光电跟踪系统是激光打击能够稳定命中目标的前提条件,同时也具备跟踪摄录取证等功能。按照使用的探测器不同,可分为红外跟踪及可见光跟踪两类,按照跟踪精度及执行机构的不同可分为粗跟踪和精跟踪两级。
红外探测器具有接收像元大、灵敏度高、全天时工作等优点,但由于其分辨率较低(目前常用红外探测器最大分辨率为640x512),红外跟踪通常作为粗跟踪使用。可见光探测器响应速度快,分辨率高,但必须在激光照明的辅助下方可实现全天时工作,一般在红外跟踪的辅助下实现对目标的精跟踪。

粗跟踪系统一般由二轴伺服转台、红外热像仪或电视、图像处理器等部分组成,系统通过红外热像仪或电视获取目标图像,通常采用基于背景的自适应分割算法、小目标检测算法等算法提取目标图像特征信息,然后通过目标配准跟踪算法等多算法融合处理狱取脱靶量信息,二轴伺服转台在伺服控制单元的控制下,按照该脱靶量信息执行随动,从而实现对目标的粗跟踪。
为满足对目标进行强激光照射毁伤的要求,光电跟踪系统必须高精度瞄准目标上的某一特征点,在强激光持续照射过程中,要始终保持这种瞄准精度,这对跟踪提出了很高的要求。一般的跟踪系统满足不了这种高精度要求,需要采用复合轴跟踪技术。
复合轴跟踪技术的原理是在大动围、低带宽的主跟踪轴上附加一个小范围、高带宽的从跟踪轴,主轴从轴分别控制,协同工作,最终可买现大范围、高精度的快速跟踪。
复合轴跟踪系统即是在粗跟踪的前提下,通过高分辨率、小视场的可见光相机,提取高精度、高帧频的脱靶量信息,利用快速反射镜作为执行机构,同时对精跟踪与激光发射光轴实现高速、高精度闭环控制调节。在复合轴伺服系统中,为了保证系统的稳定性,精跟踪系统的谐振频率一般是系统闭环带宽的4~10倍,这意味着为了实现一个高带宽的ATP系统,快速反射镜的谐振频率必须做到很高。为了获得高的谐振频率,主要应向两个方向努力:一是尽可能使快速反射镜轻、小,降低它的转动惯量,同时采用高性能的驱动器,从而提高被控对象的谐振频率;二是采用陷波器等补偿技术,平抑被控对象的谐振峰,达到扩展被控对象谐振频率的效果。快速反射镜一般分为两种结构:框架式和柔性轴支撑式。
光电跟踪系统除作为激光打击系统瞄准手段之外,同样还具备摄录取证功能,跟踪锁定后,可实时提供目标的飞行位置,目前,在多个核电厂的低空防卫系统中已初步获得应用。在人员密集的大型活动中,光电跟踪系统可对黑飞无人机实施跟踪摄录,并提供其飞行位置及降落位置,为公安机关快速抓捕飞手提供依据。