专利名称：全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探测系统，具体是一种全自动主/被动式红外预警跟踪制导 系统。
背景技术：
雷达预警是现代防空的主要手段，随着科学技术的发现，其探测、跟踪空中目标的 能力不断提高。但是反雷达的技术也突飞猛进，特别是隐形飞机、反幅射导弹、电子侦察干 扰和超低空布防技术的应用，对地面雷达是一个致命的打击，使雷达的效能大为降低，甚至 完全失去作用。现代战争，特别是1990年的海湾战争已充分地证明了这一点。雷达预警由 于自己固有的弱点，作战效能的发挥受到使用环境的严格限制，因此必须寻求一种具有雷 达功能，而又不被对方发现，免受干扰和攻击的全新的预警跟踪制导系统。
发明内容本实用新型目的是为了克服上述缺陷，提供一种被动式红外预警跟踪制导系统集 光学、电子、机械、计算机、通信、自动控制等先进技术为一体。本身不幅射任何能量，可避开 敌方的电子侦察、干扰和攻击。在有效地隐蔽自己的前提下，根据任何飞机导弹都带有动力 系统，不可避免地要幅射光和热能的特点，对其进行准确地探测、跟踪和报警，并能初步做 到对应全天候工作。本使用新型的系统用于在较大空域范围内对目标进行警戒和引导，连 续提供目标信息，保障地面防空系统的情报来源。本实用新型的技术方案是一种全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，它主要由探测镜、旋转台、稳定平 台、光电头组成，所述探测镜为设置在探测镜筒内的离轴三反光学系统，探测镜筒通过俯仰 机构设置在旋转台上，旋转台安置在稳定平台上，光电头通过处理电路连接计算机A。所述离轴三反光学系统由第一非球面反射镜、第二非球面反射镜和第三非球面反 射镜组成，第一非球面反射镜位于探测镜筒内中部，第一非球面反射镜、第二非球面反射镜 和第三非球面反射镜位于第一非球面反射镜的一侧；使得从探测镜筒内汇聚的红外光线 依次经第一非球面反射镜、第二非球面反射镜和第三非球面反射镜的反射后聚焦在光电头 上。所述光电头所探测的仰角为2°至20°，优选为16° ；水平光束宽度为3. 6’，仰角 为3. 6’。光电头即为光电转换器件。所述处理电路包括前置放大器、比较器、锁存器和汇流环。所述还包括伺服系统、定时系统和罗盘。所述计算机A连接GPS定时定位器，GPS定时定位器连接计算机B。所述俯仰机构包括俯仰齿轮和俯仰电机；旋转台上设有旋转齿轮，稳定平台上设 有与旋转齿轮啮合连接的旋转电机。所述全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统为固定式、车载移动式或机载式。机载式成为预警飞机的探测功能。本实用新型的有益效果是本实用新型的系统主要用于探测或引导空中目标，包括各种飞机，巡航导弹和中 近程战术导弹。部署于沿海和内地，即可独立使用，也可配属于地面防空指挥系统，或与雷 达配合使用，是对空预警跟踪的一种先进手段。系统组成①光电子探测系统；②信号数据处理系统；③显示监控系统；④通信系 统；⑤伺服系统；⑥定时定位系统；⑦电站系统；⑧运输设备。本实用新型的主要优点如下L、采用被动式探测手段，不发射任何信号，可免受敌方电子侦察和反幅射导弹的 攻击。2、由于探测的是目标发热产生红外幅射，所以能有效地对付隐形飞机、导弹、中大 型舰船。3、原理上无探测盲区。在平原地带，可有效地探测超低空飞行的目标。高架时，可 探测贴地面和海面的飞行目标及航行的中大型舰船。4、完全由电子计算机控制，实现全自动化。响应速度快、且准确可靠，操作方便。5、由于无需大功率发射设备，所以与同性能雷达相比，方便可靠性高。6、与同性能雷达相比，性能价格比大大提高。
