当一架小型无人机贴着居民楼低空飞行，高度不足120米、速度仅5米/秒（约18公里/小时）、面积不到1平方米时，传统雷达往往“看”不清，这时候智能光电探测系统（EODS）成了“空中守门员”。但问题来了：这类“低慢小”目标移动时，系统如何将追踪误差控制在“头发丝粗细”的1毫弧度（约0.057度）内？这直接关系到能否及时锁定威胁。

追踪延迟：传统方法的“致命短板”

光电探测系统的工作原理，是通过摄像头实时捕捉目标，计算其与画面中心的偏差（脱靶量），再通过伺服电机调整镜头方向。但现实中，图像处理器受帧率、分辨率限制，输出的脱靶量信号总比实际位置慢一拍——就像用手机连拍时，按下快门到画面显示总有零点几秒延迟。这种“时间差”会导致系统“手忙脚乱”：当目标已经移动时，系统还在根据旧位置调整，结果要么“追过了头”，要么“跟不上”，最终追踪误差可能超过1毫弧度，影响锁定效果。

此前提升精度的方法各有局限：优化控制算法的没考虑图像延迟，改进图像识别的难适配不同运动平台，调整机械结构的在快速响应上“力不从心”。如何让控制、图像、机械三部分“协同作战”，成了关键难题。

给“时间差”装个“预言家”：新方法的核心突破

国防科技大学的团队找到了突破口——让系统“预判”目标位置。他们设计了一套“复合控制”策略：首先建立机电驱动模型，像给伺服电机做“全面体检”，分析其电磁特性和运动规律；接着将速度控制与图像稳定结合，减少机械振动对成像的干扰，让画面更“稳”；最关键的是，为脱靶量的延迟设计了“改进分段插值滤波器”。这个滤波器就像“时间预言家”，通过前几帧的位置数据，推算目标下一时刻的位置，提前调整镜头方向。

举个例子：目标每秒移动5米，原本系统要等脱靶量信号到了再调整，现在通过插值滤波，能根据前两帧的位置“猜”出目标下一秒的位置，提前转动镜头，把“追不上”的误差缩小。

实验验证：10次追踪7次“精准命中”

团队在双轴伺服平台上模拟了真实场景：追踪距离100米（约3个篮球场长度），目标面积1平方米（类似小型无人机），速度5米/秒。以“追踪误差≤1毫弧度”为“锁定成功”标准，结果显示：传统方法10次追踪只有4次达标（概率41.6%），而新方法10次中有7次成功（概率66.7%），射击精度相比传统方法提高了37.6%。

从实验室到现实：守护城市空中安全

这项研究的意义不仅是数据提升。论文指出，通过机电-图像-控制的协同优化，系统能更稳定地追踪“低慢小”目标，未来可应用于城市安防的无人机反制、军事领域的目标瞄准等场景。比如在大型活动的空中安保中，系统能更快速地锁定可疑飞行器，为后续处置争取时间。

当然，技术仍有优化空间。论文提到，当前实验基于双轴平台，实际复杂环境中（如颠簸的车载平台），振动和干扰可能进一步影响精度，需要结合更多场景验证。但至少，这一步让“空中守门员”的“扑救成功率”大大提高了。

来源: FME机械工程前沿