CN102495025A - 一种空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法 - Google Patents

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Abstract

一种空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法，用于实现在地面条件下开展空间会合时目标激光散射特性测试试验。系统包含电路连接的激光测量系统、测量工作站和直线运动系统，还包含目标装订系统。模拟方法在每完成一次会合姿态调整后，都会进行一次会合过程中的目标反射信号的测试，直至会合过程模拟完毕。本发明可用于对空间目标进行试验室内模拟慢速会合测量，获得空间会合状态下的目标激光散射回波，解决了空间目标的自主交会技术中对空间目标的目标特性需要。

Description

一种空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法
技术领域
本发明涉及目标与环境激光散射特性测量领域，尤其涉及一种空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法。
背景技术
目前没有空间会合条件下目标的激光散射特性实测数据，无法满足空间目标自主交会技术研制的需要。实测空间会合条件下目标的激光散射特性非常困难，代价巨大，不仅耗费大量财力、人力，还受空间和时间的限制，无法安全可靠获取大量所需的实测数据。
发明内容
本发明提供的一种空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法，用于实现在地面条件下开展空间会合时目标激光散射特性测试试验。
为了达到上述目的，本发明提供一种空间目标会合动态激光特性模拟系统，该系统包含电路连接的激光测量系统、测量工作站和直线运动系统，还包含目标装订系统。
所述的激光测量系统包含发射光路单元、接收光路单元、光学系统平台、发射脉冲激光器、激光探测器和脉冲信号源，所述发射光路单元、接收光路单元、发射脉冲激光器、激光探测器固定安装在光学系统平台上，发射光路单元电路连接发射脉冲激光器，接收光路单元电路连接激光探测器，脉冲信号源与发射脉冲激光器电路连接。
接收光路单元前设置光学衰减片和光学滤光片。
所述的测量工作站包含高速采集器和测量处理器，所述的高速采集器电路连接激光探测器和脉冲信号源，所述的测量处理器电路连接脉冲信号源和高速采集器。
所述的目标装订系统包含电路连接的目标吊挂机构和吊挂运动控制设备。
所述的直线运动系统包含电动车、一维导轨和电动车控制器，电动车电路连接电动车控制器，光学系统平台置于电动车上，电动车设置在一维导轨上，可沿一维导轨移动，电动车控制器电路连接测量处理器。
本发明还提供一种空间目标会合动态激光特性模拟方法，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
将待测目标置于目标吊挂机构上，通过吊挂运动控制设备控制吊挂机构中卷扬机的升降来控制目标俯仰和滚动姿态，并通过地面的牵引控制目标方位姿态，完成目标姿态装定；
步骤2、进行目标反射信号的测试；
步骤3、会合测试；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、脉冲信号源发射的一路信号输入给发射脉冲激光器，作为发射光路单元的驱动信号发射激光，照射置于目标吊挂机构上的目标；
步骤2.2、脉冲信号源发射的另一路信号输出至高速采集器的输入端，作为参考信号；
步骤2.3、接收光路单元接收目标的回波信号；
步骤2.4、接收光路单元接收的信号经过激光探测器进行光电转换和低噪声前置放大处理后，输入高速采集器作为测试信号；
步骤2.5、接收光路单元接收目标的回波信号和脉冲信号源发出的参考脉冲信号同步被高速采集器采集，高速采集器采集的信号输入测量处理器进行信息存储和处理，获取目标反射信号强度信息；
步骤2.6、测量处理器发出指令，控制脉冲信号源的输出参数。
所述的步骤3包含以下步骤：
步骤3.1、将光学系统平台置于电动车上，通过电动车控制设备带动电动车及其上的光学系统沿一维导轨进行直线运动，并结合目标吊挂机构及吊挂控制设备，控制吊挂机构塔臂倾斜度及卷扬机升降来调节目标与测试系统的相对距离及高度，以这样的方式来模拟空间目标会合运动轨迹；
步骤3.2、每完成一次会合姿态调整，电动车控制器都会输出信号给测量处理器，测量处理器就控制脉冲信号源发射一次驱动信号给发射脉冲激光器，按照步骤2的程序，进行一次会合过程中的目标反射信号的测试，直至会合过程模拟完毕。
