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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