机载光电系统及其控制技术PDF电子书下载

第1章 光电技术概述 1

1.1 光学与光电技术 1

1.1.1 光学的发展 3

1.1.2 光电技术的发展 6

1.2 光电探测技术 7

1.2.1 光波谱 8

1.2.2 紫外探测技术 8

1.2.3 可见光探测技术 9

1.2.4 红外探测技术 10

1.2.5 激光探测技术 14

1.2.6 微光夜视技术 15

1.2.7 光谱成像技术 15

1.2.8 偏振成像探测技术 16

1.2.9 太赫兹探测技术 16

1.3 光电系统分类与组成 16

1.3.1 信息感知类 18

1.3.2 信息传递类 18

1.3.3 能量传递类 19

1.4 小结 20

第2章 机载光电跟瞄系统 21

2.1 机载光电跟瞄系统概述 21

2.1.1 机载光电跟瞄系统概念 21

2.1.2 机载光电跟瞄系统基本组成 22

2.1.3 机载光电跟瞄系统的作用 23

2.2 机载光电跟瞄系统军事需求 24

2.3 机载光电跟瞄系统分类 25

2.4 机载光电跟瞄系统发展历程和现状 26

2.4.1 国外发展历程 26

2.4.2 发展现状 34

2.5 机载光电跟瞄系统总体设计 34

2.5.1 概述 34

2.5.2 系统组成及工作原理 35

2.5.3 系统主要工作模式 36

2.5.4 系统主要指标分析 36

2.5.5 主要分系统分析与设计 39

2.5.6 关键技术 50

2.6 机载光电跟瞄系统发展展望 52

第3章 机载红外搜索跟踪系统 54

3.1 机载红外搜索跟踪系统概述 54

3.1.1 机载红外搜索跟踪系统概念 54

3.1.2 机载红外搜索跟踪系统基本组成 54

3.1.3 机载红外搜索跟踪系统特点 55

3.2 机载红外搜索跟踪系统军事需求 56

3.3 机载红外搜索跟踪系统分类 57

3.3.1 按传感器综合程度分类 57

3.3.2 按功能综合分类 57

3.4 机载红外搜索跟踪系统发展历程和现状 58

3.5 机载红外搜索跟踪系统总体设计 61

3.5.1 概述 61

3.5.2 系统组成原理 61

3.5.3 系统工作原理 62

3.5.4 系统主要工作模式 63

3.5.5 系统主要指标分析 64

3.5.6 主要分系统分析与设计 66

3.5.7 关键技术 76

3.6 机载红外搜索跟踪系统发展趋势 77

第4章 机载光电监视侦察系统 78

4.1 机载光电监视侦察系统概述 78

4.1.1 机载光电监视侦察系统概念 78

4.1.2 机载光电监视侦察系统的作用 79

4.2 机载光电监视侦察系统的分类 79

4.3 国外机载光电监视侦察系统发展现状 80

4.4 机载垂直临空光电监视侦察系统——红外行扫仪 84

4.4.1 概述 84

4.4.2 系统组成 85

4.4.3 工作原理 86

4.4.4 主要技术指标分析 86

4.4.5 主要分系统分析 87

4.4.6 关键技术 88

4.5 机载倾斜光电监视侦察系统——红外／可见光综合监视侦察系统 89

4.5.1 概述 89

4.5.2 系统组成 89

4.5.3 工作原理 90

4.5.4 工作模式 90

4.5.5 主要技术指标分析 92

4.5.6 主要分系统分析 93

4.5.7 关键技术 97

4.6 近期国外机载光电监视侦察系统介绍 97

4.7 机载光电监视侦察系统发展趋势 100

第5章 机载红外预警探测系统 102

5.1 机载红外预警探测系统概述 102

5.1.1 机载红外预警探测系统概念 102

5.1.2 机载红外预警探测系统基本组成 102

5.1.3 机载红外预警探测系统的作用 103

5.2 机载红外预警探测系统军事需求 104

5.3 机载红外预警探测系统国外发展现状 105

5.4 机载红外预警探测系统总体设计 107

5.4.1 概述 107

5.4.2 系统组成 108

5.4.3 系统工作原理 108

5.4.4 系统工作模式 108

5.4.5 系统主要指标分析 109

5.4.6 主要分系统分析 110

5.4.7 关键技术 114

5.5 机载红外预警探测系统发展趋势 114

第6章 机载红外告警与定向对抗系统 115

6.1 机载红外告警与定向对抗系统概述 115

6.1.1 机载红外告警与定向对抗系统概念 115

