舰载光电跟踪设备在跟踪百公里以上的目标时, 由于受到障碍物干扰,目标有时可能从视场中丢失, 需采用记忆跟踪算法对目标的未来时刻位置进行预测, 重新找回目标。常规的CA、CV模型预测目标时忽略了残差, 记忆跟踪时间短, 从而造成预测目标不够精确。针对以上问题, 提出了Kalman目标预测模型, 延长记忆跟踪时间。首先, 由船地坐标转换公式推导了甲板坐标系下船摇速度, 前馈到伺服控制系统速度回路中, 保证视轴自稳定, 同时提高跟踪精度; 其次, 概述了CA、CV、Kalman目标预测模型; 最后, 重点论述了3种目标预测模型记忆跟踪和实时雷达引导二维位置信息之间的关系。试验结果表明, 本文由于引入了Kalman目标预测模型, 使得记忆跟踪时间比传统的CA、CV模型的预测目标时间提高了一个数量级。解决了工程中舰载光电跟踪设备受船摇影响时跟踪精度低和记忆跟踪时间短的问题。

采用传统的单Bang-Bang控制的光电设备进行精定位时, 系统放大倍数为无穷大, 所以系统不易稳定。本文分析了单Bang-Bang控制的不足, 提出了一种变结构最优控制方法。该方法在粗跟踪时用Bang-Bang控制, 在进入小偏差范围内切换为线性控制。在线性控制时, 根据不同调节器的的不同特点, 提出了红外一阶捕获, 红外二阶跟踪的策略, 并同时给出了Bang-Bang控制和线性控制的切换准则, 红外一阶捕获和红外二阶跟踪的切换准则。实验显示, 采用提出的方法光电设备的90°双目标定位能力在2.3 s左右, 比传统方法缩短了近1 s, 快速性大大提高。另外, 利用激光测距机可以给出舷角相差90°的双目标三维信息数据率为0.45 Hz, 提高了双目标时系统的光电对抗能力。

舰载光电伺服设备由于受到横摇、纵摇、艏摇的扰动，从而对系统的稳态和动态精度会有很大的影响。为解决在海面上远距离跟踪目标精度不高的问题，提出通过CA模型最小二乘法以及船地坐标转换滤波原理，将速度前馈到双闭环伺服控制的速度环中。其位置环、速度环采用一阶、二阶滞后超前串联校正调节器，根据不同的跟踪状态在程序中切换一阶、二阶调节器以达到良好的跟踪效果，最后再加上19位高精度的旋转变压器构成完整的双闭环伺服控制系统，提高了跟踪精度。试验表明：某舰载光电伺服设备使用中波红外跟踪方式远距离跟踪目标，脱靶量最大为35″，旋变反馈角度位置合成值与雷达测得目标实际角度值一致，最大跟踪误差仅为100″，远小于工程中要求4′的跟踪精度。

系统辩识即获取电机机械时间常数Tm和对应的固有放大倍数K。舰载光电系统由于受到横摇、纵摇、艏摇的扰动，其系统辩识的可信度及精度直接影响到调节器参数的设定，从而对稳态和动态精度会有很大的影响。常规公式法求电机机械时间常数在实际应用中非常不便，并且大多数场合不能求得Tm。本文以PC104硬件平台为依托，推导出的近似逼近e指数函数作为阶跃法获取系统辨识的理论依据，并设计了友好的人机交互界面可以方便的显示、修改系统辩识的结果。试验分析表明，应用Origin拟合e指数函数使阶跃法得到的Tm和K拟合可信度达到96%以上，其拟合误差小于01,精度完全满足使用要求。解决了实际工程中获取Tm和K精度低、可信度不高的难题。此方法成功地应用在项目中，并对求得电机机械时间常数有很好的通用性和借鉴性。