图1为本实用新型的外形结构示意图之一。图2为本实用新型的外形结构示意图之二。图3为本实用新型的光路示意图。图4为本实用新型的系统原理框图。图中1、探测镜筒，2、俯仰机构，20、俯仰齿轮，21、俯仰电机，3、旋转台，30、旋转齿 轮，31、旋转电机，4、稳定平台，5、离轴三反光学系统，50、第一非球面反射镜，51、第二非球 面反射镜，52、第三非球面反射镜，6、光电转换器件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述一种全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，它主要由探测镜、旋转台3、稳定 平台4、光电头组成，所述探测镜为设置在探测镜筒1内的离轴三反光学系统5，探测镜筒1 通过俯仰机构2设置在旋转台3上，旋转台3安置在稳定平台4上，光电头通过处理电路连 接计算机A。离轴三反光学系统5由第一非球面反射镜50、第二非球面反射镜51和第三非球面 反射镜52组成，第一非球面反射镜50位于探测镜筒1内中部，第一非球面反射镜50、第二 非球面反射镜51和第三非球面反射镜52位于第一非球面反射镜50的一侧；使得从探测镜 筒1内汇聚的红外光线依次经第一非球面反射镜50、第二非球面反射镜51和第三非球面反 射镜52的反射后聚焦在光电头上。光电头所探测的仰角为2°至20°，优选为16° ；水平光束宽度为3. 6’，仰角为3.6’。光电头即为光电转换器件6。处理电路包括前置放大器、比较器、锁存器和汇流环。还包括伺服系统、定时系统和罗盘。计算机A连接GPS定时定位器，GPS定时定位器连接计算机B。计算机A和计算机B还连接通讯发送、接收装置，进而与指挥中心和邻站联网，协 同。俯仰机构2包括俯仰齿轮20和俯仰电机21 ；旋转台3上设有旋转齿轮30，稳定平 台4上设有与旋转齿轮30啮合连接的旋转电机31。全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统为固定式、车载移动式或机载式。机载 式成为预警飞机的探测功能。本实用新型的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统可以配合激光测距设备 成为主动式红外预警跟踪制导成像系统，也可以仅接收外界红外光谱，作为被动式红外预 警跟踪制导成像系统。单台就可以实现测距、获得三维数据高度、距离、速度。本实用新型的基本工作原理为任何飞机、导弹，即使做成隐形的，飞行时，与空气磨擦会产生较高的蒙皮温度，同 时，大功率发动机要喷射高温气体，因此，不可能不幅射热量——红外线。这样，利用红外探 测器即可对其进行探测。利用大气层的透射窗口，可使红外线的大气衰减降至最小，再采用 高效光子探测技术，就可以保证所需的探测距离。探测头在方位上进行圆周扫描，波束形状水平为3. 6’，每旋转3. 6’采样1次，旋 转360°采样6000次，用时12秒钟，扫速30° /秒，采样速率500次/秒，采样周期2ms。 仰角上在0 16°的范围内分为266个分辨单元。目标的方位即为探测头的方位指向，仰 角为其所录入的分辩单元所对应的仰角。平时值勤时，对周围的环境背景和固定目标进行 记录，这些正常的信息变化是很小的，每次扫描的记录都差不多，经过比较即可排除。一旦 出现新的目标，计算机就能识别出来，并记录下目标的时间、方位和仰角。单台探测器无法测定目标的距离，高度。但采用两台相距一定距离的探测器，同步 工作，对目标进行交叉定位，即可利用三角函数关系，获得目标的距离，高度等参数。多台探测器组成网络阵列，有其明显的优点。其探测范围，可靠性、准确性都得到 提尚。主要战术指标如下一、探测范围对单架歼七飞机，发现概率为80%，虚警数为每帧5个时。单站二 台相距2-10公里(士 1公里)，二台连线的中点的垂直方向为方位起止点0°，360°。1.仰角16°2.方位①单台定向:00" -360°②双台站定位275°-75°，105° -255°3.最大探测距离Rmax (KM) > 600公里。①单台(直径300毫米镜筒)的系统探测距离为20-220公里左右。②使用方式二台、三台或多台使用。③不同环境气候条件下降至的百分比小雾80%[0054]中雾65%大雾50%4.最小探测距离Rmin(KM) > 20公里。二、探测精度(在 305° -45°，135° -225° 范围内)1.方位<1.8，2.仰角<1.8’探测精度与台数、光电器件的个数、镜筒设计要求有关。三、分辨率1.方位3. 6，2.仰角3. 6’四、终端设备1.