光電跟蹤儀視頻處理系統頻域特性獲取方法研究

陸培國，劉小強，楊修林，壽少峻，王 虎，梁曉東

（西安應用光學研究所，陜西 西安710065）

引言

在現代武器控制、靶場測量領域，光電跟蹤儀得到了廣泛應用。光電跟蹤儀通過安裝在其跟蹤測量機構上的光電探測器（CCD或者熱像儀），獲取目標視頻信號，并輸入給視頻跟蹤器；視頻跟蹤器對視頻信號處理解算后獲得目標與光軸指向的目指偏差信號，伺服系統根據該偏差信號驅動跟蹤測量機構，使光軸指向目標，完成目標跟蹤。本文把對偏差信號的采集、解算、傳輸（光電探測器、視頻跟蹤器、通信）稱為視頻處理系統。圖1為光電跟蹤儀的典型控制系統原理［1-2］。

圖1 光電跟蹤儀典型控制系統原理圖Fig.1 Typical control system schematic diagram of EO tracker

由圖1知光電跟蹤儀控制系統的性能將取決于伺服系統的性能和視頻處理系統的性能。絕大多數光電跟蹤儀伺服系統的設計是在頻域內完成的，設計過程需要準確地獲知視頻處理系統的頻域特性參數，尤其是其相位滯后特性及幅頻特性。

1 視頻處理系統頻域模型及對跟蹤伺服控制系統性能的影響

理論上視頻處理系統將包括一個具有有限范圍的比例環節Gp（s）＝kv、時滯環節Gτ（s）＝e-τs［3］和采樣保持環節，于是視頻處理系統理論數學模型可表示為

式中：T為采樣周期（通常是光電探測器件場頻的倒數）；kv為視頻處理系統的綜合增益；τ為延遲時間（為圖像建立、偏差解算、通信傳輸等多種原因形成的滯后時間）；τ0為跟蹤器采樣保持時間，一般情況下跟蹤器數據刷新頻率的倒數τ0＝T，該項對應的平均延遲時間為0.5τ0［4］。……