本发明带来以下有益效果：
本发明所提供的空间目标会合动态激光特性模拟系统和模拟方法，能够在地面条件下通过电动车控制设备带动测试设备沿导轨进行直线运动，并结合吊挂系统调整目标与测试系统相对位置方式来模拟空间目标会合运动轨迹，从而开展空间会合条件下目标的激光散射特性试验研究，可用于对空间目标进行试验室内模拟慢速会合测量，获得空间会合状态下的目标激光散射回波，解决了空间目标的自主交会技术中对空间目标的目标特性需要。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种空间目标会合动态激光特性模拟系统，该系统包含电路连接的激光测量系统、测量工作站和直线运动系统，还包含目标装订系统。
所述的激光测量系统包含发射光路单元1、接收光路单元2、光学系统平台3、发射脉冲激光器4（型号为J030叠层脉冲激光器）、激光探测器5（型号为光电倍增管R2658）和脉冲信号源6（型号为Agilent 33220A），所述发射光路单元1、接收光路单元2、发射脉冲激光器4、激光探测器5固定安装在光学系统平台3上，发射光路单元1电路连接发射脉冲激光器4，接收光路单元2电路连接激光探测器5，脉冲信号源6与发射脉冲激光器4电路连接，用以提供激光发射光路单元1的驱动信号；接收光路单元2前设置光学衰减片和光学滤光片，用以增加激光探测器5探测的动态范围，抑制背景光等环境噪声对激光探测器5的影响，提高激光探测器的信噪比。
所述的测量工作站包含高速采集器7（型号为Agilent U1065A）和测量处理器8（采用凌华工控机），所述的高速采集器7电路连接激光探测器5和脉冲信号源6，所述的测量处理器8电路连接脉冲信号源6和高速采集器7；高速采集器7同步接收激光探测器5输入的测试信号和脉冲信号源6输入的参考信号，测量处理器8用于存储和处理采集器7的输出信号，获取目标反射信号强度信息，并控制脉冲信号源6的输出参数；
所述的目标装订系统包含电路连接的目标吊挂机构9（型号为动臂式塔吊STL230）和吊挂运动控制设备10（采用塔吊控制箱），用于装定目标、目标与测试设备相对位置的调整；
所述的直线运动系统包含电动车12、一维导轨13和电动车控制器11，电动车12电路连接电动车控制器11，光学系统平台3置于电动车12上，电动车12设置在一维导轨13上，可沿一维导轨13移动，电动车控制器11电路连接测量处理器8；电动车控制器11带动电动车12及车上物体沿一维导轨进行直线运动，并结合目标吊挂机构9调整目标与激光测量系统的相对位置方式来模拟空间目标会合运动轨迹，每完成一次会合姿态调整，电动车控制器11输出信号给测量处理器8，测量处理器8就控制脉冲信号源6发射一次驱动信号，进行一次会合过程中的目标反射信号的测试，直至会合过程模拟完毕。
本发明还提供一种空间目标会合动态激光特性模拟方法，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
将待测目标置于目标吊挂机构9上，通过吊挂运动控制设备10控制吊挂机构中卷扬机的升降来控制目标俯仰和滚动姿态，并通过地面的牵引控制目标方位姿态，完成目标姿态装定；
步骤2、进行目标反射信号的测试；
步骤2.1、脉冲信号源6发射的一路信号输入给发射脉冲激光器4，作为发射光路单元1的驱动信号发射激光，照射置于目标吊挂机构9上的目标；
步骤2.2、脉冲信号源6发射的另一路信号输出至高速采集器7的输入端，作为参考信号；
步骤2.3、接收光路单元2接收目标的回波信号；
步骤2.4、接收光路单元2接收的信号经过激光探测器5进行光电转换和低噪声前置放大处理后，输入高速采集器7作为测试信号；
步骤2.5、接收光路单元2接收目标的回波信号和脉冲信号源6发出的参考脉冲信号同步被高速采集器7采集，高速采集器7采集的信号输入测量处理器8进行信息存储和处理，获取目标反射信号强度信息；
步骤2.6、测量处理器8通过GPIB总线发出指令，控制脉冲信号源6的输出参数；
步骤3、会合测试；
步骤3.1、将光学系统平台3置于电动车12上，通过电动车控制设备11带动电动车12及其上的光学系统沿一维导轨13进行直线运动，并结合目标吊挂机构9及吊挂机构控制设备10，控制吊挂机构塔臂倾斜度及卷扬机升降来调节目标与测试系统的相对距离及高度，以这样的方式来模拟空间目标会合运动轨迹；
