CN106643798A - 一种可见光目标模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光目标模拟系统，包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，所述模拟目标子系统包括第一模拟目标和第二模拟目标，所述第一模拟目标为模拟背景，所述第二模拟目标为模拟点目标和/或模拟扩展目标；经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标。本发明实施例提供的可见光目标模拟系统，采取了复杂背景叠加扩展目标的方式，可以有效地对被测光电跟踪系统在复杂背景下低对比度状态时的跟踪能力进行有效地检测和评估，使被测设备的使用状态与实际情况更接近，可以提高测试精度。

Description

一种可见光目标模拟系统

技术领域

本发明涉及目标特性探测的技术领域，特别涉及一种可见光目标模拟系统。

背景技术

光电跟踪经纬仪是采用电视测量技术，具有自动跟踪和实时测量功能的光电测量设备，主要用于飞机、导弹、星体等特种试验场空间目标运动轨迹的测量。为考核光电跟踪设备的跟踪能力，衡量其目标探测、跟踪和瞄准等指标的性能，在设备调试过程中及出厂前均需要对其进行测试与评估。可见光目标模拟装置是用于测试评估光电跟踪设备性能的设备之一，用于模拟生成可见光目标，测试时，光电跟踪设备探测、跟踪、瞄准模拟生成的可见光目标，根据测试结果评估光电跟踪设备的指标性能。

目前使用的可见光目标模拟设备，模拟生成的目标所处背景为均匀暗背景，而实际目标所处的背景为复杂背景；现有的模拟目标仅为点目标，而实际目标具有一定的扩展性。即模拟生成的目标的真实性差，导致光电跟踪设备的跟踪性能测试结果不够准确。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种可见光目标模拟系统，可提高模拟生成的可见光目标的真实性。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种可见光目标模拟系统，包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，所述模拟目标子系统包括第一模拟目标和第二模拟目标，所述第一模拟目标为模拟背景，所述第二模拟目标为模拟点目标和/或模拟扩展目标；

经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标。

进一步的，所述第二模拟目标为模拟点目标和模拟扩展目标。

进一步的，所述光学投影子系统包括第一分光棱镜、第一准直单元、第二准直单元、分光镜、第一成像境和成像面；

经所述照明子系统照明后的模拟背景、模拟点目标、模拟扩展目标中，任意两项经所述第一分光棱镜耦合至同一光路中，经所述第一准直单元准直后入射至所述分光镜，另一项经所述第二准直单元准直后入射至所述分光镜，经所述分光镜叠加后再经所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模拟可见光目标。

进一步的，所述第二模拟目标为模拟点目标或模拟扩展目标。

进一步的，所述光学投影子系统包括第一分光棱镜、第一准直单元、第一成像境和成像面；

所述经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，经所述第一分光棱镜耦合至同一光路中，再经所述第一准直单元准直后，经所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模拟可见光目标。

进一步的，所述光学投影子系统还包括第三准直单元，用于对从所述成像面出射的光线进行准直后形成模拟无穷远可见光目标。

进一步的，所述第一准直单元、第二准直单元均包括两组消色差双胶合透镜。

进一步的，还包括投影监控子系统及第二分光棱镜；所述经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标，具体为：

经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加后，经所述第二分光棱镜分为两路，其中一路生成模拟可见光目标，另一路入射至所述投影监控子系统。

进一步的，所述投影监控子系统包括第二成像境和成像探测器；

所述另一路入射至所述投影监控子系统，具体是：

另一路光线经所述第二成像境成像至所述成像探测器。

进一步的，所述照明子系统的照明均匀性大于等于80％。

与现有技术相比，本发明实施例提供的可见光目标模拟系统，添加了模拟背景，使得模拟生成的可见光目标更趋近于真实情况，可以提高测试精度；另一方面，模拟目标包括模拟点目标和/或模拟扩展目标，更符合真实情况，且可应用于更多的模拟场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的可见光目标模拟系统组成示意图。

图2为本发明实施例2提供的可见光目标模拟系统组成示意图。

主要元件符号说明：

1为第一光源；2为第一照明镜组；3为模拟扩展目标；4为第一分光棱镜；5为模拟背景；6为第二照明镜组；7为第二光源；8为第一准直单元；9为分光镜；10为第二准直单元；11为模拟点目标；12为第三照明镜组；13为第三光源；14为第二分光棱镜；15为第二成像境；16为成像探测器；17为第一成像境；18为成像面；19为第三准直单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了提高模拟目标的真实性，本发明实施例提供了一种可见光模拟系统，用于生成模拟可见光目标，该系统包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，模拟目标子系统包括第一模拟目标和第二模拟目标，第一模拟目标为模拟背景，第二模拟目标为模拟点目标和/或模拟扩展目标；在该系统中，经照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标。

