L－3 通信公司 WESCAM分公司研制，MX－15 為中型尺寸傳感器轉(zhuǎn)塔，重量 42.7 kg，美軍編號(hào) AN / AAQ－35，可同時(shí)裝載 6 種光電傳感器，內(nèi)置慣性測(cè)量組件，主要用于固定翼、旋翼飛機(jī)及無人 機(jī)的情報(bào)偵察監(jiān)視。MX－15i 由 MX－15 發(fā)展而來，其主要變化有 小型化設(shè)計(jì)，將外部電控單元移入穩(wěn)定轉(zhuǎn)塔頂部采用長(zhǎng)焦電子倍增 CCD攝像機(jī)，增加低照度條件下的目標(biāo)辨識(shí)距離采用激光點(diǎn)照明器 LaserIlluminated Night Spotter ，增加夜間全黑條件下的目標(biāo)辨識(shí)能力對(duì)紅外傳感器升級(jí)，目標(biāo)識(shí)別距離增加 20%采用第三代MX－GEO軟件包，具有地理指向引導(dǎo) GEO-Pointing、地理指向控制GEO-Steering、地理聚焦 GEO-Focus、地理掃描GEO-Scan、地理跟蹤GEO -Tracking，提高目標(biāo)跟蹤性能和定位精度。通過增加激光照射器和提升紅外、可見光傳感器分辨率，MX－15i發(fā)展為觀瞄型多頻譜光電轉(zhuǎn)塔 MX－15Di， 并采用實(shí)時(shí)圖像增強(qiáng)處理技術(shù)ELAP，進(jìn)一步提高目標(biāo)的識(shí)別距離和透霧探測(cè)能力。

圖 11MX多傳感器轉(zhuǎn)塔

通過系統(tǒng)性能優(yōu)化，MX － 15Di又發(fā)展為 MX－15D全數(shù)字高清多頻譜瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔。MX － 15D 用于中空偵察監(jiān)視和目標(biāo)照射瞄準(zhǔn)，主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）集成度高、重量輕、接口靈活內(nèi)置GPS 接收器和IMU，最多可同時(shí)裝載 10種傳感器，全狀態(tài)系統(tǒng)重量51. 4kg，具有多種數(shù)字視頻接口和通訊控制接口 移動(dòng)地圖、遙控、探照燈、雷達(dá)、微波數(shù)據(jù)鏈、機(jī)載 GPS/INS、元數(shù)據(jù)等 。

（2）傳感器配置靈活、性能指標(biāo)高 可裝載 6種獨(dú)立的數(shù)字圖像傳感器和4 種激光傳感器多視場(chǎng)640×512，1280 × 1024 中波紅外傳感器 光學(xué)連續(xù)變焦彩色 CCD 傳感器36.3° ～ 1.1° 光學(xué)連續(xù)變焦電子倍增 CCD EMCCD傳感器48.8° ～ 2.38° 長(zhǎng)焦短波紅外、低照度電視詳查傳感器0.37° 激光測(cè)距照射器激光照明器、激光點(diǎn)跟蹤器等。

（3）系統(tǒng)精度高、功能強(qiáng) 采用 4軸穩(wěn)定、6 軸減振技術(shù)，視線穩(wěn)定精度小于5 μrad，具有高精度目標(biāo)定位、透霧增強(qiáng)、激光光斑跟蹤、自動(dòng)與載機(jī)校軸、自動(dòng)視頻與 GEO跟蹤等功能。

MX－20/MX－20HD 傳感器轉(zhuǎn)塔，全狀態(tài)系統(tǒng)重量84kg，主要用于遠(yuǎn)距離偵察監(jiān)視和目標(biāo)識(shí)別，可同時(shí)裝載7種傳感器四視場(chǎng)切換紅外傳感器18.2° ～0.24° 、彩色CCD傳感器18.2° ～2.75° 、CCD 0.17° ～0.92°和EMCCD詳查傳感器0.14°～0.73°、激光測(cè)距儀、激光照明器、激光指示器laserpointer采用5軸穩(wěn)定、6軸減振技術(shù)，視線穩(wěn)定精度小于 4μrad。

