现代战争中，面对敌人的全方位、多层、多极、多体光电侦察，利用光电复合隐身降低目标性能已经成为提高目标战场生存能力的重要途径和手段，因此同时测试目标的多目标性能具有重要意义。国内现有目标特性测试主要用于对单红外辐射特性、毫米波散射特性的测试研究，目前没有对地面目标多光谱同步测试的研究。
1、课题研究背景与意义
在兵器靶场测试领域中，弹丸的准确识别是各种武器革新的关键一步。只有准确识别出弹丸，才能进行弹丸的参数测量，从而判断武器系统性能是否达到预研要求。然而，传统单一波段的光电探测系统受限于复杂环境的约束，难以准确识别弹丸的真实信号，导致单模光电探测装置出现漏测和误测的情况，严重影响弹丸参数测量精度。随着各种传感器技术的不断成熟，一些高等院校以及研究所与时俱进，紧跟兵器发展的脚步，对靶场测试设备展开了一系列研究，推出了多姿多彩的弹丸识别光电探测装置。目前常见的探测装置包括网靶、激光靶、红外靶、天幕靶、线阵CCD以及面阵CCD等。光电探测靶作为一种较为常见的探测装置，该种装置具有装置简单、便于移动、成本低、探测目标效果好等优点。同时，这些探测装置凭借其诸多优点，可以用于弹丸的识别与参数的计算，实现目标的探测与识别。但是，随着测试环境越来越复杂，容易造成弹丸目标的误识别、丢失和无法获取弹丸目标多维信息的影响，且对探测环境的要求较为苛刻，例如在蓝天背景或者光照较弱的条件下，天幕靶会出现探测能力不足的情况；针对激光靶，其光源激光具有方向性好、光密度集中、强穿透力等优点，但是难免会在测试过程中受雨雪等天气变化的影响，削弱传输能力，造成目标丢失，此时测试效果将大打折扣，并且隐蔽性较差；而红外靶可实现昼夜探测，隐蔽性好，但容易受背景热辐射的影响，探测结果误差较大。所以，采用单一波段探测装置具有一定的约束性。综上所述，本文设计了一款集主动可见光、近红外激光和中红外三种波段复合的单装置探测靶，该复合单装置探测靶综合了可见光波段探测纹理清晰，激光波段光密度集中、穿透能力强、方向性好以及红外波段可实现昼夜探测、隐蔽性好等优点于一身，不仅改善了单一波段工作时容易造成目标丢失的不足，而且不受复杂环境的影响，实现全天候工作，具有一定的先进性，为兵器靶场测试领域提供一定的理论指导。
2、多波段目标特性同步测试基础
2.1硬件基础
(1）光电自动跟踪转台是一个集成照明、机构、电和计算机的复杂系统，是波段测量设备、光电跟踪测量设备、天文观测设备、航空航天领域、激光通信设备、光电跟踪设备和瞄准设备等不可或缺的关键硬件系统多波段大象特性同步测试系统将检测单元集成到光电自动跟踪机中，精确跟踪系统锁定目标后，控制系统发出驱动控制指令，驱动各检测采集系统的操作，采集并记录各子系统发送的测试信息。(2)Gps/b码终端时间集成系统是通信系统的一个子系统，其主要功能是通过时间中心站的原子钟生成高精度时间信号和高稳定性频率信号。因此，临时中心站以某种方式篡改时间信息、同步信息、临时系统中心站地址信息、延迟信息的IRIG/B格式的国际标准时间码送给各种测量设备终端作为整个测量系统的标准时基信号，因此它已成为影响测量结果精度的重要因素之一。
2.2测试分析系统构成
多波段大象特性同步测试系统由红外热成像系统、毫米波雷达系统、可见光电视系统、精密跟踪帧、激光测距系统、计算机控制和数据采集系统、GPS/B码时关键终端、伺服系统、操作控制台等组成。系统的具体配置。可见光电视系统收集目标和背景的视频信号，通过图像处理算法提供视野中的大象位置，将大象位置信息传输到主系统。主机系统根据可见光电视系统提供的目标位置信息，通过角度合成和预测，控制精密跟踪架，使目标稳定在视线中心。同时，精密跟踪架将角度位置信息实时发送到主系统，以进行调整、检测和记录。
3、多波段光电复合探测系统的改进
相比于传统的天幕靶、激光光幕靶以及红外光幕靶，文中所设计的多波段光电复合探测系统，虽然可以提高弹丸的识别率，但是实现的功能比较单一。因此，可以依据传统的多光幕测试系统的空间几何结构，利用三波段优势互补的特点，将此三波段组成的三光幕也按照一定的空间几何结构布置，使得一个光电探测装置实现更多的功能，且即使在恶劣环境下依然可以完成弹丸位置和速度等参数的测量。深入研究各种光学原理，增加复合光电探测系统的性能（如：可以减少镜头的使用，以及改变光电探测器的排列方式等），减小多波段光电测试设备的体积，不仅可以满足野外靶场测试时的方便携带的条件而且节省费用。
4、多波段光电复合探测目标信号仿真与处理
基于第二章节中设计好得多波段光电复合探测系统，利用matlab软件对不同波段的弹丸穿过光幕的信号进行仿真，为下文算法的设计提供理论支持。针对弹丸过靶信号中夹杂较多固有噪声以及外部环境噪声，极易导致目标丢失以及误判断等现象，研究了基于不同小波基函数下的改进阈值小波去噪方法。该方法针对每个探测波段的输出信号，计算小
波重构平均误差，完成小波基函数的选择。最终，针对可见光波段选择db3小波基函数，激光波段选择db2小波基函数，红外波段选择db2小波基函数。通过改进阈值去噪处理后，为目标特征提取了便利，本文提取弹丸穿过光幕时的脉宽和峰值作为特征值，完成最终的目标识别。
5、测试流程
测试过程主要包括：a）ccd摄像机系统，通过图像处理算法采集目标和背景的视频信号，并提供大象在视野中的位置，从而将目标位置信息发送给主系统。b）主系统根据电视跟踪系统提供的目标位置信息，通过角度综合和预测驱动二维跟踪转台系统，使目标稳定在视口中心，二维转台系统实时将角度位置信息传输给主系统进行调整、控制和记录。c）在2D转台系统锁定目标后，主系统发出驱动每个探测系统运行的驱动控制命令，收集并记录每个系统发送的测试数据。d）调用采集的可见光、红外、毫米波和激光测距数据进行选择。e）通过插值处理软件对测距数据进行线性插值，从而利用可见光图像、红外图像、帧频根据距离数据反映像素功率数据。f）为可见光和红外图像数据提取大象/背景区域，计算两种灰度的平均值，处理毫米数据，计算目标雷达截面（RCS)。
结束语
开发了光电检测系统的设备状态信息监控和故障诊断的系统监控和故障诊断软件。基于系统大数据的软件可以进行数据收集、分析、统计和故障分析，利用虚拟列表快速插入数据，实现数据的可靠存储和安全备份，完成基于专家系统故障排除方法的系统问题查询。实际软件结果证明，系统监测和故障诊断软件运行设计合理，稳定性和实用性好，很好地应用于光电检测工作。
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