光电转塔性能分析.ppt

船用光电转塔性能分析与指标论证 维高时代北京有限公司 2008年7月 概述 光电系统要在运动载体上对机动目标实现动对动高精度瞄准和跟踪，瞄准线稳定平台技术则是不可或缺的重要手段。由光学传感器和稳定平台组成的一类设备通常被称为光电转塔。 无论海、陆、天、空等各种武器平台，要实现全天候作战，实现全方位精确打击，光电技术已成为不可缺少的关键技术之一。目前随着技术的成熟和成本的降低，光电转塔已经越来越多的应用于民用领域，例如：警用缉私、人员搜救 、灾情监测、航空摄影等。 技术特点 光电转塔的共同技术特点有： 具有三自由度或两自由度的陀螺稳定平台，以提供稳定的视线； 安装有一个或多个光电成像传感器，获取图像信息； 主要操作模式有手动、扫描、随动和自动跟踪功能； 主要性能指标 最主要的三个描述一个光电系统特性的指标 作用距离 传感器的视场与分辨率 平台的稳定精度 主要性能指标 作用距离 作用距离作为最根本的指标，是确定其他指标的基础。 按照辨识的等级不同，作用距离可分为：探测距离、识别距离和确认距离 探测（Detection）距离：能在局部均匀的背景下察觉一个物体的距离。如感觉到天空中有飞行器。 识别（Recognition）距离：能识别出目标属于哪一类别的距离。如分辨出目标是车辆、人等。 确认（Identification）距离：能认出目标，并能足够清晰地确认其类型的距离。如确认是吉普车、卡车、坦克。 主要性能指标 传感器视场与分辨率 要达到一定的作用距离，必须有一定性能的传感器来实现。传感器的主要性能就是视场和分辨率。 对于PAL制式的视频系统，其水平分辨率以电视线来表示，通常为400~500线。 视场由光学系统焦距和探测器像面尺寸共同决定。 主要性能指标 稳定精度 对于装在运动载体上的系统，要求配备稳定平台。 稳定精度是系统在指定的扰动环境下，瞄准线偏离原有位置的角度值。 稳定精度直接影响图像的质量。 指标分析 作用距离的判定 国际上最权威的探测与识别的判断标准为Johnson判据。 以电视线为单位的Johnson判据如下 探测：目标在视频图像中能占2条电视线时、能够表明存在一个目标。 识别：8条电视线。 确认：16条电视线。 以上是正确概率为50%时的结论，要求更高的正确概率则要相应提高标准。 指标分析 目标、视场和作用距离的关系 只要计算一定大小的目标在某个距离所成的像大小能否满足上述判据即可。 计算公式如下： 探测距离=（目标高度*传感器线数）/（2*视场角） 识别距离=探测距离/4 确认距离=探测距离/8 上述关系在目标对比度满足要求时成立、视场角以弧度为单位。 指标分析 视场与稳定精度的关系 最基本的要求是目标不能跑出视场，即：稳定精度=视场。 但图像质量关系到识别的概率，因为Johnson判据是在静止图像上得到的结论。由于视线运动造成的图像模糊和抖动都极大的影响对目标的判断。 一般的最低要求是视线大部分时间（68%）晃动不超过10个像素，即：稳定精度（1σ）=10*纵向视场角/传感器线数。多数实际系统的要求都比这个高。 指标论证 一个实际系统的计算 性能需求：对人的识别距离达到6公里。（设人的高度为1.8米、传感器为500线） 指标计算： 视场角=0.01875（弧度）=1.06（度） 稳定精度（1σ） =0.02 （度） 若性能需求是确认距离达到6公里，则指标需提高一倍，若需求是6公里看清动作，则…… 典型产品的性能 AGILE AGILE是国际著名的光电系统、武器系统的生产商THALES公司的一款较新的产品。其作用距离如下 典型产品性能分析 AGILE 可以看到其对人员的探测距离为2公里多 从左边的传感器指标中看到其纵向视场最小为1.6度，同之前的计算结果相比基本一致（考虑到前面计算时，识别正确概率设为50%，算出来的距离会远一些） AGILE售价肯定超过3百万人民币 可行的指标 合理可行的指标 性能需求：对人的识别距离达到2公里。（设人的高度为1.8米、传感器为500线） 可见光电视的最小视场角小于3（度） 稳定精度（1σ） =0.03 （度） 上述系统成本有望控制在30万以内。 如需要热像，则建议采用非制冷的热像仪，而且识别距离要求降到1公里。（15万左右） * *