步骤3.2、每完成一次会合姿态调整，电动车控制器11都会输出信号给测量处理器8，测量处理器8就控制脉冲信号源6发射一次驱动信号给发射脉冲激光器4，按照步骤2的程序，进行一次会合过程中的目标反射信号的测试，直至会合过程模拟完毕；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，该系统包含电路连接的激光测量系统、测量工作站和直线运动系统，还包含目标装订系统。
2.如权利要求1所述的空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，所述的激光测量系统包含发射光路单元（1）、接收光路单元（2）、光学系统平台（3）、发射脉冲激光器（4）、激光探测器（5）和脉冲信号源（6），所述发射光路单元（1）、接收光路单元（2）、发射脉冲激光器（4）、激光探测器（5）固定安装在光学系统平台（3）上，发射光路单元（1）电路连接发射脉冲激光器（4），接收光路单元（2）电路连接激光探测器（5），脉冲信号源（6）与发射脉冲激光器（4）电路连接。
3.如权利要求2所述的空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，接收光路单元（2）前设置光学衰减片和光学滤光片。
4.如权利要求1所述的空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，所述的测量工作站包含高速采集器（7）和测量处理器（8），所述的高速采集器（7）电路连接激光探测器（5）和脉冲信号源（6），所述的测量处理器（8）电路连接脉冲信号源（6）和高速采集器（7）。
5.如权利要求2所述的空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，所述的目标装订系统包含电路连接的目标吊挂机构（9）和吊挂运动控制设备（10）。
6.如权利要求1所述的空间目标会合动态激光特性模拟系统，其特征在于，所述的直线运动系统包含电动车（12）、一维导轨（13）和电动车控制器（11），电动车（12）电路连接电动车控制器（11），光学系统平台（3）置于电动车（12）上，电动车（12）设置在一维导轨（13）上，可沿一维导轨（13）移动，电动车控制器（11）电路连接测量处理器（8）。
7.一种空间目标会合动态激光特性模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1、目标装定；
将待测目标置于目标吊挂机构（9）上，通过吊挂运动控制设备（10）控制吊挂机构中卷扬机的升降来控制目标俯仰和滚动姿态，并通过地面的牵引控制目标方位姿态，完成目标姿态装定；
步骤2、进行目标反射信号的测试；
步骤3、会合测试；
步骤4、试验结束后各分系统归位。
8.如权利要求7所述的空间目标会合动态激光特性模拟方法，其特征在于，所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、脉冲信号源（6）发射的一路信号输入给发射脉冲激光器（4），作为发射光路单元（1）的驱动信号发射激光，照射置于目标吊挂机构（9）上的目标；
步骤2.2、脉冲信号源（6）发射的另一路信号输出至高速采集器（7）的输入端，作为参考信号；
步骤2.3、接收光路单元（2）接收目标的回波信号；
步骤2.4、接收光路单元（2）接收的信号经过激光探测器（5）进行光电转换和低噪声前置放大处理后，输入高速采集器（7）作为测试信号；
步骤2.5、接收光路单元（2）接收目标的回波信号和脉冲信号源（6）发出的参考脉冲信号同步被高速采集器（7）采集，高速采集器（7）采集的信号输入测量处理器（8）进行信息存储和处理，获取目标反射信号强度信息；
步骤2.6、测量处理器（8）发出指令，控制脉冲信号源（6）的输出参数。
9.如权利要求8所述的空间目标会合动态激光特性模拟方法，其特征在于，所述的步骤3包含以下步骤：
步骤3.1、将光学系统平台（3）置于电动车（12）上，通过电动车控制设备（11）带动电动车（12）及其上的光学系统沿一维导轨（13）进行直线运动，并结合目标吊挂机构（9）及吊挂控制设备（10），控制吊挂机构塔臂倾斜度及卷扬机升降来调节目标与测试系统的相对距离及高度，以这样的方式来模拟空间目标会合运动轨迹；
步骤3.2、每完成一次会合姿态调整，电动车控制器（11）都会输出信号给测量处理器（8），测量处理器（8）就控制脉冲信号源（6）发射一次驱动信号给发射脉冲激光器（4），按照步骤2的程序，进行一次会合过程中的目标反射信号的测试，直至会合过程模拟完毕。
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