技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)的誤差補償方法，主要應(yīng)用于光學(xué)多波段復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈半實物仿真系統(tǒng)中對光學(xué)多波段目標模擬器的調(diào)試與標校。

背景技術(shù)：

隨著光電干擾技術(shù)、隱身技術(shù)的迅猛發(fā)展，威脅目標的隱身能力、干擾能力正在大幅度提升，戰(zhàn)場環(huán)境也變得更加惡劣。光學(xué)精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展使得光學(xué)多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)已成為光學(xué)精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的重要方向。制導(dǎo)系統(tǒng)半實物仿真技術(shù)可以在試驗室內(nèi)為制導(dǎo)系統(tǒng)提供與真實情況較為一致的模擬實戰(zhàn)環(huán)境，所以，研究光學(xué)多波段復(fù)合制導(dǎo)半實物仿真系統(tǒng)對順利開展光學(xué)復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈的研制，提高導(dǎo)彈系統(tǒng)的綜合性能有十分重要的意義。而光學(xué)多波段復(fù)合目標模擬系統(tǒng)是光學(xué)多波段復(fù)合制導(dǎo)半實物仿真系統(tǒng)中的重要組成部分。

光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)由多個波段目標光路常采用共口徑復(fù)合方式構(gòu)成，適用于光學(xué)多波段精確制導(dǎo)系統(tǒng)半實物仿真試驗。在半實物仿真試驗前必須保證光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)中多個目標光路同軸，尤其要保證目標模擬系統(tǒng)與被測制導(dǎo)系統(tǒng)的同軸度。在試驗過程中，由于目標模擬系統(tǒng)會承受大過載，也會造成目標模擬系統(tǒng)的光軸與被測制導(dǎo)系統(tǒng)的光軸存在偏差，造成目標模擬系統(tǒng)與被測制導(dǎo)系統(tǒng)的同軸度下降，此外由于安裝精度有限，目標模擬系統(tǒng)和被測制導(dǎo)系統(tǒng)的同軸度也無法保證。因此，提出一種利用校準裝置（相應(yīng)波段的探測器）對光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)和被測制導(dǎo)系統(tǒng)的同軸度進行誤差補償?shù)姆椒ā?/p>

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是使得光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)中多個目標光路的光軸一致，同時還要保證光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)的光軸發(fā)射的平行光精確到達被測設(shè)備入瞳，即目標的光軸與被測設(shè)備的光軸保持同軸。

為解決上述問題，本發(fā)明公開一種光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)的誤差補償方法，包括如下步驟：

（1）記錄目標模擬系統(tǒng)初始位置；

（2）標定轉(zhuǎn)臺軸系；

（3）空間點誤差計算，計算靶標點的位置與轉(zhuǎn)臺軸系誤差；

（4）目標模擬系統(tǒng)光軸與轉(zhuǎn)臺軸系誤差補償；驅(qū)動目標模擬器或轉(zhuǎn)臺目標臂的按照步驟（3）中的誤差進行補償，將靶標點移動至轉(zhuǎn)臺軸系；

（5）判斷靶標點是否與軸系重合；

（6）其他目標通道光路誤差補償，將目標模擬系統(tǒng)中其余的目標通道光路中的靶標點位置移動至位置O’。

進一步，所述步驟（2）中驅(qū)動轉(zhuǎn)臺滾轉(zhuǎn)軸按照順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)一周，每隔90度用校準裝置記錄靶標點所在的位置，得到四個位置，將這四個位置中對稱的兩點相連成線并相交于一點，即為轉(zhuǎn)臺軸系。

進一步，所述步驟（3）計算靶標點的位置與轉(zhuǎn)臺軸系在水平方向和垂直方向的像素誤差，并計算得到每個靶標點在方位和俯仰方向上的空間角位置誤差。

進一步，所述步驟（4）的目標模擬系統(tǒng)光軸與轉(zhuǎn)臺軸系誤差補償方位包括目標瞬時視場自補償方法和轉(zhuǎn)臺自補償方法，兩者取其一即可。

所述的目標瞬時視場自補償方法為，驅(qū)動目標模擬系統(tǒng)中目標光路的偏航軸和俯仰軸，將靶標點按步驟（3）中計算得到的像素誤差移動至轉(zhuǎn)臺軸系，使得靶標點與轉(zhuǎn)臺軸系重合。所述的轉(zhuǎn)臺自補償方法為，驅(qū)動轉(zhuǎn)臺目標臂俯仰軸和目標臂偏航軸，將靶標點按步驟（3）中計算得到的空間角位置誤差移動至轉(zhuǎn)臺軸系，使得靶標點與轉(zhuǎn)臺軸系重合。

進一步，所述步驟（5）判斷靶標點是否與軸系重合，驅(qū)動轉(zhuǎn)臺滾轉(zhuǎn)軸按照順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)一周，每隔90度用校準裝置記錄靶標點所在的位置；判斷該位置是否與轉(zhuǎn)臺軸系重合，若不重合則重復(fù)步驟（2）至步驟（5），直至轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸按照順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一周時，靶標點位置與轉(zhuǎn)臺軸系重合。