6.1.2 机载红外告警与定向对抗系统基本组成 115

6.1.3 机载红外告警与定向对抗系统的作用和意义 117

6.2 机载红外告警与定向对抗系统军事需求 117

6.2.1 红外导引头发展分析 118

6.2.2 对抗红外导引头方式发展分析 121

6.3 机载红外告警与定向对抗系统分类 123

6.4 机载红外告警与定向对抗系统发展历程和现状 124

6.4.1 机载红外告警与定向对抗系统国外发展历程 124

6.4.2 机载红外告警与定向对抗系统发展现状 128

6.5 机载红外告警与定向对抗系统总体设计 129

6.5.1 概述 129

6.5.2 系统组成 129

6.5.3 系统工作原理 130

6.5.4 系统工作模式和工作流程 131

6.5.5 系统主要指标分析与选取 131

6.5.6 主要分系统分析与设计 134

6.5.7 关键技术 136

6.6 机载红外告警与定向对抗系统发展趋势 137

第7章 机载激光通信系统 139

7.1 机载激光通信系统概述 139

7.1.1 机载激光通信系统概念 139

7.1.2 机载激光通信系统基本组成 139

7.1.3 机载激光通信系统的作用和意义 140

7.2 机载激光通信系统军事需求 140

7.3 机载激光通信系统发展历程和现状 141

7.4 机载激光通信系统总体设计 145

7.4.1 概述 145

7.4.2 系统组成 146

7.4.3 系统工作流程 147

7.4.4 系统主要指标分析与选取 147

7.4.5 主要分系统分析与设计 151

7.4.6 关键技术 153

7.5 机载激光通信系统发展趋势 154

第8章 机载激光武器系统 155

8.1 机载激光武器系统概述 155

8.1.1 机载激光武器系统概念 155

8.1.2 机载激光武器系统基本组成 155

8.1.3 机载激光武器系统的作用和意义 156

8.2 机载激光武器系统军事需求 157

8.2.1 防御弹道导弹 157

8.2.2 增强飞机生存能力 159

8.3 机载激光武器系统分类 159

8.4 机载激光武器系统发展历程和现状 160

8.4.1 国外发展历程 160

8.4.2 发展现状 164

8.5 机载激光武器系统总体设计 164

8.5.1 概述 164

8.5.2 系统组成 165

8.5.3 系统工作机理 166

8.5.4 系统工作原理 166

8.5.5 系统主要指标分析与选取 166

8.5.6 主要分系统分析与设计 168

8.5.7 关键技术 173

8.6 机载激光武器系统发展趋势 174

第9章 机载光电控制分系统概述 176

9.1 机载光电系统常用的坐标系 176

9.1.1 惯性坐标系 176

9.1.2 地球坐标系 176

9.1.3 地理坐标系 177

9.1.4 载机坐标系 177

9.1.5 光电系统坐标系 178

9.2 机载光电系统总体技术指标 179

9.2.1 机载光电系统各类型的指标体系 179

9.2.2 总体性能指标归类 184

9.3 机载光电系统中的控制分系统指标体系总结 185

9.4 与主要控制分系统有关的概念和内涵 185

9.4.1 稳定精度 186

9.4.2 跟踪精度 188

9.4.3 跟踪角速度 190

9.4.4 搜索范围 190

9.4.5 搜索角速度 191

9.4.6 搜索角加速度 191

9.4.7 搜索角速度精度 191

9.4.8 瞄准线到位精度 192

9.4.9 从动速度 192

9.5 指标的转换和分解 192

9.5.1 稳定精度选取原则 193

9.5.2 跟踪精度选取原则 193

9.5.3 跟踪角速度选取原则 194

9.5.4 跟踪角加速度选取原则 194

9.6 机载环境对光电系统的影响 194

9.6.1 机载环境的主要影响因素 194

9.6.2 机载环境影响控制分系统性能的主要因素 195

9.7 小结 196

第10章 机载光电控制分系统建模 197

10.1 控制系统的组成及原理 197

10.1.1 控制系统的组成 197

10.1.2 控制系统的工作原理 198

10.1.3 控制系统的基本要求 201

10.2 自动控制元件 202

10.2.1 执行元件 202

