王睿++魏挺++鄧佳欣

摘要：本文針對(duì)機(jī)載紅外行掃儀的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，對(duì)在它機(jī)平臺(tái)上試飛的可行性進(jìn)行了分析，給出了如何基于它機(jī)試飛平臺(tái)的特點(diǎn)，對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行折算的分析，提出了機(jī)載紅外行掃儀的它機(jī)試飛方法。試驗(yàn)證明，該方法切實(shí)可行。

Abstract： In view of the key technical indexes of airborne infrared scanning device， this paper analyzes the feasibility of flight test on other plane， and presents the method of performance index conversion based on the characteristics of the test platform. The airborne infrared scanning device flight test method on other plane is proposed. The experiment proves that the method is practicable.

關(guān)鍵詞：機(jī)載紅外行掃儀；速高比；收容寬度

Key words： airborne infrared scanning device；speed ratio；storage width

中圖分類號(hào)：V241.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）05-0173-02

0 引言

機(jī)載紅外行掃儀，是偵察設(shè)備系統(tǒng)的組成部分，是其核心功能部件，可用于晝夜間簡(jiǎn)單氣象條件下臨空垂直偵察。機(jī)載紅外行掃儀一般由紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器組件、信號(hào)處理系統(tǒng)、紅外行掃儀主控制系統(tǒng)等組成。同時(shí)因?yàn)樵撛O(shè)備是一種新型機(jī)載偵查裝置，為了達(dá)到對(duì)其性能進(jìn)行科學(xué)合理評(píng)估的效果，有必要對(duì)其試飛方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

1 試飛方法研究

機(jī)載紅外行掃儀具備實(shí)時(shí)生成目標(biāo)區(qū)圖像信息的能力，而且具有根據(jù)載機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)與速度，對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)姿態(tài)補(bǔ)償、自動(dòng)像移補(bǔ)償功能。因此，根據(jù)以上功能特點(diǎn)，機(jī)載紅外行掃儀主要考核性能集中在：速高比、瞬時(shí)視場(chǎng)、收容寬度、圖像質(zhì)量這四個(gè)方面。

由于機(jī)載行掃儀與載機(jī)其他系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度相對(duì)較小，在搭載平臺(tái)的選擇上有較大的自由度，因而，除在本機(jī)上進(jìn)行試飛評(píng)估的方式外，亦可選用其他飛機(jī)作為試驗(yàn)載機(jī)，模擬本機(jī)飛行狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)估試飛。

2 試驗(yàn)載機(jī)狀態(tài)分析

速高比是光學(xué)偵察任務(wù)設(shè)備能否正常成像的關(guān)鍵因素之一，該因素由試驗(yàn)載機(jī)飛行相對(duì)地面速度（單位：m/s）與飛行相對(duì)地面高度（單位：m）數(shù)值比值來決定。速高比主要影響紅外行掃儀的工作頻率。根據(jù)機(jī)載紅外行掃儀成像機(jī)理，速高比越低越有利于成像。當(dāng)在載機(jī)平臺(tái)發(fā)生變化后，要求它機(jī)保持與本機(jī)平臺(tái)相同的速高比范圍，即能保證紅外行掃儀的正常工作。

由于空中風(fēng)速方向、大小不確定，根據(jù)已知的偵察設(shè)備正常工作速高比范圍，通過計(jì)算，可得到在它機(jī)上進(jìn)行試飛時(shí)，符合所選用機(jī)型飛行包線，同時(shí)又可滿足機(jī)載行掃儀成像的飛行高度與飛行速度比范圍。如在保證飛行安全的前提下，它機(jī)平臺(tái)載機(jī)在可達(dá)到的最高飛行高度為H1，而在此高度下，載機(jī)可達(dá)到的最大飛行地速為V1；而它機(jī)平臺(tái)可飛行的最低高度為H2，在該高度下的最小飛行地速為V2。那么，該它機(jī)平臺(tái)可驗(yàn)證的速高比范圍應(yīng)為（V1/H1～V2/H2）。若該范圍與機(jī)載紅外行掃儀的速高比范圍相似，或處于紅外行掃儀速高比范圍內(nèi)的較高區(qū)域甚至有部分超出該區(qū)域，那么就可判定，該機(jī)型可用于進(jìn)行紅外行掃儀它機(jī)試飛試驗(yàn)。

3 它機(jī)試飛驗(yàn)證性能指標(biāo)折算分析

機(jī)載紅外行掃儀在試驗(yàn)載機(jī)與本機(jī)上工作環(huán)境最大的不同就是飛行高度和速度，需根據(jù)機(jī)載紅外行掃儀在本機(jī)工作時(shí)的指標(biāo)要求，通過高度比例換算到低高度上的指標(biāo)值，從而再通過驗(yàn)證低高度的指標(biāo)推算出其在機(jī)載的性能指標(biāo)。根據(jù)機(jī)載紅外行掃儀的主要性能，主要分為以下幾個(gè)方面試飛：