進一步，所述步驟（6）將目標模擬系統(tǒng)中其余的目標通道光路，按照步驟（5）中靶標點位置進行補償，驅(qū)動目標模擬系統(tǒng)相應(yīng)通道的目標偏航軸和俯仰軸，使其與轉(zhuǎn)臺軸系重合。

附圖說明

圖1是一種光學(xué)多波段復(fù)合目標模擬系統(tǒng)的誤差補償方法的流程圖；

圖2是一種光學(xué)多波段復(fù)合目標模擬系統(tǒng)誤差補償方法的裝置及調(diào)試方法示意圖；

圖3是標定五軸飛行轉(zhuǎn)臺軸系位置示意圖；

圖4是目標模擬系統(tǒng)光軸與轉(zhuǎn)臺軸系誤差示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明實施例的一種光學(xué)多波段復(fù)合目標模擬系統(tǒng)誤差補償方法，采用的調(diào)試裝置包括光學(xué)多波段目標模擬器1、校準裝置2、五軸飛行轉(zhuǎn)臺3，如圖2所示。光學(xué)多波段目標模擬器裝置安裝在轉(zhuǎn)臺內(nèi)框4，通過機械加工精度保證校準裝置處于轉(zhuǎn)臺滾轉(zhuǎn)軸5上；光學(xué)多波段目標模擬系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺的目標臂6上，通過機械加工精度保證目標模擬系統(tǒng)處于轉(zhuǎn)臺目標臂滾轉(zhuǎn)軸7上。通過誤差補償方法將目標的光軸8與校準裝置的光軸即轉(zhuǎn)臺軸系9保持同軸，具體步驟如下，如圖1所示：

（1）記錄目標模擬系統(tǒng)初始位置。

驅(qū)動轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺目標臂走到零位，利用校準裝置采集當前得到的相應(yīng)波段的圖像，記錄該圖像，并標記該圖像中靶標點為A，如圖3所示，坐標信息為（Xa，Ya）=（560,389）。

（2）標定轉(zhuǎn)臺軸系。

驅(qū)動轉(zhuǎn)臺滾轉(zhuǎn)軸安照順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)一周，每隔90度記錄校準裝置得到的圖像，并分別標記圖像中靶標點為B、C、D，如圖3所示，記錄下該四個靶標點的坐標信息分別為（Xb，Yb）=（529,351）、（Xc，Yc）=（590,325）、（Xd，Yd）=（617,381）。將A點和C點相連成一條直線，將B點和D點相連成一條直線，兩條直線的十字交叉點記為O點，如圖3所示，該點即為轉(zhuǎn)臺軸系，記錄該點坐標為（Xo，Yo）=（576,365）。

（3）空間點誤差計算。

計算靶標點A、B、C、D與轉(zhuǎn)臺軸系O的像素誤差和，如圖4所示，每個把標點的像素誤差可按如下公式計算：和、和、和、和，每個點的空間角位置坐標方位角Q_h和俯仰角Q_v，計算公式如下：，，其中為單個像素對應(yīng)的空間角度，為單個象元尺寸，為目標模擬系統(tǒng)光學(xué)焦距，分別得到靶標點A、B、C、D的空間角誤差、、、。分別將像素誤差和角位置坐標繪制成表格。

（4）目標模擬系統(tǒng)光軸與轉(zhuǎn)臺軸系誤差補償。

方法一：目標瞬時視場自補償方法。在目標的瞬時視場中，選擇A、B、C、D任意一個位置進行補償。驅(qū)動目標模擬系統(tǒng)中目標光路的偏航軸和俯仰軸，將靶標點按照像素誤差移動至轉(zhuǎn)臺軸系O，使得靶標點與轉(zhuǎn)臺軸系重合，記錄此時的靶標點位置O’，如圖4所示，此時的坐標為。

方法二：轉(zhuǎn)臺自補償方法。在目標瞬時視場中，選擇A、B、C、D任意一個位置進行補償。驅(qū)動轉(zhuǎn)臺目標臂俯仰軸10和目標臂偏航軸11，如圖2所示，將靶標點按照空間角誤差進行補償，使得目標瞬時視場中靶標點與轉(zhuǎn)臺軸系重合，記錄此時的靶標點位置O’，如圖4所示，此時的坐標為。

（5）靶標點與軸系重合。當靶標點處于位置時，驅(qū)動轉(zhuǎn)臺滾轉(zhuǎn)軸按照順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)一周，每隔90度用校準裝置記錄靶標點所在的位置B’、C’、D’ ，如圖3所示。判斷B’、C’、D’是否與坐標重合。若不重合則重復(fù)步驟（2）至步驟（5），直至轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸按照順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一周時，靶標點位置B’、C’、D’與O’重合。

（6）其他目標通道光路誤差補償。將目標模擬系統(tǒng)中其余的目標通道光路，按照已標定的位置O’進行補償，驅(qū)動目標模擬系統(tǒng)相應(yīng)通道的目標偏航軸和俯仰軸，使其與位置O’重合。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。