MX－25/MX－25D傳感器轉(zhuǎn)塔為全數(shù)字高清超遠(yuǎn)程多頻譜光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，主要用于高空、遠(yuǎn)距離偵察監(jiān)視、目標(biāo)識(shí)別和激光照射制導(dǎo)武器引導(dǎo)。

2 技術(shù)特點(diǎn)分析

通過以上典型機(jī)載光電載荷的性能分析，可以看出目前主要現(xiàn)役機(jī)載光電載荷具有諸多技術(shù)特點(diǎn)。

2.1 系統(tǒng)集成度高，同裝載光電傳感器多

現(xiàn)役的 MTS－B和 MX－25D 可同時(shí)裝載十種光電傳感器，除了裝備紅外和 CCD傳感器外，還可裝載有低照度、日光和短波紅外詳查傳感器DaylightSpotter SWIＲ Spotter 、激光測(cè)距儀、激光照射器、激光照明器、激光指示器 LaserPointer 、激光標(biāo)識(shí)器 LaserMarker 、激光光斑跟蹤器等。系統(tǒng)光電探測(cè)波段覆蓋從可見光波段0.4～0.7μm到紅外波段8～12μm，實(shí)現(xiàn)寬頻譜、多波段目標(biāo)探測(cè)，采用圖像融合技術(shù)，形成多頻譜光電 探測(cè)系統(tǒng)。采用多頻譜共孔徑光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，提高 系統(tǒng)校準(zhǔn)校靶、目標(biāo)定位瞄準(zhǔn)、激光目標(biāo)引導(dǎo)性 能，同時(shí)可以有效減小系統(tǒng)體積。裝載激光照明、激光指示、激光標(biāo)識(shí)和激光光斑跟蹤器等多種激 光傳感器，使系統(tǒng)具有多平臺(tái)協(xié)同目標(biāo)探測(cè)、多任 務(wù)協(xié)同作戰(zhàn)能力。裝載長(zhǎng)焦低照度CCD 和短波紅外傳感器，有效提升系統(tǒng)在低能見度例如霧霾 、低照度等不良大氣條件下的目標(biāo)探測(cè)辨識(shí)能力。

光電傳感器性能指標(biāo)高，紅外傳感器采用中波 640 × 512，1 024 × 1024，1 280× 1080焦平面探測(cè)器，甚至雙色紅外探測(cè)器CCD傳感器采用200萬像素 甚至 500萬像探測(cè)器+ NIＲ光學(xué)系統(tǒng)采用大口徑、大變倍、自聚焦光學(xué)系統(tǒng)，例如MTS－B多頻譜瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔 FLIＲ /CCD傳感器采用 6 視場(chǎng)、× 148 光學(xué)變倍、紅外最小視場(chǎng)為0.23°×0.31°、CCD最小視場(chǎng)為0.08°×0.11° 紅外與CCD傳感器視場(chǎng)匹配性設(shè)計(jì)，便于主通道傳感器切換與目標(biāo)觀察、圖像信息融合與偵察情報(bào)分析。這些技術(shù)的應(yīng)用大大提高了載機(jī)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別能力。

2.2 全數(shù)字化、傳感器分辨率高、目標(biāo)檢測(cè)跟蹤與圖像處理能力強(qiáng)