每台两个显示器①c显显示扫描时间、目标方位及仰角。②表显显示目标的批号、三维座标、时间、航向、航速等2.数据率2. 5次/分钟，5次/分钟3.容量100 批4.录取方式自动五、输出情报格式及接口 可根据需求设定需要。六、可靠性MTBCF = 1000小时维修性:MTTR < 30分钟配备BITE，全机故障检出率> 90%，100%隔离到分系统，85%隔离到现场可更换单元。七、机动性1.单台车辆配备①主机车五吨，拖拉一发电机②工作方仓车，拖一台发电机2. 3级公路行军速度25KM/时3.铁路水运符合有关标准4.运输状态转为工作状态的时间两台就位后一小时八、环境条件1.高度高度不限2.工作温度_40 +50°C储存温度_45 +60 C3.湿度98%以下4.能防潮、尘、霉、盐雾、腐蚀5.运输中抗震抗冲击附合要求。主要技术指标如下一、光电子探测系统1.光学镜头①口径D = 300毫米；长度1米。[0092]②光谱波段3_5μ m、8_12 μ m③水平光束宽度3.6，垂直光束宽度10°④光透射率(平均)> 0. 85⑤分辨率3·6，X 3. 6，2.光电接收器①线阵象元数266②象元尺寸1· 5mm X 1. 5mm③光电转换灵敏度1*10V/W④等效噪声功率NEP彡5 X IO-10W⑤光电转换响应速度彡0. 1 μ s⑥信号采样周期T = 2ms⑦前置放大增益> 5X104⑧输出信号电平Vout > 3. 5V⑨输出方式并行16bit⑩斯特林制冷> 1000小时二、信号数据处理系统1.接收①本台和邻台定时定位定向等信息②采集目标信号③邻台目标数据2.处理①算出两台间距误差< 0. 3%②确定扫描的0°方向，误差< 10〃③鉴别判断，去除固定目标④本台目标数据处理⑤对两台目标数据综合处理⑧能存贮和重新显示目标信息3.发送①向伺服系统发送扫描的0°方向②向邻台发送本台目标信息⑧向显示器传送目标数据④向指挥中心发送目标数据三、显示与监控系统1.显示①方式C显和表显②显示容量均为100批2.主控制台①开关机控制②扫描控制3.监测系统(BITE)①能够实时或脱机对全机状态进行检测，并显示故障部位。②故障检测率90%。⑧故障隔离率100%隔离到分系统、85%隔离到站级可更换单元。[0131]四、通讯系统1.通讯路数3路无线，3路有线共6路。站内两台之间2路。上报指挥中心2路。备用2路。2.传送速率=9600波特率3.输出情报格式及接口 可根据需求设定要求。五、伺服系统1.扫描方式①水平圆周旋转或扇扫(范围、方向可控)。②仰角以波束下沿水平时为准，可控制在-5° 15°的府仰。2.扫描速度2. 5圈/m和5圈/m。3.光学镜头可自行倒竖。4.方位精度< 士0. 1，仰角精度<士0.1，5.自动校水平精度< 士6〃6.自动定正北方位精度< 士6〃六、定时定位系统1.能够发出各种定时信号，协调各分系统的时序工作2.由差分GPS给出两台探测器所属的三维作标①经纬度精度士5〃②高度精度<士5"③时间精度士Iys目标识别的分析被探测目标可分为四类(1)固定目标，如航标灯；(2)星星等天体；(3)正常活动 目标，如民航飞机；⑷可疑飞行目标。对固定目标，探测计算机根据平时探测的信息进行比较即可辨别排除。对运行的星体，计算机可根据算出的距离为无限远而加以识别。对正常的活动目标，可由值班人员识别(或自动识别)而停止正式报警。对于同时出现多个可疑目标，有可能有两个出现在同一方位或同一高度，这种现 象的概率很低，小于1 %，而同时又在同一高度出现的概率就更低，小于万分之一。故两台探 测器对同一目标的认定，可靠性是很高的。抗干扰性的分析由于该系统不主动发射任何信号，通信联系也是采用光缆连接，所以保密隐蔽性 良好，可防止敌方的电磁波侦察干扰和反幅射导弹的攻击。实战中，敌方可能采取如下的几种对抗措施1.施放强大的红外光干扰由于本系统的方向性极强，只要干扰源不在扫描波束内，则不起作用。即使在波束 内，则由于其运行方式与导弹飞机完全不同，可以加以识别，不会象雷达那样，造成了满屏 幕自光而掩盖了危险目标。只要干扰源与危险目标不在一起，就不会丢失对危险信号的探测，而干扰源与目标合在一起，反而进一步暴露目标本身。2.利用太阳、月亮作掩护。