为了定量研究光线光路中辐射能量的传输变化数理表达形式,实现用相对简单有效的光学内辐射传输替代复杂困难的系统全光路外辐射传输的技术过程,建立了光学系统内外辐射传递关系模型。模型结合辐射源的辐射模型和辐射能量在系统内部传输模型,利用微分光线追迹计算的方法,对携带辐射能量的光线传播路径进行分析研究。微分光线光学计算的方法对每一光学元件发射的辐射通量传输过程进行定量分析研究。光学系统的每个被分析的光学元件都被看作朗伯辐射源。而位于它后面的所有光学元件组成新的光学系统。待分析的光学元件发射的辐射通量经过后面的光学系统最终到达探测器面。据此理论分析,设计了光学系统内外辐射传输的理论模型和模型实现的算法程序。根据实验测量数据,应用于构建的模型,计算的最大相对误差为8.2%,平均相对误差为5.1%,对于红外光学系统的实际测量实验,可以满足测量的要求。

大型光电跟踪设备跟踪测量精度高、惯量大、视场小，不具备大空域搜索目标能力，一般依靠雷达等设备提供的引导信息发现捕获目标，当目标引导误差超出光电设备视场后，光电跟踪设备难于发现目标。提出了一种在引导信息基础上的小空域快速螺旋搜索方法，通过系统建模仿真和外场试验验证，此方法适用于在目标引导信息误差超出视场情况下，快速搜索发现目标。在引导误差不超出两倍视场情况下，此方法可使捕获目标概率从20%左右提高到70%左右。此方法搜索过程中转台运动平稳，可根据不同光电设备系统性能、实际目标运动特征和引导误差灵活改变螺旋搜索参数，大大提高光电跟踪设备目标捕获概率，是大型光电跟踪设备小空域快速搜索发现目标的一种实用有效的方法，具有很高的通用性。