系統(tǒng)采用高清全數(shù)字化技術(shù)，避免由于量化、壓縮和傳輸帶來的信息損失和圖像退化。采用高 性能圖像增強(qiáng)處理技術(shù)，提升場(chǎng)景感知、目標(biāo)引導(dǎo) 定位與探測(cè)識(shí)別能力。例如，MTS － A/B瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔采用基于自動(dòng)圖像優(yōu)化技術(shù)的局域處理軟件，可 以使圖像信息顯示最大化、有效增強(qiáng)場(chǎng)景感知和 遠(yuǎn)程偵察監(jiān)視能力 LITENINGG4瞄準(zhǔn)吊艙采用新型1024× 1024中波凝視陣列紅外探測(cè)器、新型激光照明器，并采用激光目標(biāo)圖像處理算法，進(jìn)一 步提升在惡劣氣象條件下的目標(biāo)辨識(shí)能力。

采用多模自動(dòng)跟蹤、多目標(biāo)記憶跟蹤和抗遮擋技術(shù)，提高目標(biāo)跟蹤能力 AN/ AAQ－30瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔采用相關(guān)、對(duì)比度和質(zhì)心跟蹤模式，紅外和可見光傳感器具有自動(dòng)目標(biāo)捕獲和多目標(biāo)跟蹤功能基于慣性跟蹤技術(shù)，在跟蹤目標(biāo)的同時(shí)，系統(tǒng)可記憶存儲(chǔ)10個(gè)附加目標(biāo)甚至目標(biāo)溢出視場(chǎng)外MX－15/20/25的MX－GEO軟件包為系統(tǒng)提供偵察區(qū)域圖像掃描拼接GEO-Scan、自動(dòng)視頻和慣性組合跟蹤 GEO-Tracking、地理指向引導(dǎo)GEO-Pointing、地理指向控制GEO-Steering、地理聚焦 GEO-Focus等功能。采用多傳感器圖像融合技術(shù)，提高目標(biāo)的捕獲和辨識(shí)能力。

2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定精度高，具有自主目標(biāo)引導(dǎo)與定位能力

光電載荷要實(shí)現(xiàn)“看的清、打得準(zhǔn)”，必須具有高精度視軸穩(wěn)定能力。Sniper AT 瞄準(zhǔn)吊艙采用6 個(gè)震動(dòng)隔離裝置光學(xué)基座設(shè)計(jì)技術(shù)，AN/AAQ－30 瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)塔采用 5 軸柔性穩(wěn)定平臺(tái)和電子穩(wěn)像技術(shù)，BRITE Star Ⅱ瞄準(zhǔn)系統(tǒng)采用 6 軸穩(wěn)像技術(shù)， MX－25 采用5 軸主動(dòng)穩(wěn)像、6軸被動(dòng)減振技術(shù)等， 使系統(tǒng)具有超強(qiáng)隔離載機(jī)擾動(dòng)能力和高精度穩(wěn)像能力。

光電載荷穩(wěn)定平臺(tái)內(nèi)置高精度GPS/IMU組合慣導(dǎo)模塊，實(shí)現(xiàn)高精度自主地理引導(dǎo)，目標(biāo)位置、速度和運(yùn)動(dòng)方向等特征測(cè)量，自動(dòng)目標(biāo)跟蹤，光電 傳感器自動(dòng)聚焦，多視軸自動(dòng)校準(zhǔn)以及與載機(jī)自 動(dòng)對(duì)準(zhǔn)等功能。

3 發(fā)展趨勢(shì)與關(guān)鍵技術(shù)

技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)軍事裝備和作戰(zhàn)模式變革，新 軍事思想發(fā)展?fàn)恳夹g(shù)的進(jìn)步，以信息化、網(wǎng)絡(luò)化 為核心的“空、天、海、地”一體化作戰(zhàn)模式，要求 機(jī)載光電載荷不僅要作為傳感器節(jié)點(diǎn)“視野大、看的遠(yuǎn)、看得清”、而且要作為武器節(jié)點(diǎn)“抓得住、跟得穩(wěn)、瞄得準(zhǔn)”，遂行“發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)、跟蹤、定位、打擊、評(píng)估”即“發(fā)現(xiàn)即打擊”全作戰(zhàn)鏈任務(wù)。機(jī)載光電載荷向著“遠(yuǎn)程化、精準(zhǔn)化、智能化、綜合化” 方向發(fā)展。

