在兵器研究过程中,爆炸、燃烧、穿甲、外弹道飞行姿态等的研究都离不开高速摄影,它已成为兵器靶场测试领域不可缺少的重要手段。采用高速摄影设备、同步摄影装备对弹丸在外弹道段的飞行姿态和速度进行跟踪和分析一直是研究的热点内容。本论文针对外弹道弹丸影像的连续记录技术,研究采用平面转镜配合CCD高速相机构成的弹道同步跟踪镜系统,实现飞行弹丸影像在一段弹道上的连续记录。文中推导了跟踪转镜的数学模型,对弹道跟踪镜系统的总体方案、组成结构、工作原理进行了研究,计算和设计了转镜系统关键参数,主要有元器件的摆放位置、转镜扫描速率的计算、可跟踪速度的最大离散间隔计算和天幕靶到起始跟踪位置的最优计算等。并利用MATLAB软件对转镜的扫描速率曲线进行了仿真演算,验证了转镜速度、位置与被跟踪目标的运动学关系。系统采用伺服电机控制系统驱动转镜对弹丸进行实时跟踪,选取步进电机,采用PI方式实施控制,能够实现高精度、高动态性能、大范围调速及定位控制,且鲁棒性好,因此能够满足系统所需高控制精度和高可靠性的要求。利用SIMULINK软件建立跟踪镜系统电机的仿真控制模型,分析了电机的跟踪性能,分别在理想与带动负载的状态下,对电机的实时响应能力和跟踪能力做了对比曲线。通过光电扫描的照相方法,验证了所设计弹道同步跟踪反射转镜系统是可行的。在高速CCD相机帧频为38400fps或以上的条件试验,系统可达到的跟踪指标为：跟踪视场角的有效范围为90°,跟踪响应时间为毫秒级,弹丸飞行速度为1600m／s。