[發(fā)明專利]一種光電跟蹤儀跟蹤精度測(cè)試裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210117002.3
• 申請(qǐng)日: 2022-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN114593725A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈榮仁;劉長明;莊新港;史學(xué)舜;劉紅波;張鵬舉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號(hào): G01C21/00
• 分類號(hào): G01C21/00
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

本發(fā)明公開了一種光電跟蹤儀跟蹤精度測(cè)試裝置與方法，屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明測(cè)試裝置，包括光電跟蹤儀、平行光管、空間光調(diào)制器、合束鏡、光束整形系統(tǒng)、黑體輻射源、白光光源和工控機(jī)。本發(fā)明方法基于數(shù)字光處理技術(shù)的模擬目標(biāo)生成方案可達(dá)到比傳統(tǒng)方式更高的空間分辨率、更寬的速度和加速度測(cè)試范圍；該測(cè)試裝置可以實(shí)現(xiàn)折疊式設(shè)計(jì)，減小體積，利于測(cè)試系統(tǒng)的小型化；該測(cè)試裝置可進(jìn)行多個(gè)復(fù)雜的目標(biāo)在多場(chǎng)景中的模擬；控制方式簡(jiǎn)單，且同步采集與控制技術(shù)的運(yùn)用可以高精度測(cè)量跟蹤精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光電跟蹤儀跟蹤精度測(cè)試裝置與方法。

背景技術(shù)

光電跟蹤裝備、系統(tǒng)作為光電偵查與跟瞄系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于目標(biāo)搜索和自動(dòng)跟蹤，通過測(cè)角、測(cè)距等實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)追蹤，為其搭載任務(wù)設(shè)備提供準(zhǔn)確的指向。

光電跟蹤設(shè)備依使用場(chǎng)景不同分路基地面站、艦載、車載、機(jī)載和星載等多種平臺(tái)，系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)也具有地坪式、極軸式、多軸式和復(fù)合軸等不同形式，但絕大多數(shù)光電跟蹤裝備的組成架構(gòu)基本是一致的。具有電視(可見光)成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)、激光測(cè)距系統(tǒng)。圖像采集和處理單元、型號(hào)處理電路以及跟瞄平臺(tái)等。隨著傳感器技術(shù)數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，光電跟蹤設(shè)備的發(fā)展有如下趨勢(shì)：(1)使用新型光學(xué)結(jié)構(gòu)和數(shù)字處理技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)高度集成，縮小體積，減小重量；(2)多探測(cè)器并用，一方面保證全天時(shí)，全天候、復(fù)雜環(huán)境下工作，另一方面不僅限于對(duì)目標(biāo)外形和輪廓的偵查和跟蹤，同時(shí)獲取多種目標(biāo)信息，并進(jìn)行測(cè)量、定位和識(shí)別；(3)全數(shù)字化方式工作，提高信息獲取和處理能力，包括數(shù)字化圖像采集、捕獲、識(shí)別和跟蹤數(shù)字伺服控制、數(shù)字信息傳輸和顯示等。

光電跟蹤設(shè)備的跟蹤性能指標(biāo)包括光譜范圍、靜態(tài)跟蹤精度、動(dòng)態(tài)跟蹤精度等。要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些指標(biāo)的檢測(cè)，測(cè)試系統(tǒng)必須提供一個(gè)可見光波段內(nèi)模擬無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)。此目標(biāo)能顯示設(shè)定位置的精確定位以及設(shè)定速度的軌跡運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跟蹤精度的測(cè)量。最接近實(shí)戰(zhàn)的測(cè)試方案是進(jìn)行外場(chǎng)校飛試驗(yàn)，但這種試驗(yàn)即費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)，成本太高，所以室內(nèi)檢測(cè)是目前采用的主流測(cè)試方案。

圖1(a)所示的移動(dòng)靶標(biāo)加平行光管系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)支架的兩個(gè)臂對(duì)稱并與水平面平行，旋轉(zhuǎn)軸垂直于水平面，支架兩端分別安裝可見光平行光管，模擬無窮遠(yuǎn)可見光目標(biāo)，并由直流力矩電機(jī)帶動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和加速度控制。測(cè)試時(shí)，光電跟蹤設(shè)備的測(cè)角系統(tǒng)所測(cè)目標(biāo)的方位角與測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)的目標(biāo)方位角分別讀出，并進(jìn)行求差，從而得出光電跟蹤設(shè)備的方位跟蹤精度。激光模擬空間目標(biāo)系統(tǒng)如圖1(b)所示，激光發(fā)射器安裝在兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)兩軸安裝有提供角度輸出基準(zhǔn)的光電碼盤，轉(zhuǎn)臺(tái)可作方位和俯仰兩維運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可通過計(jì)算機(jī)編程控制。測(cè)試時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)按編程規(guī)律運(yùn)動(dòng)，激光器出射的激光光束打在幕墻上，形成一個(gè)按編程規(guī)律運(yùn)動(dòng)的模擬空間目標(biāo)軌跡，光電跟蹤設(shè)備跟蹤此目標(biāo)，給出目標(biāo)的方位角。同時(shí)根據(jù)激光發(fā)射軸線和被測(cè)設(shè)備視軸線之間的距離等關(guān)系，確定任意時(shí)刻激光模擬空間目標(biāo)相對(duì)被測(cè)設(shè)備的空間位置信息，進(jìn)而對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。這兩種測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試原理基本相同，均是將測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)的模擬目標(biāo)方位角，與光電跟蹤設(shè)備測(cè)得的目標(biāo)方位角進(jìn)行同步對(duì)比，得到光電跟蹤設(shè)備跟蹤精度，其主要區(qū)別主要在于模擬靶標(biāo)的生成方式。

上述室內(nèi)檢測(cè)采用的簡(jiǎn)化模擬目標(biāo)測(cè)試方法存在無法模擬目標(biāo)背景、大多數(shù)測(cè)試只能在任務(wù)前進(jìn)行測(cè)試、無法進(jìn)行任務(wù)中或現(xiàn)場(chǎng)維修檢測(cè)等問題。同樣的，室內(nèi)檢測(cè)與外場(chǎng)校飛均不能經(jīng)歷系統(tǒng)可能應(yīng)用的所有場(chǎng)合，所以很有必要進(jìn)行成像系統(tǒng)跟蹤目標(biāo)的全過程的模擬與推演。

現(xiàn)有測(cè)試光電跟蹤設(shè)備的手段

目前常規(guī)的測(cè)試方法有以下三種：

(1)外場(chǎng)測(cè)試：利用實(shí)際飛行目標(biāo)進(jìn)行跟蹤性能和測(cè)量精度校飛、協(xié)調(diào)困難，人力物力時(shí)間成本極高。

(2)旋轉(zhuǎn)靶標(biāo)：模擬靶標(biāo)的運(yùn)動(dòng)形式單一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，相關(guān)控制較為復(fù)雜，測(cè)量精度受限于系統(tǒng)自身的測(cè)角精度和測(cè)角數(shù)據(jù)的同步性，適合室內(nèi)檢測(cè)，很難提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量。