在一个实施例中，第二模拟目标为模拟点目标和模拟扩展目标。在另一个实施例中，第二模拟目标为模拟点目标或模拟扩展目标。

为了更清楚地阐述本发明实施例提供的可见光模拟系统，如下通过两个具体的实施例来进行说明。

实施例1

请参阅图1，本实施例中提供的可见光目标模拟系统，包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，其中，照明子系统包括第一照明子系统、第二照明子系统和第三照明子系统，模拟目标子系统包括第一模拟目标、第二模拟目标及第三模拟目标，第一模拟目标、第二模拟目标、第三模拟目标不同，且分别为模拟扩展目标3、模拟点目标11、模拟背景5中的一项，本实施例中，第一模拟目标为模拟扩展目标3，第二模拟目标为模拟背景5，第三模拟目标为模拟点目标11，光学投影子系统包括第一分光棱镜4、第一准直单元8、第二准直单元10、分光镜9、第一成像境17和成像面18。

经第一照明子系统照明的第一模拟目标及经第二照明子系统的第二模拟目标，经第一分光棱镜4耦合至同一光路中，经第一准直单元8准直后入射至分光镜9，经第三照明子系统照明的第三模拟目标，经第二准直单元10准直后入射至分光镜9，经分光镜9叠加后的光线再经第一成像境17成像至成像面18，生成模拟可见光目标。

需要说明的是，本实施中是模拟扩展目标3与模拟背景5耦合后再与模拟点目标11会聚，作为可实施方式，也可以是模拟扩展目标3与模拟点目标11耦合后再与模拟背景5会聚，或者模拟点目标11与模拟背景5耦合后再与模拟扩展目标3会聚。

本实施例中，具体地，第一照明子系统包括第一光源1及第一照明镜组2，第二照明子系统包括第二光源7及第二照明镜组6，第三照明子系统包括第三光源13及第三照明镜组12，第一光源1、第二光源7、第三光源13均可以为LED光源，光谱范围覆盖可见光波段，光强可通过调节脉宽的方式调节，在调节过程中光谱不产生变化。第一照明镜组2和第二照明镜组6的结构相同，均包括准直透镜、复眼阵列及会聚镜，LED光源发出的光线经过准直透镜准直后入射至复眼阵列，复眼阵列对准直后的光线进行匀化后经由会聚镜会聚到第一分光棱镜4。第三照明镜组12包括两片成像镜，组成临界照明系统。

第一照明子系统、第二照明子系统、第三照明子系统的实现方式可以有多种，例如上述的复眼照明系统，又如坷垃照明系统，但需要满足如下要求：

1)第一照明子系统的照明范围大于模拟扩展目标3的有效区域，第二照明子系统的照明范围大于模拟背景5的有效区域，以使照明区域覆盖模拟扩展目标3、模拟背景5。

2)第一照明子系统、第二照明子系统的照明均匀性均大于等于80％，以免生成的扩展目标或背景像产生较大的不均匀性。

3)由于系统中存在多组分光镜，整个光路的透过率不高，若照明系统设计不当，会使得产生的模拟目标或背景像光强不足，可以采取如下措施提高光强的利用率：a)第一照明子系统、第二照明子系统应尽可能多的收集第一光源1、第二光源7的照明光通量；b)第一照明子系统的发散角、第二照明子系统、第三照明子系统的发散角均与第一准直单元8的孔径角相匹配，使照明光强得到充分的利用。

模拟扩展目标3是采用光刻方式做成的靶板，扩展目标区域要求在可见光波段透过率良好，其余部分为不透光的黑色。模拟扩展目标3设置于运动台上，通过运动台做一维运动、二维运动或其他方式运动，带动模拟扩展目标3相应地运动，用以实现运动目标的模拟。模拟背景5是采用胶片拍摄的各种实际天空背景，并将其安装于运动台(与模拟扩展目标3使用的不是同一个运动台)上，以模拟各种运动复杂天空背景。模拟点目标11为星点目标，用以模拟无穷远星点。

第一准直单元8、第二准直单元10均包括两组消色差双胶合透镜，第一成像镜17、第二成像镜15也优选为两组消色差双胶合透镜，模拟扩展目标3及模拟背景5的成像质量接近衍射极限，第一准直单元8、第二准直单元10及第一成像镜17、第二成像镜15所形成的线视场应大于模拟扩展目标3和模拟背景5的有效区域。第三准直单元19优选为卡塞格林准直系统，口径大、焦距长。

较优地，本实施例中，分光镜9的表面镀有宽光谱高增透膜，以防止成像面18处产生鬼像。所述鬼像是指如果在平行光路中存在分光镜9或者分光棱镜，那么极易在光路中形成来回反射，在成像CCD的主像附近可能会存在与主成像一致的多个像，称为鬼像。

本实施例中，在成像面18的后方设置有第三准直单元19，第三准直单元19可以包括两组消色差双胶合透镜，用于对从成像面18出射的光线进行准直后形成无穷远目标，通过使成像面18与第三准直单元19之间产生相对位移(移动成像面18或第三准直单元19)，即成像面18与第三准直单元19产生定量离焦时，则在第三准直单元19后产生从无穷远到有限远的目标。