3.1 高性能光電傳感器是光電載荷發(fā)展的核心

為滿足“廣域搜索、遠(yuǎn)程偵察、精準(zhǔn)打擊”的應(yīng)用需求，要求光電傳感器應(yīng)具有陣列大、分辨率高 對(duì)比度、空間、光譜 、響應(yīng)快等特點(diǎn)，具備復(fù)雜氣象 如薄云、薄霧、陰天、霾等 和復(fù)雜目標(biāo)特性弱小、運(yùn)動(dòng)、偽裝等條件下的高概率探測(cè)和辨識(shí)能力。

目前機(jī)載光電載荷使用的紅外探測(cè)器以640×512中波制冷型器件為主，也有少數(shù)采用 1280×1024規(guī)模的器件，探測(cè)器像元尺寸在 15 μm 左右，響應(yīng)波段3.7～4.8μm，像元平均等效噪聲溫差 NETD≤20 mK，非均勻性 ＜ 5% RMS，F(xiàn)PA工作溫度77～110K。為了提高目標(biāo)探測(cè)能力，紅外探測(cè)器向著多波段、大面陣、高靈敏度發(fā)展，目前已發(fā)展到第三代像元數(shù)≥100萬 ，其中制冷型單色探測(cè)器主要是銻化銦InSb和銦鎵砷InGaAs 紅外探測(cè)器，InSb 探測(cè)器工作于3～5 μm中波波段，具有量子效率高、像元響應(yīng)均勻性好、可靠性高等特點(diǎn)，InGaAs 探測(cè)器工作于0.9～1.7μm 短波波段，可以在室溫下高探測(cè)率工作。發(fā)展中的第三代雙色或多色紅外探測(cè)器主要是碲鎘汞HgCdTe、量子阱QWIP和Ⅱ類超晶格T2SLs紅外探測(cè)器，由于三種紅外探測(cè)器吸收紅外輻射光子形成載流子的機(jī)理不同，其性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。HgCdTe 探測(cè)器具有量子效率高70%～80%，光響應(yīng)率高，響應(yīng)速度快、響應(yīng)波段連續(xù)可調(diào)等特點(diǎn)，是第三代紅外探測(cè)器發(fā)展的首選。QWIP紅外探測(cè)器大面積材料 均勻性好、工藝成熟、成品率高、響應(yīng)波段寬3 ～ 30 μm 等特點(diǎn)。T2SLs 可較好克服 HgCdTe 和QWIP紅外探測(cè)器存在的問題，兼顧兩者優(yōu)勢(shì)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景，是新型紅外探測(cè)器的最佳選擇。

目前第三代焦平面紅外探測(cè)器陣列已實(shí)現(xiàn)規(guī) 模 4 K × 4 K、像元尺寸小于 10 μm、四個(gè)響應(yīng)波段、NETD 優(yōu)于 2 mK。要滿足“體積小、面陣大、分辨率高、多波段、成本低”等高性能紅外探測(cè)器 的發(fā)展需求，必須要解決 HgCdTe材料及器件性能的不均勻性、長(zhǎng)波響應(yīng)暗電流大、大規(guī)模材料生長(zhǎng) 襯底匹配性，QWIP探測(cè)器量子效率低，T2SLs設(shè)計(jì)、材料生長(zhǎng)及器件制備工藝成熟性等關(guān)鍵技術(shù)， 提高器件工作溫度、縮小體積降低成本，增強(qiáng)片上 信息融合處理能力、提高探測(cè)器目標(biāo)檢測(cè)和辨識(shí) 性能。

