旋转双棱镜目标跟踪中的奇异性问题分析
摘要
旋转双棱镜用于目标跟踪时，在其观测场中心区存在控制奇异性问题。当系统出射光束或视轴跟踪目标至系统旋转轴附近时，要求棱镜高速大角度旋转，这为棱镜驱动控制带来挑战。本文基于两步法解算的反向解析解，计算了棱镜转速与光束转向率之比；分别分析了连续时间域及离散时间域下，系统跟踪观测场中心区目标时控制奇异性问题的特点及根源；揭示了最优解跟踪方法缓解奇异性控制问题的原理依据；估算了中心区目标跟踪对棱镜旋转驱动控制的要求以及中心区跟踪盲区的角度范围。结果表明：中心区目标跟踪的奇异性问题源自于目标切向移动导致的目标方位角大幅度改变。目标越靠近观察区中心，控制奇异性问题越突出。最优解跟踪方法能缓解跨中心点运动目标方位角跃变带来的棱镜旋转驱动控制困难，但跟踪中心点附近一定角度范围内的目标仍要求较强的棱镜驱动控制能力。对于确定的旋转双棱镜系统和跟踪应用，观测场中心区存在一定角度范围的跟踪盲区。本文提出的分析方法和结果能为棱镜驱动控制方案设计以及系统跟踪性能评估提供评判依据。
引用本文（GB/T 7714）
周远 Zhou Yuan, 陈英 Chen Ying, 孙利平 Sun Liping, 等. 旋转双棱镜目标跟踪中的奇异性问题分析[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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