为了提高跟瞄转台出射激光的指向精度, 研究了快速反射镜(FSM)姿态角与转台跟踪误差间的关系, 提出了FSM姿态角的高精度解算方法。介绍了跟瞄转台出射激光的光路特点和FSM的工作原理; 确定了坐标系中入射光与出射光的方向, 依据坐标变换理论和光的反射定律, 建立了FSM反射镜姿态角与转台跟踪误差间的函数关系。然后, 推导出姿态角的解析表达式, 描述了姿态角的空间分布规律, 并从解析表达式中推出了近似表达式, 确定了近似表达式引入的指向误差。最后, 通过指向精度实验验证了姿态角解算方法的正确性。实验结果表明: 在跟踪误差不超过(A 12.9′, E 13.5′)时, 应用姿态角解析表达式和近似表达式均能取得优于2.5″的指向精度; 跟踪误差增大为(A 38.6′, E 37.8′)时, 解析表达式对应的指向误差仍低于2.5″, 而近似表达式对应的指向误差迅速增大为13.2″。得到的结果显示: FSM姿态角的解析表达式不存在原理误差, 在任意跟踪误差下均能使出射激光具有高精度指向能力, 且其形式简洁, 满足伺服控制器快速运算的要求。

鉴于动基座周视光电跟踪系统的基座俯仰和横滚角会造成天际线在红外焦平面阵列上所成的像不再与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影平行，建立了动基座两轴周视光电跟踪系统的五自由度数学模型。重构了包含目标信息的天际平面在大地坐标系下的方程，推导得出了天际线在焦平面阵列上成像的解析表达式，并将其与反射镜面俯仰轴在焦平面阵列上的投影表达式进行了对比。天际线焦平面阵列成像的解析表达式可为目标可测、天际线不可测情况下，沿像的方向向量及其正交方向进行方位、俯仰补偿及目标方位解算提供理论前提。