● 摘要
光电探测技术近几年发展十分迅速，被广泛地应用于航空、航天、天文观测及边境巡逻、环境监控等多种领域。本文以实验为基础，主要围绕光电探测中的视轴稳定与目标跟踪技术进行研究，并对无人机飞行模式及其光电探测技术进行相关探索研究。本文首先分析了双框架稳定探测平台与多框架稳定探测平台的各自特点，并基于双框架结构简单、可靠，成本低，易小型化，应用范围广的优势，确定了深入挖掘双框架稳定平台控制方法，提高其稳定精度的研究方向。文章依据稳定平台要求，结合已选定的光学、机械结构进行伺服控制系统的硬件设计，并进行稳定、跟踪回路的控制算法设计。在稳定回路设计上选择抗冲击性强、可靠性高的光纤角速率陀螺作为扰动传感器，提出了一种PII2的稳定控制算法，通过提高系统带宽和无静差度来提高稳定精度。文章还依据探测平台的实际使用需求，设计了平台各项性能的测试方案，并进行了实验检测。其次本文就陀螺稳定光电探测平台的具体应用进行了探讨，针对地面车载光电探测平台跟踪空中活动目标的应用方向，进行了相关技术研究。文章分析提出了对空中目标的精确跟踪定位问题，研究并引入自适应滤波与共轴跟踪的方法，以实现跟踪精度与目标机动跟随能力之间的动态调协，提高对活动目标的实时跟踪精度。本文还针对无人机光电探测技术在现代战争中的应用进行了研究，利用可以远距滑翔的小型无人机对地面活动目标进行盘旋跟踪探测，作为卫星侦查和有人机侦查的有效辅助手段，以弥补其不能对地面活动目标连续跟踪的不足。针对小型无人机体积、重量的限制，设计了一种单轴稳定探测系统，将其与无人机飞控系统航向回路组合，为恶劣环境下的光电跟踪探测提供了稳定保障。同时，针对小型无人机速度低、重量轻、易受侧风干扰的不足，设计了一套盘旋跟踪的飞行控制算法，使得在跟踪的过程中减轻了侧风干扰的影响，提高了光电探测的稳定性。文章的最后对应小型无人机各任务段的需求，设计了具体的飞行实验方案并进行了试飞验证，给出了实际飞行数据。