隨著半導(dǎo)體集成和工藝等關(guān)鍵技術(shù)突破，CMOS傳感器已克服動(dòng)態(tài)范圍小、靈敏度偏低等不足，向著高分辨率、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、大面 陣、高幀頻、寬光譜和高智能化發(fā)展。與 CCD傳感器相比，CMOS 傳感器具有成本低、功耗低、抗暈和抗輻射能力強(qiáng)、讀出任意開窗、響應(yīng)速度快、CMOS圖像傳感器芯片上可以集成數(shù)字型號(hào)處理電路 如 A/D轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)曝光控制、非均勻性補(bǔ)償、白平衡處理、黑電平控制、伽馬校正、可編程DSP器件等 等特點(diǎn)。CMOS 傳感器正逐漸替代CCD傳感器，成為光電圖像偵察的重要傳感器。國內(nèi)已研制出響應(yīng)波段 400～1200nm、分辨率 200 萬像素 60幀/s、660萬像素 30幀/s 和 1600 萬像素 25幀/s的寬光譜 CMOS傳感器芯片。多/ 高光譜成像技術(shù)是將成像技術(shù)和光譜測(cè)量技術(shù)結(jié)合在一起，獲取的信息不僅包括空間二維 信息，還包括隨波長(zhǎng)分布的光譜輻射信息。最大的 特點(diǎn)是將工作光譜區(qū)精細(xì)劃分為多個(gè)譜段，并同 時(shí)在各譜段對(duì)目標(biāo)成像探測(cè)，極大地提高了目標(biāo) 探測(cè)的準(zhǔn)確性，是光電探測(cè)領(lǐng)域一個(gè)質(zhì)的飛躍。根 據(jù)應(yīng)用需要的不同，光譜成像探測(cè)可應(yīng)用于可見光/近紅外/短波紅外波段、中波紅外波段、長(zhǎng)波紅外波段等光譜范圍。隨著對(duì)目標(biāo)/背景光譜特性的研究不斷深入，標(biāo)準(zhǔn)光譜特征數(shù)據(jù)庫不斷完善， 多/高光譜探測(cè)技術(shù)不斷向著小型化、高分辨率和實(shí)時(shí)性發(fā)展，應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

3.2 高精度穩(wěn)定平臺(tái)是提升系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中光電對(duì)抗烈度、目標(biāo)隱身技術(shù)、武器精度及射程發(fā)展，要求光電載荷具有更遠(yuǎn)的作用距離、更寬的光譜感知范圍、更高的瞄準(zhǔn)與跟蹤精度。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高精度目標(biāo)探測(cè)與瞄準(zhǔn)，穩(wěn)定平臺(tái)必須具有高精度穩(wěn)像能力，高精度穩(wěn)定平臺(tái)是機(jī)載光電載荷履行作戰(zhàn)使命的基礎(chǔ)和保障。目前，國外先進(jìn)機(jī)載光電載荷的穩(wěn)定精度已達(dá)到亞像素級(jí)。

在高精度穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)中，通過系統(tǒng)軸系構(gòu) 架組成優(yōu)化、結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化、材料及控制組件選型 等，提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度、降低軸系耦合及摩擦力 矩，提高載機(jī)擾動(dòng)力矩隔離能力，控制系統(tǒng)通過采 用新技術(shù)新方法，提高控制回路帶寬和增益，提高 系統(tǒng)視軸穩(wěn)定性。例如 SniperAT穩(wěn)定平臺(tái)采用柔性光學(xué)基座設(shè)計(jì)技術(shù)，AN /AAQ－30采用5軸穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)，BRITE StarⅡ采用6軸穩(wěn)像技術(shù)， MX－ 25采用 5軸主動(dòng)穩(wěn)像、6軸被動(dòng)減振技術(shù)等。