这也许可以欺骗某一个探测系统，却无法瞒过二个以上 的系统。3.利用云雨作掩护。云雨会缩短探测距离，但并不能完全遮断目标的幅射，因此可 以采取纵深布置多层探测阵列的方法，以接力传输方式加大探测距离。4.超低空飞行由于地面海面温度低，对目标的红外幅射不引起反射。，故不影响 对其探测。5.由于中大型舰船的牌热口为高温排热，利用该系统也能在海面上加以发现。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实 用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程 技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范 围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征是它主要由探测镜、旋转台 (3)、稳定平台(4)、光电头组成，所述探测镜为设置在探测镜筒(1)内的离轴三反光学系统 (5)，探测镜筒⑴通过俯仰机构(2)设置在旋转台(3)上，旋转台⑶安置在稳定平台⑷ 上，光电头通过处理电路连接计算机A。
2.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 离轴三反光学系统(5)由第一非球面反射镜(50)、第二非球面反射镜(51)和第三非球面 反射镜(52)组成，第一非球面反射镜(50)位于探测镜筒(1)内中部，第一非球面反射镜 (50)、第二非球面反射镜(51)和第三非球面反射镜(52)位于第一非球面反射镜(50)的一 侧；使得从探测镜筒(1)内汇聚的红外光线依次经第一非球面反射镜(50)、第二非球面反 射镜(51)和第三非球面反射镜(52)的反射后聚焦在光电头上。
3.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 光电头所探测的仰角为2°至20° ；水平光束宽度为3.6’，仰角为3.6’。
4.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 处理电路包括前置放大器、比较器、锁存器和汇流环。
5.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 还包括伺服系统、定时系统和罗盘。
6.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 计算机A连接GPS定时定位器，GPS定时定位器连接计算机B。
7.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 俯仰机构⑵包括俯仰齿轮(20)和俯仰电机(21)；旋转台(3)上设有旋转齿轮(30)，稳定 平台(4)上设有与旋转齿轮(30)啮合连接的旋转电机(31)。
8.根据权利要求1所述的全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征在于所述 全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统为固定式、车载移动式或机载式。
专利摘要一种全自动主/被动式红外预警跟踪制导系统，其特征是它主要由探测镜、旋转台(3)、稳定平台(4)、光电头组成，所述探测镜为设置在探测镜筒(1)内的离轴三反光学系统(5)，探测镜筒(1)通过俯仰机构(2)设置在旋转台(3)上，旋转台(3)安置在稳定平台(4)上，光电头通过处理电路连接计算机A。本实用新型集光学、电子、机械、计算机、通信、自动控制等先进技术为一体。本身不幅射任何能量，可避开敌方的电子侦察、干扰和攻击。本实用新型的系统用于在较大空域范围内对目标进行警戒和引导，连续提供目标信息，保障地面防空系统的情报来源。
文档编号G02B17/06GK201788022SQ20102026453
公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者戴哲文 申请人:戴哲文