CN101004341B

CN101004341B - 一种高速飞行目标记录方法

Info

Publication number: CN101004341B
Application number: CN200610045694A
Authority: CN
Inventors: 孙锐; 刘铁军
Original assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Current assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: CN101004341A

Abstract

本发明公开一种高速飞行目标记录方法，它通过自旋式反射镜对光路的变换，把大系统随动跟踪转换为小载荷反射镜的伺服转动；具体是：实时测量出膛炮弹的飞行速度，然后将其传送到自旋式反射镜伺服控制单元，使反射镜与高速飞行的目标保持设定的光路角度；反射镜接收目标运动景像，通过光路的反射送至高帧频数字录像单元进行记录。本发明基于光路反射基本原理，利用速度检测单元反馈，灵巧地控制载荷轻、适于连续高速转动的自旋式反射镜装置，把高速飞行的目标光路映射到定焦光学镜头里，从而完成高速飞行目标的姿态记录功能。本发明设计新颖独特、结构简单、操控方便、造价低廉，性能指标卓越且系统的实现切实可行，具有广阔的应用前景。

Description

一种高速飞行目标记录方法

技术领域

本发明涉及军事靶场光测系统的方案设计，具体地说是一种自旋反射镜式高速飞行目标记录方法。

背景技术

在靶场试验任务中，对高速飞行目标姿态的记录测量需求越来越多，飞弹初始段的姿态观测是弹道测控系统中重要一环。如试验任务要求记录飞弹(速度1000米/秒)初始发射1秒内的飞行姿态。现有的靶场实况记录设备如GW系列光电经纬仪的性能指标都有一定的局限性，无法实现高速目标跟踪和高帧频图像记录。因为现有的光测设备大部分是采用U型架结构的光电经纬仪，经纬仪自身体积庞大，其上的U型架也往往装设2个以上探测镜头，导致经纬仪的伺服系统负担沉重，很难获得高速、高精度的系统控制性能。为了完成上述的试验任务需要投入大量经费研制高速目标捕获、跟踪系统和高精度的长焦光学镜头以及大功率伺服控制机构，而且组成光测系统的布站也有特殊的需求，最终可能导致花费高昂且达不到理想的试验任务指标要求。

发明内容

为较好解决上述试验任务指标要求，节约设备开发成本，提供可靠有效地记录手段，本发明提供一种结构简单优化、性能指标卓越、系统实现切实可行的自旋反射镜式高速飞行目标记录方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案是通过自旋式反射镜对光路的变换，把大系统随动跟踪转换为小载荷反射镜的伺服转动；具体是：实时测量出膛炮弹的飞行速度，然后将其传送到自旋式反射镜伺服控制单元，使反射镜与高速飞行的目标保持设定的光路角度；反射镜接收目标运动景像，通过光路的反射送至高帧频数字录像单元进行记录；

其中：由于采用了本发明中所述的记录方法，高帧频数字录像单元中的光学镜头、自旋反射镜装置的伺服控制机构等设计要求比较简单，不需要复杂的电控系统支持，可以节省大量的系统研发经费，快速地被用户掌握和熟练应用。

另外，系统设备是在一个精确的时统控制下运行，各个功能单元有机协调地工作，保证整个系统设备工作的准确可靠。

该发明基于光路反射基本原理，利用目标测速单元反馈，灵巧地控制载荷轻、适于连续高速转动的自旋反射镜装置，把高速飞行的目标光路映射到定焦光学镜头里，从而完成高速飞行目标的姿态记录功能。

