[發明專利]一種頭罩光學側窗透光比例確定方法

有效

• 申請號: 201710706060.9
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109406112B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 許敏達;陳祺;張偉;張鵬
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: G01M11/04
• 分類號: G01M11/04
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 王豐潮

本發明公開了一種頭罩光學側窗透光比例確定方法，本發明方法首先采用Zemax建立光學側窗透光模型，然后轉動導向鏡的俯仰角度，查看在不同俯仰掃描角度下側窗的透光情況，最后轉動導向鏡的俯仰和方位角度，查看在不同俯仰和方位掃描角度下側窗的透光情況，完成頭罩光學側窗透光比例分析。本發明方法簡便，修改模型即可實時得到計算結果，便于對比分析不同入射角度下的透光比例；同時，利用與實際成像方式相同的光線追跡方法，可直觀觀察窗口透光情況。

技術領域

本發明涉及一種側窗透光比例確定方法，特別是一種頭罩光學側窗透光比例確定方法。

背景技術

采用紅外導引頭的飛行器在大氣層內作戰時，為了減小氣動光學效應的影響，大都不采用光學球形頭罩而采用光學側窗頭罩，光學窗口位于頭罩側面，故而稱為側窗，紅外導引頭透過光學側窗斜視目標，并通過導引頭的導向鏡對目標進行搜索和跟蹤。受圓錐頭罩外形和導彈氣動外形的限制，頭罩上的光學側窗尺寸和角度不能太大，位置不能太靠上或靠下，因此，在紅外導引頭跟蹤角范圍內，不能保證所有角位置上光學窗口都能夠100％的透過目標場景輻射能量，在一些目標跟蹤角位置光學窗口透光尺寸不夠，對目標場景紅外能量形成損失，從而降低了紅外導引頭靈敏度，嚴重時，可能導致導引頭丟失目標。因此，在光學側窗頭罩和導引頭光路設計時，需要針對頭罩側窗的大小、位置、角度與紅外導引頭光路關系，在導引頭整個跟蹤角范圍內對光學側窗透光比例進行分析，通過反復迭代測試，確定合適的側窗大小、位置、角度，形成最優的透光性能方案，使紅外導引頭全跟蹤角范圍內滿足靈敏度指標要求。

目前常用的光學側窗透光比例分析方法有數學計算法和非序列光線追跡法。數學計算法利用MATLAB計算軟件，建立測窗透光計算模型。這種方法計算復雜，透光模型不夠直觀，難以形成三維結構模型，在整機模型中進行校驗；同時，只能計算中心視場透光情況。非序列光線追跡法計算量大，且一個模型只能計算一種掃描角度下的透光比例，一旦模型發生改變，須重新計算。不適用于設計初始階段，需要比較不同入射角度下的透光比例時的情況。

發明內容

本發明目的在于提供一種頭罩光學側窗透光比例確定方法，解決現有方法計算量大、計算復雜且模型單一的問題。

一種頭罩光學側窗透光比例確定方法，其具體步驟為：

第一步建立光學側窗透光模型

光學側窗透光模型包括：目標場景輻射源、光學側窗、導向鏡、反射鏡和紅外光學鏡頭。

目標場景輻射源發出的場景輻射經過光學側窗到達導向鏡，導向鏡反射光線到達反射鏡，反射鏡反射光線進入紅外光學鏡頭。光學側窗與反射鏡、紅外光學鏡頭相對位置固定，導向鏡在方位俯仰方向轉動，從而改變入射光軸的方向。在不同入射光軸角度下，光學側窗對入射的場景輻射可能會有不同程度的遮擋。

具體設置方式如下：目標場景輻射源出射平行光至光學側窗表面，此時坐標原點位于光學側窗中心；設置光學側窗的偏心和傾斜值為結構模型中的設計值；光線透過光學窗口至導向鏡，設置導向鏡相對于光軸的初始俯仰傾斜角度x，光線經過導向鏡反射到達反射鏡，設置反射鏡傾斜一定角度，光線經反射鏡到達紅外光學鏡頭成像。

第二步轉動導向鏡的俯仰角度，查看在不同俯仰掃描角度下側窗的透光情況

改變導向鏡的俯仰角度。當導向鏡俯仰方向旋轉x＇度時，入射光軸在俯仰方向旋轉為2x＇度，而系統的機械坐標原點與入射光軸重合，光學測窗位置與入射光軸相關。為了使不同導向鏡轉角下，光學側窗與紅外光學鏡頭的相對位置不變，反向旋轉光學側窗的俯仰角度。使光學側窗沿導向鏡中心反向旋轉2x＇度。此時，光學窗口與紅外光學鏡頭相對位置不變。入射光軸在光學側窗表面發生俯仰偏移。

設置待查看光線透過率的表面為光學側窗窗口，查看當導向鏡俯仰方向旋轉x＇度時，光學側窗的透過率情況。

第三步轉動導向鏡的俯仰和方位角度，查看在不同俯仰和方位掃描角度下側窗的透光情況