①地面分辨率試飛：根據(jù)相應(yīng)高度下的地面可分辨率的大小，設(shè)計(jì)特殊的靶標(biāo)，且識(shí)別概率應(yīng)滿足要求。

②收容寬度試飛：在樣本圖像的橫向有效邊緣選擇一明顯的地標(biāo)，測(cè)量其地面實(shí)際橫向距離。

③速高比試飛：選擇在不同的速高比情況下進(jìn)行飛行，根據(jù)成像質(zhì)量，驗(yàn)證其速高比范圍是否滿足要求。一般選擇分別在中、低、高三個(gè)高度層下，用不同的低速飛行，以達(dá)到驗(yàn)證目的。其中應(yīng)盡量安排包含有速高比范圍較高端臨界值的考核條件，進(jìn)行飛行驗(yàn)證。

④圖像質(zhì)量試飛：選取多組樣本，判斷其圖像質(zhì)量是否符合使用需求。該項(xiàng)性能，僅與成像質(zhì)量有關(guān)，在符合速高比范圍的前提下，載機(jī)平臺(tái)的更改對(duì)其并不會(huì)造成影響，故驗(yàn)證方法同本機(jī)試飛的考核方法，在此不再贅述。

3.1 地面分辨率指標(biāo)折算

在相同的測(cè)試氣象條件下圍了適應(yīng)它機(jī)試飛高度的變化，需對(duì)地面分辨率進(jìn)行相應(yīng)折算，公式如下：

■=■

R1：規(guī)定的地面分辨力；

H1：規(guī)定的測(cè)試飛行高度；

R2：需達(dá)到的地面分辨力；

H2：需達(dá)到的測(cè)試飛行高度。

由約翰遜法則可知，1黑1白兩條線構(gòu)成夠成一對(duì)線，一對(duì)黑白條紋寬度為則不應(yīng)小于折算所得指標(biāo)大小。由此，我們?cè)O(shè)計(jì)出一套如圖1所示的由6個(gè)紅外熱輻射線條組成三橫三豎的“單一”三線單元正像靶標(biāo)。

由于設(shè)備為紅外探測(cè)設(shè)備，因此地面分辨率的大小同時(shí)和線條與背景的溫度反差有關(guān)。反差大，則成像設(shè)備的地面分辨率高；反差小，則成像設(shè)備的地面分辨率低。根據(jù)大氣透過率計(jì)算及比例關(guān)系：

ΔT'=τ×ΔT

τ：大氣透過率；

ΔT：規(guī)定溫差。

從而可得到實(shí)際考核時(shí)，所需進(jìn)行控制的溫差大小。

最終，在載機(jī)飛行航線的正下方選擇紅外輻射強(qiáng)度相對(duì)均勻的背景區(qū)域作為紅外靶標(biāo)布設(shè)區(qū)域，如選擇機(jī)場(chǎng)內(nèi)水泥地面或草地。靶面與水平面保持平行，且靶面向上。靶標(biāo)中的三線單元與飛行航線平行垂直布設(shè)。

在觀察地面分辨率測(cè)試樣本中的靶標(biāo)圖像。靶標(biāo)圖像中三線單元中白—白線具有分離趨勢(shì)的的三線單元對(duì)應(yīng)的分辨率即為被測(cè)設(shè)備的地面分辨率。也就是說，如果能區(qū)分出黑白線條，則說明紅外成像設(shè)備達(dá)到了地面分辨率指標(biāo)要求，否則說明紅外成像設(shè)備未達(dá)到地面分辨率要求。

3.2 收容寬度指標(biāo)折算

收容寬度的指標(biāo)這算可由兩種方式進(jìn)行，一種為在樣本圖像的橫向有效邊緣選擇一明顯的地標(biāo)，測(cè)量其地面實(shí)際橫向距離，再根據(jù)折算公式可推算出機(jī)載作業(yè)時(shí)的收容寬度值；第二種方法為在垂直于載機(jī)航向，以已知相同間隔距離在地面鋪設(shè)地標(biāo)，并測(cè)量其經(jīng)緯度，在樣本圖像中，根據(jù)靶標(biāo)所在像素，計(jì)算出整幅樣圖的收容寬度值。最終再根據(jù)實(shí)際飛行高度對(duì)其研制要求的指標(biāo)進(jìn)行折算。

4 結(jié)束語

本文給出了一種將它機(jī)作為載機(jī)平臺(tái)，對(duì)機(jī)載紅外行掃儀進(jìn)行考核的試飛方法，該方法通過一系列性能指標(biāo)折算等，驗(yàn)證機(jī)載紅外行掃儀的性能指標(biāo)是否滿足需求，擴(kuò)充并完善了機(jī)載紅外行掃儀試飛評(píng)估體系與方式，對(duì)后續(xù)相關(guān)工作有一定指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]白宏剛.NIIRS的遙感系統(tǒng)像質(zhì)預(yù)估與評(píng)價(jià)方法研究[D].西安電子科技大學(xué)，2010.

[2]王年.紅外行掃儀[J].激光與紅外，1993，22（4）.

[3]郭巖龍.機(jī)載長(zhǎng)波紅外行掃儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.