本发明具有如下优点：

1.设计新颖独特。本发明采用光路反射式记录方法，巧妙地实现了高速运动目标的记录。记录方法设计新颖独特，具有很高的实用性能和推广借鉴价值。

2.结构简单，造价低廉。本发明系统的实现装置结构简单，单元设备技术复杂度要求不高，相应地全系统设备造价低廉。

3.容易掌握，方便操控。本发明采用的各设备技术复杂度不高，操作人员容易熟悉掌握，能够方便快捷地展开工作。而且设备布站设置简单，设备使用、维护以及运输都非常方便。

4.应用范围较广。本发明可作为高速飞弹姿态记录测量方法的一个有益的补充，可以广泛地应用在各种靶场测控系统中。

附图说明

图1为本发明的系统组成结构示意图。

图2为测控设备分布示意图。

图3a为测量启始段目标反射光路示意图。

图3b为测量中段目标反射光路示意图。

图3c为测量末段目标反射光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

方法：通过自旋式反射镜对光路的变换，把大系统随动跟踪转换为小载荷反射镜的伺服转动；具体是：实时测量出膛炮弹的飞行速度，然后将其传送到自旋式反射镜伺服控制单元使反射镜与高速飞行的目标保持设定的光路角度；反射镜接收目标运动景像，通过光路的反射送至高帧频数字录像单元进行记录；反射镜伺服控制单元、高帧频数字录像单元设置在目标飞行线路中垂直线上，其设置位置至目标飞行线路的距离与目标理论飞行速度成正比例关系。其中高帧频数字录像单元中的光学镜头固定不动，自旋反射镜装置与高速飞行目标随动；所述反射镜的转动速度与目标飞行速度成正比。具体实现装置可以为：

系统构成：

如图1所示，本发明的记录系统由目标测速单元、反射镜伺服控制单元、高帧频数字录像单元组成，其中：目标测速单元可以采用速度检测器，安装在炮位附近，与反射镜伺服控制单元中的伺服控制器电连接，所述反射镜(本实施例采用平镜)与伺服控制器安装在一起，具有自旋功能；其伺服控制器为电机与控制器相结合结构(为现有技术)，伺服控制器接受来自目标测速单元的反馈信号，使反射镜与高速飞行的目标保持设定的光路角度，高帧频数字录像单元水平安装在反射镜的光路上，保证目标即所述反馈信号可以在高帧频数字录像单元的光学视场中成像；高帧频数字录像单元由定焦光学镜头(本实施例采用MACRO EX DG系列)、高帧频数字相机(MC1310)和数字图像采集设备(为现有技术)组成，光学镜头接受自反射镜传导来的目标光路，输出端通过数字相机与数字图像采集设备相连，数字相机高帧频采样图像序列，以SCSI盘阵列为存储介质的数字图像采集设备，能够实时记录近百兆每秒的图像数据。图中：1为目标，2为反射镜，3为伺服控制器，4为光学镜头，5为速度检测器，6为炮膛。

设备分布：

为了实现炮弹飞行初始段姿态记录，设备分布如图2所示.目标测速单元设置在炮位附近，实时测量出膛炮弹的飞行速度，然后传送到反射镜伺服控制单元.自旋反射镜伺服控制单元、高帧频数字录像单元设置在目标飞行线路中垂直线上，其设置位置至目标飞行线路的距离与目标理论飞行速度成正比例关系.

测量初始段：

如图3a所示：目标(1)在测量初始段时，反射镜(2)与水平轴夹角为θ₁，此时目标光路经反射镜传导进入高帧频数字录像单元的光学视场中来，随着目标的移动，反射镜伺服机构以测速单元信号为输入转动反射镜位置，跟踪目标飞行轨迹。

测量中段：

如图3b所示：目标(1)在测量初中段时，反射镜(2)与水平轴夹角为θ₂，目标(1)的反射光路方向保持不变，目标依旧出现在高帧频数字录像单元的光学视场中。

测量末段：

如图3c所示：目标(1)在测量初始段时，反射镜(2)与水平轴夹角为θ₃，目标(1)的反射光路方向保持不变，目标依旧出现在高帧频数字录像单元的光学视场中。

所述测速单元的功能取代了目标捕获跟踪模块，简化了系统设计和实现。所有的分单元均可严格地工作在统一的时统频率下。

Claims

1.一种高速飞行目标记录方法，其特征在于：通过自旋式反射镜对光路的变换，把大系统随动跟踪转换为小载荷反射镜的伺服转动；具体是：实时测量出膛炮弹的飞行速度，然后将其传送到自旋式反射镜伺服控制单元，使反射镜与高速飞行的目标保持设定的光路角度；反射镜接收目标运动景像，通过光路的反射送至高帧频数字录像单元进行记录。

2.按照权利要求1所述高速飞行目标记录方法，其特征在于：反射镜伺服控制单元、高帧频数字录像单元设置在目标飞行线路中垂直线上，其设置位置至目标飞行线路的距离与目标理论飞行速度成正比例关系。

3.按照权利要求1所述高速飞行目标记录方法，其特征在于：其中高帧频数字录像单元中的光学镜头固定不动，反射镜与高速飞行目标随动。

4.按照权利要求1所述高速飞行目标记录方法，其特征在于：所述反射镜的转动速度与目标飞行速度成正比。