CN104344834A - 一种零飞试验仪指标定量测试方法 - Google Patents

一种零飞试验仪指标定量测试方法 Download PDF

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王晓曼
陈智强
景文博
姜会林
刘树昌
段锦
赵海丽
刘鹏
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Abstract

本发明涉及一种零飞试验仪指标定量测试方法，属于光电测试技术领域。本方法分为标校、图像采集、零飞偏差量获取与修正三部分。在测试过程中给每幅采集的图像叠加时间信息，利用时间信息与测试中雷达探测到的距离相对应，得到每幅图像中目标的距离值；然后计算出真实的零飞试验仪测头与基准瞄准线的偏差量。通过该方法可以消除由于测试探头与基准瞄准线无法重合所带来的误差，测量精度大大提高，能够对零飞试验仪指标进行定量分析。

Description

一种零飞试验仪指标定量测试方法
技术领域
本发明涉及一种零飞试验仪指标定量测试方法，属于光电测试技术领域。
背景技术
动态跟踪精度测量系统——零飞试验仪是靶场鉴定、定型试验中的重要测试设备之一。现代武器均装备先进的光电系统，其动态性能指标是射击试验前需要检查和考核的主要项目。为对动态性能进行正确考核与评定，动态跟踪精度定量测试方法是十分必要的。在诸多的性能考核中，动态跟踪瞄准误差是较为重要的参数之一，动态跟踪瞄准误差是指：当系统在进行动态跟踪时，设定目标飞行时间为零，即在不带提前量的条件下（零飞工作方式下），跟踪系统自身的轴线应直接指向目标；但由于目标测定器、计算机解算、随动系统等环节的影响，跟踪系统自身的轴线与目标存在偏差，该项误差即为动态跟踪瞄准误差。由于零飞试验仪测头与被试品间不存在信号传递关系，对被试品不存在干扰，因而测试结果更加可靠。在发达国家中，非常注重零飞指标的测试，已经将零飞测试指标作为某些跟踪系统的最终验收条件之一。
由于零飞试验仪测头与基准瞄准线存在一定的视差，现今测试方法均属于定性测试，因而如何把零飞指标的定性测试转变为定量测试已经成为急需解决的问题。。
发明内容
为了实现在不同距离上对零飞试验仪测头与基准瞄准线的偏差量进行修正，把零飞试验仪指标的定性测试转变为定量测试，本发明提出了一种零飞试验仪指标定量测试方法。
一种零飞试验仪指标定量测试方法，如图1所示，其特征在于，该方法所需设备和实现步骤如下：
所需设备：零飞试验仪测头1，校靶镜2，标定靶3，被试品4，零飞试验仪数据录取和处理设备5和激光测距设备6；其中零飞试验仪测头1由旋转双光楔11、光学透镜组12和CCD相机13同轴依次连接组成，零飞试验仪测头1安装在被试品4的基准管摇架的正上方，零飞试验仪测头1的机械中轴线到被试品4的基准管中轴线的垂直距离设为S，S称作视差；被试品4带有GPS授时系统；在零飞试验仪测头1正前方放置标定靶3，标定靶3的靶板中心标有十字基准线。零飞试验仪数据录取和处理设备5和CCD相机13通过电缆连接。
实现步骤：零飞试验仪指标定量测试方法分为：标校、图像采集、零飞偏差量获取与修正三部分；
步骤1、标校采用立靶标校法；标校方法是：
步骤1.1、首先在被试品(4)的基准管内装入校靶镜(2)，通过调整被试品(4)的基准管中轴线的指向，使校靶镜(2)的目镜中的十字分划与标定靶(3)的十字基准线重合；
步骤1.2、通过调整旋转双光楔(11)，使标定靶(3)的十字基准线在CCD相机(13)所成的像与CCD相机(13)的图像基准中心(x0，y0)重合；通过激光测距设备(6)测得零飞试验仪测头(1)与标定靶(3)的水平距离L0；
步骤1.3、零飞试验仪数据录取和处理设备(5)记录L0、S和(x0，y0)； 
步骤1.4、将旋转双光楔(11)固死，以防止测试过程中零飞试验仪测头(1)产生松动；
步骤2、图像采集过程是：在测试过程中，零飞试验仪测头(1)随着被试品(4)一起运动，并由CCD相机(13)实时拍摄目标图像，传送给零飞试验仪数据录取和处理设备(5)，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)中的图像采集卡采集目标图像并存储在零飞试验仪数据录取和处理设备(5)的硬盘上；
步骤3、零飞偏差量获取与修正； 
零飞偏差量包括方位偏差量和高低偏差量，其获取过程如下：
步骤3.1、计算零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像的单个像元的方位角和高低角，其单位为mrad：
单个像元方位角：                                               
单个像元高低角：
其中w为CCD相机(13)的水平像元尺寸，其单位为μm，h为CCD相机(13)的垂直像元尺寸，其单位为μm，为光学透镜组(12)的焦距，其单位为mm；
步骤3.2、采用图像处理检测出零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像中目标的位置(x，y)，并通过下式得到图像目标偏差量：