本实施例提供的可见光目标模拟系统，一方面采取了复杂背景叠加扩展目标的方式，可以有效地对被测设备在复杂背景下低对比度状态时的跟踪能力进行有效地检测和评估，使得被测设备的使用状态与实际情况更接近；另一方面弥补了过去传统的动态模拟系统模拟目标仅为点目标的不足，模拟目标由过去的星点目标改进为扩展目标，且在无穷远目标模拟的基础之上增加了距离调节功能，解决了过去不能对被测设备的有限远调焦能力进行评估的问题。

为了有效地对成像面18处的模拟扩展目标3、模拟背景5和模拟点目标11叠加成像进行有效地监控，本实施例中，较优地，可见光目标模拟系统还包括投影监控子系统，投影监控子系统可以包括第二分光棱镜14、第二成像境15和成像探测器16，第二分光棱镜14设置于分光镜9与第一成像境17之间，经分光镜9叠加后的光线入射至第二分光棱镜14，经第二分光棱镜14分为两路光线后，其中一路光线经第一成像境17成像至成像面18，另一路光线经第二成像境15成像至成像探测器16。

实施例2

请参阅图2，本实施例提供的可见光目标模拟系统，包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，照明子系统包括第一照明子系统和第二照明子系统，模拟目标子系统包括第一模拟目标和第二模拟目标，第一模拟目标维模拟背景5，第二模拟目标可以是模拟点目标11或模拟扩展目标3，本实施例中，第一模拟目标为模拟扩展目标3，光学投影子系统包括第一分光棱镜4、第一准直单元8、第一成像境17、成像面18和第三准直单元19；

经第一照明子系统照明的第一模拟目标及经第二照明子系统照明的模拟背景5，经第一分光棱镜4耦合至同一光路中，再经第一准直单元8准直后，经第一成像境17成像至所述成像面18，再经第三准直单元19准直后形成模拟无穷远可见光目标。

作为进一步优选的实施方式，本实施例中，可见光目标模拟系统还包括投影监控子系统，该投影监控子系统包括第二分光棱镜14、第二成像境15和成像探测器16，第二分光棱镜14设置于分光镜9与第一成像境17之间，经分光镜9叠加后的光线入射至第二分光棱镜14，经第二分光棱镜14分为两路光线后，其中一路光线经第一成像境17成像至成像面18，另一路光线经第二成像境15成像至成像探测器16。

本实施例中，第一照明子系统、第二照明子系统、模拟背景5、模拟扩展目标3、第一分光棱镜4、第一准直单元8、第一成像境17、成像面18和第三准直单元19的具体结构与实施例1相同，具体请参见实施例1中相应描述。

本实施例提供的可见光目标模拟系统，采取了复杂背景叠加扩展目标的方式，可以有效地对被测设备在复杂背景下低对比度状态时的跟踪能力进行有效地检测和评估，使得被测设备的使用状态与实际情况更接近。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可见光目标模拟系统，其特征在于，包括照明子系统、模拟目标子系统及光学投影子系统，所述模拟目标子系统包括第一模拟目标和第二模拟目标，所述第一模拟目标为模拟背景，所述第二模拟目标为模拟点目标和/或模拟扩展目标；

经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标。

2.根据权利要求1所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述第二模拟目标为模拟点目标和模拟扩展目标。

3.根据权利要求2所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述光学投影子系统包括第一分光棱镜、第一准直单元、第二准直单元、分光镜、第一成像境和成像面；

经所述照明子系统照明后的模拟背景、模拟点目标、模拟扩展目标中，任意两项经所述第一分光棱镜耦合至同一光路中，经所述第一准直单元准直后入射至所述分光镜，另一项经所述第二准直单元准直后入射至所述分光镜，经所述分光镜叠加后再经所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模拟可见光目标。

4.根据权利要求1所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述第二模拟目标为模拟点目标或模拟扩展目标。

5.根据权利要求4所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述光学投影子系统包括第一分光棱镜、第一准直单元、第一成像境和成像面；

所述经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，经所述第一分光棱镜耦合至同一光路中，再经所述第一准直单元准直后，经所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模拟可见光目标。

6.根据权利要求3或5所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述光学投影子系统还包括第三准直单元，用于对从所述成像面出射的光线进行准直后形成模拟无穷远可见光目标。

7.根据权利要求6所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述第一准直单元、第二准直单元均包括两组消色差双胶合透镜。

8.根据权利要求1-5任一所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，还包括投影监控子系统及第二分光棱镜；所述经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加，生成模拟可见光目标，具体为：

经所述照明子系统照明后的第一模拟目标及第二模拟目标，在所述光学投影子系统中叠加后，经所述第二分光棱镜分为两路，其中一路生成模拟可见光目标，另一路入射至所述投影监控子系统。

9.根据权利要求8所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述投影监控子系统包括第二成像境和成像探测器；

所述另一路入射至所述投影监控子系统，具体是：

另一路光线经所述第二成像境成像至所述成像探测器。

10.根据权利要求1所述的可见光目标模拟系统，其特征在于，所述照明子系统的照明均匀性大于等于80％。