[發(fā)明專利]可見光圖像制導(dǎo)導(dǎo)彈仿真簡易目標(biāo)模擬系統(tǒng)及其模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410531204.8
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104360891B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王懿;崔建鵬;張輝;包源
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團(tuán)公司第四研究院第四十一研究所
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06T7/80;F42B35/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半實(shí)物仿真技術(shù)領(lǐng)域，可用于替代五軸轉(zhuǎn)臺(tái)及目標(biāo)模擬器完成圖像制導(dǎo)武器的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)。

背景技術(shù)

半實(shí)物仿真是精確武器系統(tǒng)研制過程中不可缺少的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對于采用可見光圖像制導(dǎo)的導(dǎo)彈，目前半實(shí)物仿真常規(guī)的做法是采用五軸轉(zhuǎn)臺(tái)，利用五軸轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)三軸模擬彈體姿態(tài)，利用外兩軸模擬目標(biāo)的相對位置，并在外兩軸上安裝可見光目標(biāo)模擬器，模擬可見光目標(biāo)及其背景。

雖然采用五軸轉(zhuǎn)臺(tái)方案可以得到較高的仿真精度高，但由于五軸轉(zhuǎn)臺(tái)和專用目標(biāo)模擬器的投資大、建設(shè)周期長(需12個(gè)月以上)，導(dǎo)致很多半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)室在型號研制初期無法具備末制導(dǎo)仿真的條件，從而延誤了型號的研制進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了可見光圖像制導(dǎo)導(dǎo)彈仿真簡易目標(biāo)模擬系統(tǒng)，能夠進(jìn)行簡易圖像生成，投資成本低、建設(shè)周期短，并且能夠保證一定的仿真精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：該系統(tǒng)由投影儀、投影幕布、攝像頭、可見光導(dǎo)引頭、三軸轉(zhuǎn)臺(tái)及其控制計(jì)算機(jī)、目標(biāo)顯示計(jì)算機(jī)和標(biāo)定計(jì)算機(jī)組成。

投影儀在目標(biāo)顯示計(jì)算機(jī)的控制下向投影幕布投射投影圖像，該投影圖像為一個(gè)位置確定的目標(biāo)十字。

控制計(jì)算機(jī)接收轉(zhuǎn)臺(tái)控制信號，并根據(jù)該轉(zhuǎn)臺(tái)控制信號控制三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的偏航方向角和俯仰方向角。

攝像頭安裝于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的滾轉(zhuǎn)軸上，用于在標(biāo)定過程中對投影圖像進(jìn)行采集。

可見光導(dǎo)引頭安裝于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的滾轉(zhuǎn)軸上，用于對投影幕布上的目標(biāo)十字進(jìn)行探測。

目標(biāo)顯示計(jì)算機(jī)在進(jìn)行目標(biāo)模擬時(shí)，接收外部輸入的模擬目標(biāo)相對于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)中心的偏航方向角和俯仰方向角，依據(jù)內(nèi)部存有的二維映射表計(jì)算獲得十字目標(biāo)在投影圖像中的位置坐標(biāo)，依據(jù)該位置坐標(biāo)控制投影儀向投影幕布投射十字目標(biāo)。

標(biāo)定計(jì)算機(jī)采用設(shè)定的標(biāo)定過程建立一個(gè)三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的偏航方向角和俯仰方向角與十字目標(biāo)位置一一對應(yīng)的二維映射表，二維映射表建立完成之后發(fā)送至目標(biāo)顯示計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，設(shè)定的標(biāo)定過程具體為：

第一步、將攝像頭中心軸固定于三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的滾轉(zhuǎn)軸上；在攝像頭鏡頭中心處設(shè)定一個(gè)標(biāo)定十字，將投影圖像通過投影儀投射于投影幕布上，投影圖像中具有一個(gè)目標(biāo)十字；采用攝像頭采集投影圖像，并在顯示計(jì)算機(jī)顯示攝像頭所采集的圖像。

第二步、確定二維映射表中三軸轉(zhuǎn)臺(tái)偏航角和俯仰角度的范圍：

A、獲取粗略的偏航角度范圍[α_min，α_max]以及俯仰角度范圍[β_min，β_max]，在該范圍內(nèi)，投影幕布處于攝像頭的視場中；其中α為偏航角度、β為俯仰角度，以下角標(biāo)區(qū)分不同的偏航角度和俯仰角度。

B、控制三軸轉(zhuǎn)臺(tái)初始角度為(α_min,β_min)。

C、控制三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的滾轉(zhuǎn)角度分別為0°、90°、180°和270°時(shí)，標(biāo)定計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)目標(biāo)控制指令至目標(biāo)顯示計(jì)算機(jī)，從而控制投影儀向投影幕布投射目標(biāo)十字，該目標(biāo)控制指令滿足目標(biāo)十字與標(biāo)定十字中心重合，則依次對應(yīng)滾轉(zhuǎn)角度分別為0°、90°、180°和270°時(shí)，目標(biāo)十字在投影圖像上的坐標(biāo)分別為(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)。

D、獲得當(dāng)前步驟下的(x₁,y₁)和(x₃,y₃)組成的直線L₁與(x₂,y₂)和(x₄,y₄)組成的直線L2；判斷直線L₁和L₂之間有無交點(diǎn)：

若無，則控制三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的偏航角增加角度K_α*X_r，俯仰角增加角度K_β*Y_r，重復(fù)本步驟C和步驟D，其中K_α和K_β為投影圖像像素到轉(zhuǎn)臺(tái)角度的橫向變化系數(shù)；

若有，獲取其交點(diǎn)(X_m1,Y_m1)。