10.2.2 测量元件 209

10.2.3 自动视频跟踪器 214

10.2.4 功率放大装置 215

10.3 控制系统建模 215

10.3.1 传递函数 216

10.3.2 机理建模法 218

10.3.3 系统辨识 220

第11章 机载光电系统图像处理技术 224

11.1 概述 224

11.2 国外技术现状和发展趋势 224

11.2.1 对空红外小目标检出与跟踪技术 224

11.2.2 对地面／海面目标跟踪技术 225

11.2.3 自动目标识别技术 225

11.3 机载图像处理硬件平台 226

11.4 对空红外小目标检出与跟踪 228

11.4.1 步骤一：背景抑制和目标增强 228

11.4.2 步骤二：图像分割 231

11.4.3 步骤三：目标标记 234

11.4.4 步骤四：序列图像多帧相关 235

11.4.5 步骤五：目标跟踪 237

11.4.6 小结 237

11.5 对地面／海面目标跟踪 238

11.5.1 方法一：基于相似性匹配的跟踪方法 239

11.5.2 方法二：基于目标检测的跟踪方法 240

11.5.3 方法三：基于学习的目标跟踪方法 242

11.5.4 小结 246

11.6 自动目标识别 246

11.6.1 图像特征 247

11.6.2 特征匹配 249

11.6.3 分类器 250

11.6.4 小结 252

11.7 其他相关图像处理技术 252

11.7.1 图像融合技术 252

11.7.2 电子稳像技术 254

11.7.3 图像拼接技术 255

11.7.4 超分辨率重建技术 256

11.8 小结 256

第12章 机载光电稳定与跟踪技术 257

12.1 概述 257

12.2 光电稳定控制技术 258

12.2.1 机载光电系统中的惯性稳定 258

12.2.2 整体稳定 260

12.2.3 反射镜稳定 267

12.2.4 粗精组合二级稳定 270

12.2.5 影响稳定性能的因素 273

12.3 光电跟踪控制技术 277

12.3.1 光电跟踪工作原理 277

12.3.2 光电跟踪影响因素 278

12.3.3 提高跟踪精度的途径 280

第13章 机载光电控制相关典型问题 284

13.1 图像消旋问题 284

13.1.1 像旋产生的原理 284

13.1.2 像旋的计算 285

13.1.3 典型算例 287

13.1.4 消除像旋的方法 289

13.1.5 像旋对跟踪的影响 290

13.2 过顶跟踪问题 291

13.2.1 过顶跟踪盲区产生的原因 291

13.2.2 过顶跟踪问题的解决方法 293

13.3 惯性跟踪问题 294

13.3.1 惯性跟踪原理 294

13.3.2 惯性跟踪算法 294

13.4 地理定位与跟踪问题 296

13.4.1 地理定位算法 296

13.4.2 地理跟踪算法 297

13.5 噪声抑制及预测滤波问题 298

13.5.1 控制系统中常用的滤波器 298

13.5.2 低通滤波器 299

13.5.3 陷波滤波器 300

13.5.4 预测滤波器 301

13.6 机械谐振的影响及其补偿 302

13.6.1 机械谐振的产生与模型分析 302

13.6.2 机械谐振的补偿方法 303

第14章 机载光电控制器设计与实现 304

14.1 概述 304

14.2 控制系统分析 304

14.2.1 稳定性分析 304

14.2.2 控制系统的品质指标 306

14.3 经典控制算法 313

14.3.1 常见的校正方式 313

14.3.2 频域校正 315

14.3.3 PID控制 317

14.3.4 基于摩擦模型的补偿 318

14.3.5 扰动观测器 319

14.3.6 内模控制 319

14.4 先进控制算法 320

14.4.1 自适应控制 320

14.4.2 鲁棒控制 323

14.4.3 滑模变结构控制 325

14.4.4 模糊控制 326

14.4.5 神经网络控制 328

14.5 控制系统设计与调试 331

14.5.1 控制系统设计流程 331

14.5.2 控制系统仿真过程 332

14.5.3 控制系统调试 333

第15章 结束语 335

参考文献 336

缩略语表 343