粗精組合穩(wěn)定系統(tǒng)是提高系統(tǒng)穩(wěn)定精度的有效技術(shù)途徑。在通用穩(wěn)定平臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加高精度快反鏡 FSM 組件，通過精密補(bǔ)償消除粗級(jí)穩(wěn)定的殘余誤差，從而提高瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定精度，同時(shí)由于其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，可以大幅度提高諧振頻率，提高系統(tǒng)跟蹤帶寬和響應(yīng)速度。粗精組合穩(wěn)定系統(tǒng)中FSM是關(guān)鍵技術(shù)，采用這種穩(wěn)定技術(shù)，可以使光電系統(tǒng)的穩(wěn)定精度達(dá)到微弧級(jí)甚至納弧級(jí)，實(shí)現(xiàn)亞像素級(jí)穩(wěn)像。采用兩自由度高精度FSM鏡技術(shù)不僅可以補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定的殘余，提高穩(wěn)定精度，而且可以用于補(bǔ)償圖像運(yùn)動(dòng)模糊，實(shí)現(xiàn)廣域搜索偵察應(yīng)用中的“步進(jìn)凝視”，同時(shí)可以用于紅外成像系統(tǒng)的“微掃”，實(shí)現(xiàn)亞像素超分辨率紅外成像。

3.3 高精度目標(biāo)跟蹤定位是發(fā)揮作戰(zhàn)效能關(guān)鍵

為了實(shí)現(xiàn)“廣域搜索、準(zhǔn)確定位、快速摧毀、實(shí)時(shí)評(píng)估”，以及網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)能力，采用衛(wèi)星定位、慣性測(cè)量和陀螺穩(wěn)定GPS + IMU+ STA 組合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度目標(biāo)搜索定位、跟蹤與瞄準(zhǔn)，是目前先進(jìn)機(jī)載光電載荷系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向。采用 GPS + IMU+ STA 組合技術(shù)，使系統(tǒng)具有以下功能和特點(diǎn)① 減少安裝誤差和由于系統(tǒng)減振器帶來的動(dòng)態(tài)誤差，顯著提高目標(biāo)引導(dǎo)和定位精度 ② 實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)高精度自動(dòng)校軸和光電載荷自動(dòng)校靶，解決由于材料、裝配、環(huán)境變化等帶來的光軸誤差，提高系統(tǒng)的目標(biāo)定位瞄準(zhǔn)精度 ③ 通過對(duì)目標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向等特征測(cè)量，結(jié)合視頻跟蹤，提升光電載荷自動(dòng)目標(biāo)跟蹤的抗干擾、記憶跟蹤和多目標(biāo)跟蹤能力④ 提高光電傳感器的自動(dòng)聚焦能力⑤ 系統(tǒng)通用性強(qiáng)，提升了載機(jī)平臺(tái)適應(yīng)性。

3.4 先進(jìn)圖像處理是提升系統(tǒng)性能的有效途徑

伴隨著光電載荷裝備發(fā)展，提高其目標(biāo)探測(cè)能力一直是研究的重要內(nèi)容。為了提高系統(tǒng)的目 標(biāo)探測(cè)識(shí)別距離和遠(yuǎn)程偵察監(jiān)視能力，除了探測(cè) 器性能的提高和新探測(cè)概念體制的不斷發(fā)展外， 先進(jìn)圖像增強(qiáng)處理技術(shù)是光電載荷性能提升的有效途徑，在國外光電載荷中已得到廣泛應(yīng)用，并顯 著改善系統(tǒng)的性能。例如，AN /AAQ－30采用先進(jìn)的基于局部圖像增強(qiáng)的增程技術(shù)，使目標(biāo)辨識(shí)距 離提高60% MTS－A/B采用基于自動(dòng)圖像細(xì)節(jié)優(yōu)化的增強(qiáng)處理技術(shù)，有效增強(qiáng)場(chǎng)景感知和遠(yuǎn)程 偵察監(jiān)視能力。圖像增強(qiáng)處理技術(shù)一直是研究的 熱點(diǎn)，也是機(jī)載光電載荷發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

