光學高度表

光學高度表是通過光學測距的方法來探測飛行器離地面標誌的距離。

基本介紹

• 中文名：光學高度表
• 外文名：Optical height meter
• 原理：光學測距

相關背景

光學高度表既可以用於巡航導航，也可以用於地形勘測。

傳統巡航飛彈的地形跟蹤(terrain follow-ing, TF)採用雷達高度表提供離地高度作為控制量。這種方案存在以下問題:一是巡航飛彈在地形跟蹤時其縱向控制對導航系統的精度要求比較高，在飛彈系統誤差較大時，控制有一定程度的滯後;二是需對飛行航跡和離地高度進行預先規劃，因此要求作戰保障系統提供大量精確的數字地圖;三是採用雷達高度表測量高度數據和氣壓數據作為離地高的控制量時，飛彈飛行彈道離地很高，容易在遠距離被敵方偵察雷達發現，使敵方反導系統擁有充足的準備和攔截時間。

為解決基於雷達高度表探測的地形匹配導航系統探測精度不高、易受電子干擾影響而失效、且在跨海飛行時無法導航的難題，設計了一種光學高度表來代替雷達高度表。

基本原理

光學前視系統通過光學測距來探測飛行器離地面標誌的距離。測距技術大致可分為主動式和被動式。主動測距通過發射雷射或具有一定紋理結構的光，分析物體反射光的紋理形變或直接測量光的傳播時間來確定物體的距離，如雷射測距、結構光法、莫爾條紋法、位相測量法等。被動測距對物體的自然光輻射進行分析來確定物體的距離，如基於目標圖像測距法、根據物體光譜輻射強度和大氣光譜傳輸特性模型測距法、根據物體的方向角測距等。
典型的光學探測原理如圖所示。飛行器通過光學測距，得到前方障礙物的位置信息。由於通常光學前視系統的視場比較小，光學前視系統很有可能出現因地形充滿視場而無法獲取前方地形最高點輪廓的情況。如圖所示，、兩個地形區域都可能成像。因此在設計地形跟蹤算法時必須根據這種特點做出相應的處理，保證在任何情況下都能夠計算出合理的飛行控制指令，確保飛行安全。

雷射高度表

雷射高度表也是利用光學測距原理而製成的高度表。雷射高度表指利用雷射測量衛星距地面高度的儀器。雷射高度表的主要工作方式是利用計算發射和接收到雷射的時間差來進行距離的測量。它以其高精確度、高解析度和很好的獨立性而得到科學家和工程師們的青睞，並被廣泛地套用於遙感、航空航天等領域。

雷射高度表可被安裝於飛機、衛星等測試平台上。它主要由雷射發射模組、雷射接收模組和數據處理模組三部分組成。雷射發射模組發射出的雷射首先被打到地面、洋面上的冰塊等探測目標上，然後被目標反射回飛機或衛星等測試平台上。雷射接收模組接收到反射回來的光信號，並把它轉換成為電信號。數據處理模組會精確地測量出從雷射發射到雷射高度計接收到雷射的時間，而這段時間就是雷射在大氣中的傳輸時間，在這段時間內，雷射行走的路程是高度表與探測目標間距離的兩倍。