就是被试品(4)的基准管的方位偏差量，则是目标图像中的目标的高低偏差量；
零飞偏差量的修正才能得到实际的高低偏差量；
零飞试验仪测头(1)的机械中轴线和被试品(4)的基准管的中轴线在方位上没有偏差，因此只需要修正目标图像中的目标的高低偏差量；
具体修正公式为：
其中，L为目标图像中的目标到被试品(4)的实际距离；
测试过程中，被试品(4)的GPS授时系统发送时间信息，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)把时间数据叠加在每幅图像之上，在测试过程中被试品(4)上的雷达记录目标的时间和距离信息，通过时间信息可查询到每幅图像中的目标的距离L。
有益效果
在测试过程中，测试设备通常需要获得基准管指向及基准瞄准线等参数，但为了避免测试设备本身对精度的影响，测试设备会安装在基准管附近，从而导致测量线与实际基准瞄准线之间存在一定的误差。传统的测试设备不能对这一误差进行修正，从而限制了系统的测量精度，只能作为定性分析的仪器。本发明提出一种定量测试的方法，在测试过程中给每幅采集的图像叠加时间信息，再同雷达的时间相对应，就可以得到每幅图像中目标的距离值；依据距离信息，就能够修正目标偏差量，最终得到真实的零飞试验仪测头与基准瞄准线的偏差量。
附图说明
图1零飞试验仪指标定量测试方法所需设备构成示意图，此图也为说明书摘要附图。其中：1为零飞试验仪测头，2为校靶镜，3为标定靶，4为被试品，5为零飞试验仪数据录取和处理设备，6为激光测距设备，11为旋转双光楔、12为光学透镜组，13为CCD相机。
具体实施方式
实施例1
一种零飞试验仪指标定量测试方法，如图1所示，其特征在于，该方法所需设备和实现步骤如下：
所需设备：零飞试验仪测头(1)，校靶镜(2)，标定靶(3)，被试品(4)，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)和激光测距设备(6)；其中零飞试验仪测头(1)由旋转双光楔(11)、光学透镜组(12)和CCD相机(13)同轴依次连接组成，零飞试验仪测头(1)安装在被试品(4)的基准摇架的正上方，零飞试验仪测头(1)的机械中轴线到被试品(4)的基准管中轴线的垂直距离设为S，S称作视差；被试品(4)带有GPS授时系统；在零飞试验仪测头(1)正前方放置标定靶(3)，标定靶(3)的靶板中心标有十字基准线；零飞试验仪数据录取和处理设备(5)和CCD相机(13)通过电缆连接；
实现步骤：零飞试验仪指标定量测试方法分为：标校、图像采集、零飞偏差量获取与修正三部分；
步骤1、标校采用立靶标校法；标校方法是：
步骤1.1、首先在被试品(4)的基准管内装入校靶镜(2)，通过调整被试品(4)的基准管中轴线的指向，使校靶镜(2)的目镜中的十字分划与标定靶(3)的十字基准线重合；
步骤1.2、通过调整旋转双光楔(11)，使标定靶(3)的十字基准线在CCD相机(13)所成的像与CCD相机(13)的图像基准中心(x0，y0)重合；通过激光测距设备(6)测得零飞试验仪测头(1)与标定靶(3)的水平距离L0；
步骤1.3、零飞试验仪数据录取和处理设备(5)记录L0、S和(x0，y0)； 
步骤1.4、将旋转双光楔(11)固死，以防止测试过程中零飞试验仪测头(1)产生松动；
步骤2、图像采集过程是：在测试过程中，零飞试验仪测头(1)随着被试品(4)一起运动，并由CCD相机(13)实时拍摄目标图像，传送给零飞试验仪数据录取和处理设备(5)，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)中的图像采集卡采集目标图像并存储在零飞试验仪数据录取和处理设备(5)的硬盘上；
步骤3、零飞偏差量获取与修正； 
零飞偏差量包括方位偏差量和高低偏差量，其获取过程如下：
步骤3.1、计算零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像的单个像元的方位角和高低角，其单位为mrad：
单个像元方位角：
单个像元高低角：
其中w为CCD相机(13)的水平像元尺寸，其单位为μm，h为CCD相机(13)的垂直像元尺寸，其单位为μm，为光学透镜组(12)的焦距，其单位为mm；
步骤3.2、采用图像处理检测出零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像中目标的位置(x，y)，并通过下式得到图像目标偏差量：
就是被试品(4)的基准管的方位偏差量，则是目标图像中的目标的高低偏差量；
零飞偏差量的修正才能得到实际的高低偏差量；
零飞试验仪测头(1)的机械中轴线和被试品(4)的基准管的中轴线在方位上没有偏差，因此只需要修正目标图像中的目标的高低偏差量；
具体修正公式为：
其中，L为目标图像中的目标到被试品(4)的实际距离；
测试过程中，被试品(4)的GPS授时系统发送时间信息，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)把时间数据叠加在每幅图像之上，在测试过程中被试品(4)上的雷达记录目标的时间和距离信息，通过时间信息可查询到每幅图像中的目标的距离L。