紅外圖像增強(qiáng)處理算法按照處理域劃分，可 以分為空間域和頻率域處理。按照算法實(shí)施的方 法可以分為灰度修正、圖像平滑、圖像銳化、圖像 增晰、彩色處理等。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算 法、小波變化、模糊理論和數(shù)學(xué)形態(tài)等多種數(shù)學(xué)工 具發(fā)展應(yīng)用，新算法不斷出現(xiàn)。近年來，隨著紅外 焦平面探測(cè)器性能的提高，紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)技 術(shù)受到研究人員的廣泛關(guān)注。針對(duì)紅外成像的特 點(diǎn)，研究提出了多種紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理算法， 通過增強(qiáng)紅外場(chǎng)景中目標(biāo)與背景的灰度對(duì)比度以及目標(biāo)自身結(jié)構(gòu)特征對(duì)比度，解決高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景中辨識(shí)低對(duì)比度目標(biāo)的問題。FLIＲ公司提出的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)DDE技術(shù)是當(dāng)前針對(duì)該問題的一個(gè)很好的解決方案。

可見光攝像傳感器是光電載荷的重要成像傳 感器，但是在不良的氣象條件下 如霧霾天氣等 ， 由于大氣中的懸浮粒子對(duì)目標(biāo)反射光的散射等作 用，使色彩失真淡化、對(duì)比度減弱等圖像降質(zhì)，嚴(yán) 重影響圖像視覺效果和目標(biāo)探測(cè)辨識(shí)性能，采用 計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)于可見光圖像進(jìn)行去霧處理，是改善霧霾天氣下可見光成像質(zhì)量和目標(biāo)探測(cè)性能的有效技術(shù)途徑。綜合分析現(xiàn)有圖像增強(qiáng)算法，在算法運(yùn)算量、場(chǎng)景自適應(yīng)性、大動(dòng)態(tài)弱對(duì)比度小目標(biāo)辨識(shí)、人眼 感知匹配性等有待進(jìn)一步提高。隨著傳感器技術(shù)、成像方式和成像體制的發(fā)展，圖像增強(qiáng)處理技術(shù) 發(fā)展將具有以下特點(diǎn)：

（1）隨著高光譜成像、三維成像、偏振成像等新型成像技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，圖像增強(qiáng)處理技術(shù)將向著基于多特征、多維度空間、深度、時(shí)間、光譜、偏振 方向發(fā)展；

（2）隨著壓縮感知理論、自適應(yīng)編碼孔徑成像等計(jì)算混合成像技術(shù)發(fā)展，圖像增強(qiáng)由后處理 向著成像—處理一體化發(fā)展，綜合利用光學(xué)系統(tǒng)、采樣和圖像重構(gòu)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高分辨率紅外成像；

（3）隨著分布式孔徑全向探測(cè)、多頻譜傳感器的同裝載協(xié)同探測(cè)應(yīng)用發(fā)展，圖像增強(qiáng)技術(shù)將向多源、異型、多光譜圖像融合增強(qiáng)處理方向發(fā)展；

（4）圖像增強(qiáng)處理算法研究更加關(guān)注人眼視覺特性，向著基于視覺感知的方向發(fā)展。

3.5 智能化、綜合化是光電載荷發(fā)展的方向

為了適應(yīng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭(zhēng)的目標(biāo)多樣化、環(huán)境復(fù)雜化、任務(wù)多樣化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，機(jī)載光 電載荷將以分布式全景感知、光電探測(cè)與對(duì)抗相 結(jié)合、多機(jī)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同為特征，向著多任務(wù)綜合化 監(jiān)視偵察、探測(cè)預(yù)警、告警對(duì)抗、目標(biāo)搜索識(shí)別、目標(biāo)定位跟蹤、目標(biāo)瞄準(zhǔn)打擊、打擊效果評(píng)估等 、態(tài)勢(shì)感知和行動(dòng)決策智能化方向發(fā)展。