[發明專利]一種天幕靶探測面離焦位置估算方法

有效

• 申請號: 202110591275.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113358330B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 韓淏睿;楊雨弋;薛琦濤;李瑞琪
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G06F17/10
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 張翠華

本發明公開了一種天幕靶探測面離焦位置估算方法，涉及軍事領域，所述方法包括：獲取天幕靶的鏡頭焦距及探測范圍；根據天幕靶的最近探測距離和最遠探測距離計算對焦面像距；確定天幕靶鏡頭的光圈系數，并計算鏡頭的入瞳直徑；根據彌散斑與鏡頭成像的幾何關系，建立探測面離焦位置的幾何約束關系；最遠探測距離產生的彌散斑直徑與最近探測距離產生的彌散斑直徑相等時獲得的探測面離焦位置為最優探測面離焦位置，并進一步獲得探測面的優化離焦量。本發明提供的方法通過估算出最優探測面離焦位置，使天幕靶的最遠探測距離和最近探測距離的離焦量保持一致，能夠有效解決因離焦量大引起靈敏性降低問題。

技術領域

本發明涉及軍事領域，具體涉及一種天幕靶探測面離焦位置估算方法。

背景技術

天幕靶是一種以天空為背景，用于探測飛行彈丸過靶時刻的靶場測試儀器，主要由成像鏡頭、狹縫光闌、探測面以及處理電路等組成。利用探測面獲取彈丸穿過視場區域引起的光能變化信號，并提取信號中光能量變化時刻。當鏡頭在光圈數和對焦距離不變的條件下，天幕靶探測不同距離的彈丸目標，就會引起探測面以不同的離焦量成像，從而產生不同的彌散斑和模糊。

對于不同的探測距離，天幕靶探測面成像的離焦量可根據式：確定，其中為鏡頭焦距，為物距。這樣對于天幕靶探測的最近和最遠距離，越遠距離的成像離焦量越小，越近距離的成像離焦量越大，離焦量越大，成像越模糊，從而影響天幕靶探測的靈敏性，使得近距離探測靈敏性降低。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種天幕靶探測面離焦位置估算方法，包括以下步驟：

S1：獲取天幕靶的鏡頭焦距及探測范圍；

S2：根據天幕靶的最近探測距離和最遠探測距離計算對焦面像距；

S3：確定天幕靶鏡頭的光圈系數，并通過公式（1）計算鏡頭的入瞳直徑，

（1）；

S4：根據彌散斑與鏡頭成像的幾何關系，建立探測面離焦位置的幾何約束關系；

S5：最遠探測距離產生的彌散斑直徑與最近探測距離產生的彌散斑直徑相等時獲得的探測面離焦位置為最優探測面離焦位置，并進一步獲得探測面的優化離焦量。

進一步地，所述方法還包括通過獲得的最優探測面離焦位置計算最大彌散斑直徑。

更進一步地，所述計算像距的幾何約束公式見式（2）：

（2）

其中，為焦距，為天幕靶的探測距離，為對焦面像距。

更進一步地，所述離焦面的位置幾何約束關系見式（2）和式（3）：

（3）

（4）

其中，為最遠探測距離的對焦面像距，為最近探測距離的對焦面像距，為最遠探測距離產生的彌散斑直徑，為最近探測距離產生的彌散斑直徑，為最優探測面離焦位置。

更進一步地，最優探測面離焦位置的計算公式見式（5）：

（5）

其中，為最遠探測距離的對焦面像距，為最近探測距離的對焦面像距，為最優探測面離焦位置。

本發明的有益效果：

本發明提供的方法通過估算出最優探測面離焦位置，使天幕靶的最遠探測距離和最近探測距離的離焦量保持一致，能夠有效解決天幕靶探測面在近距離探測時，離焦量大引起的靈敏性降低問題，使天幕靶近距離和遠距離的探測達到同樣的靈敏度，實現天幕靶的大范圍可靠探測。