Claims (1)

1.一种零飞试验仪指标定量测试方法，其特征在于，该方法所需设备和实现步骤如下：
所需设备：零飞试验仪测头(1)，校靶镜(2)，标定靶(3)，被试品(4)，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)和激光测距设备(6)；其中零飞试验仪测头(1)由旋转双光楔(11)、光学透镜组(12)和CCD相机(13)同轴依次连接组成，零飞试验仪测头(1)安装在被试品(4)的基准摇架的正上方，零飞试验仪测头(1)的机械中轴线到被试品(4)的基准管中轴线的垂直距离设为S，S称作视差；被试品(4)带有GPS授时系统；在零飞试验仪测头(1)正前方放置标定靶(3)，标定靶(3)的靶板中心标有十字基准线；零飞试验仪数据录取和处理设备(5)和CCD相机(13)通过电缆连接；
实现步骤：零飞试验仪指标定量测试方法分为：标校、图像采集、零飞偏差量获取与修正三部分；
步骤1、标校采用立靶标校法；标校方法是：
步骤1.1、首先在被试品(4)的基准管内装入校靶镜(2)，通过调整被试品(4)的基准管中轴线的指向，使校靶镜(2)的目镜中的十字分划与标定靶(3)的十字基准线重合；
步骤1.2、通过调整旋转双光楔(11)，使标定靶(3)的十字基准线在CCD相机(13)所成的像与CCD相机(13)的图像基准中心(x0，y0)重合；通过激光测距设备(6)测得零飞试验仪测头(1)与标定靶(3)的水平距离L0；
步骤1.3、零飞试验仪数据录取和处理设备(5)记录L0、S和(x0，y0)； 
步骤1.4、将旋转双光楔(11)固死，以防止测试过程中零飞试验仪测头(1)产生松动；
步骤2、图像采集过程是：在测试过程中，零飞试验仪测头(1)随着被试品(4)一起运动，并由CCD相机(13)实时拍摄目标图像，传送给零飞试验仪数据录取和处理设备(5)，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)中的图像采集卡采集目标图像并存储在零飞试验仪数据录取和处理设备(5)的硬盘上；
步骤3、零飞偏差量获取与修正； 
零飞偏差量包括方位偏差量和高低偏差量，其获取过程如下：
步骤3.1、计算零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像的单个像元的方位角和高低角，其单位为mrad：
单个像元方位角：                                                
单个像元高低角：
其中w为CCD相机(13)的水平像元尺寸，其单位为μm，h为CCD相机(13)的垂直像元尺寸，其单位为μm，为光学透镜组(12)的焦距，其单位为mm；
步骤3.2、采用图像处理检测出零飞试验仪数据录取和处理设备(5)存储的目标图像中目标的位置(x，y)，并通过下式得到图像目标偏差量：
就是被试品(4)的基准管的方位偏差量，则是目标图像中的目标的高低偏差量；
零飞偏差量的修正才能得到实际的高低偏差量；
零飞试验仪测头(1)的机械中轴线和被试品(4)的基准管的中轴线在方位上没有偏差，因此只需要修正目标图像中的目标的高低偏差量；
具体修正公式为：
其中，L为目标图像中的目标到被试品(4)的实际距离；
测试过程中，被试品(4)的GPS授时系统发送时间信息，零飞试验仪数据录取和处理设备(5)把时间数据叠加在每幅图像之上，在测试过程中被试品(4)上的雷达记录目标的时间和距离信息，通过时间信息可查询到每幅图像中的目标的距离L。
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