光学跟踪测量系统

武器靶场试验、航天发射中使用的跟踪测量系统

光学跟踪测量系统是武器靶场试验和航天发射中使用的一种跟踪测量系统。光学跟踪测量系统主要分为三类。①弹道测量设备，用来获取被测目标在空间随时间变化的位置、速度和加速度等数据，是对航天器、武器系统进行鉴定的改进设计，以及编制武器射表的重要依据，所用设备主要有电影经纬仪、弹照相机和固定摄影机。

原理利用

它利用光学测量和成象原理，测量、记录目标的运动轨迹、姿态、运动中发生的事件，以及目标的红外辐射和视觉（可见光）特征。

组成

光学跟踪测量设备通常由摄影机、跟踪或监视设备和数据处理设备组成。多台设备通过适当组合，构成光学跟踪测量系统。

分类

optical tracking and measuring system 光学跟踪测量系统是武器靶场试验和航天发射中使用的一种跟踪测量系统。它利用光学测量和成象原理，测量、记录目标的运动轨迹、姿态、运动中发生的事件，以及目标的红外辐射和视觉（可见光）特征。光学跟踪测量设备通常由摄影机、跟踪或监视设备和数据处理设备组成。多台设备通过适当组合，构成光学跟踪测量系统。光学跟踪测量系统主要分为三类。

弹道测量设备

用来获取被测目标在空间随时间变化的位置、速度和加速度等数据，是对航天器、武器系统进行鉴定的改进设计，以及编制武器射表的重要依据，所用设备主要有电影经纬仪、弹照相机和固定摄影机。

姿态和事件测量设备

主要有跟踪望远镜和高速摄影机，用来获取目标的飞行姿态和事件数据，如目标的滚动，俯仰和偏航，以及发射时间、遭遇时间和脱靶量。

目标特征测量设备

用于对目标红外信号特征和可见光信号特征进行测量。60年代以来激光、红外、电视等光电新技术和电子计算机的发展，为靶场跟踪测量提供了新手段，出现激光雷达、电视跟踪测量设备和激光-电影经纬仪复合设备等新一代光学跟踪测量设备。这些设备保持了传统光学跟踪测量设备测量精度高、目标影象直观和设备机动性好等优点，克服了传统光测设备需多台同时工作、数据处理周期长的缺点，实现了单站实时测量。例如激光雷达根据激光束的方位角、俯仰角和激光测距，可确定目标的空间位置，由距离随时间变化求得速度，由速度变化求得加速度，测量精度高。电视自动跟踪系统利用目标与背景或周围物体的比较跟踪数据。光学跟踪测量系统的发展趋势是进一步提高激光雷达的作用距离，应用图象识别和处理技术提高光学跟踪测量设备的捕获跟踪能力、测量精度，利用计算机技术提高光学跟踪测量系统自动化程度，更好发挥系统的综合效能。

功用

①测量火箭、导弹主动段和再入段的弹道参数，为安全控制提供位置信息；

②拍摄和记录火箭、导弹运动实况，为导弹起飞离架、级间分离、故障分析和再入物理特性研究提供资料；

③对其他光学和无线电测量设备进行鉴定和校准。光学测量系统测量精度高，直观性强，测角精度可达2～5角秒，定位精度可达1～2米，作用距离一般为100～400公里。缺点是作用距离短,受天气影响，阴雨天难以获取数据,有云时容易丢失目标。

测量设备

光学跟踪测量系统依功能分为弹道测量设备、姿态和事件记录设备、光谱和辐射测量设备 3种类型。弹道测量设备主要有电影经纬仪、弹道照相机、激光测距设备和激光雷达、条带式画幅摄影机。其中电影经纬仪使用最为普遍，多用于测量轨道参数。弹道照相机用于靶场测量设备的鉴定。姿态和事件记录设备包括跟踪望远镜和各类高速摄影机，用于观测火箭发动机的喷焰等。光谱和辐射测量设备有望远镜摄谱仪、光谱辐射计和红外测量设备等。

测量原理

在笛卡儿直角坐标系中，运动目标的瞬时质心位置可用3个线量(X、Y、Z)来确定,连续取得3个线量就可以求出它的运行轨道。光学测量系统通常用交会测量法和综合定向测距法测量。

交会测量法

光学测量系统在靶场测量中采用前方交会测量法。在一条精密测量基线的两端各布置一个光学测量站，同时测量飞行器的方位角α和俯仰角γ，得到两条方向线，再根据已知两测量站间的距离L,即可由球面三角函数关系求出飞行器质心位置的坐标。电影经纬仪和弹道照相机就是用这种方法进行测量的。O1、O2为两个测量站，M、M′分别为飞行器的空间瞬时位置及其投影，α1、α2、γ1、γ2分别为两测量站测得的方位角、俯仰角,O1O2为基线长度L。夹角O1MO2称为交会角。交会角为90°时，测量误差最小。一般要求交会角大于30°,小于150°。为了提高测量系统的可靠性和测量参数的精确度常采用多站交会测量法。

综合定向测量法

加装激光测距器的电影经纬仪和激光雷达使用这种测量方法。为了提高可靠性和测量参数的精确度，往往采用多站测量。

工作过程

在光学跟踪测量中须由多种设备组成一个完整的跟踪测量系统。例如，由几台电影经纬仪组成的光学测量系统，不仅各台电影经纬仪之间要有密切的配合，还要与引导设备、时间统一设备、数据传输设备、计算中心和通信指挥设备连接并协同工作。在试验时，由引导设备把目标引入电影经纬仪视场，电影经纬仪自动或人工驱动伺服系统跟踪目标。在跟踪过程中，时间统一设备控制各站对目标进行同步摄影，摄影频率一般为10～40帧/秒,每张照片都记录目标的方位角、俯仰角和目标形象，经事后判读和修正处理即可求出目标的弹道参数。在跟踪拍照的同时，电影经纬仪输出实测参数至计算中心，用于安全控制显示和引导其他测量设备。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省