CN106839877B - 一种光学多波段复合目标模拟系统的误差补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，主要应用于光学多波段复合制导导弹半实物仿真系统中对光学多波段目标模拟器的调试与标校。通过误差补偿方法中规定的步骤，对光学多波段目标完成误差补偿，使得光学多波段目标模拟系统中多个目标光路的光轴一致，同时还保证了光学多波段目标模拟系统的光轴发射的平行光精确到达被测设备入瞳，即目标的光轴与被测设备的光轴保持同轴。

Description

一种光学多波段复合目标模拟系统的误差补偿方法
技术领域
本发明涉及一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，主要应用于光学多波段复合制导导弹半实物仿真系统中对光学多波段目标模拟器的调试与标校。
背景技术
随着光电干扰技术、隐身技术的迅猛发展，威胁目标的隐身能力、干扰能力正在大幅度提升，战场环境也变得更加恶劣。光学精确制导技术的不断发展使得光学多模复合制导技术已成为光学精确制导技术发展的重要方向。制导系统半实物仿真技术可以在试验室内为制导系统提供与真实情况较为一致的模拟实战环境，所以，研究光学多波段复合制导半实物仿真系统对顺利开展光学复合制导导弹的研制，提高导弹系统的综合性能有十分重要的意义。而光学多波段复合目标模拟系统是光学多波段复合制导半实物仿真系统中的重要组成部分。
光学多波段目标模拟系统由多个波段目标光路常采用共口径复合方式构成，适用于光学多波段精确制导系统半实物仿真试验。在半实物仿真试验前必须保证光学多波段目标模拟系统中多个目标光路同轴，尤其要保证目标模拟系统与被测制导系统的同轴度。在试验过程中，由于目标模拟系统会承受大过载，也会造成目标模拟系统的光轴与被测制导系统的光轴存在偏差，造成目标模拟系统与被测制导系统的同轴度下降，此外由于安装精度有限，目标模拟系统和被测制导系统的同轴度也无法保证。因此，提出一种利用校准装置（相应波段的探测器）对光学多波段目标模拟系统和被测制导系统的同轴度进行误差补偿的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是使得光学多波段目标模拟系统中多个目标光路的光轴一致，同时还要保证光学多波段目标模拟系统的光轴发射的平行光精确到达被测设备入瞳，即目标的光轴与被测设备的光轴保持同轴。
为解决上述问题，本发明公开一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，包括如下步骤：
（1）记录目标模拟系统初始位置；
（2）标定转台轴系；
（3）空间点误差计算，计算靶标点的位置与转台轴系误差；
（4）目标模拟系统光轴与转台轴系误差补偿；驱动目标模拟器或转台目标臂的按照步骤（3）中的误差进行补偿，将靶标点移动至转台轴系；
（5）判断靶标点是否与轴系重合；
（6）其他目标通道光路误差补偿，将目标模拟系统中其余的目标通道光路中的靶标点位置移动至位置O’。
进一步，所述步骤（2）中驱动转台滚转轴按照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度用校准装置记录靶标点所在的位置，得到四个位置，将这四个位置中对称的两点相连成线并相交于一点，即为转台轴系。
进一步，所述步骤（3）计算靶标点的位置与转台轴系在水平方向和垂直方向的像素误差，并计算得到每个靶标点在方位和俯仰方向上的空间角位置误差。
进一步，所述步骤（4）的目标模拟系统光轴与转台轴系误差补偿方位包括目标瞬时视场自补偿方法和转台自补偿方法，两者取其一即可。
所述的目标瞬时视场自补偿方法为，驱动目标模拟系统中目标光路的偏航轴和俯仰轴，将靶标点按步骤（3）中计算得到的像素误差移动至转台轴系，使得靶标点与转台轴系重合。所述的转台自补偿方法为，驱动转台目标臂俯仰轴和目标臂偏航轴，将靶标点按步骤（3）中计算得到的空间角位置误差移动至转台轴系，使得靶标点与转台轴系重合。
进一步，所述步骤（5）判断靶标点是否与轴系重合，驱动转台滚转轴按照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度用校准装置记录靶标点所在的位置；判断该位置是否与转台轴系重合，若不重合则重复步骤（2）至步骤（5），直至转台旋转轴按照顺时针或逆时针旋转一周时，靶标点位置与转台轴系重合。
进一步，所述步骤（6）将目标模拟系统中其余的目标通道光路，按照步骤（5）中靶标点位置进行补偿，驱动目标模拟系统相应通道的目标偏航轴和俯仰轴，使其与转台轴系重合。
附图说明
图1是一种光学多波段复合目标模拟系统的误差补偿方法的流程图；
图2是一种光学多波段复合目标模拟系统误差补偿方法的装置及调试方法示意图；
图3是标定五轴飞行转台轴系位置示意图；
图4是目标模拟系统光轴与转台轴系误差示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例的一种光学多波段复合目标模拟系统误差补偿方法，采用的调试装置包括光学多波段目标模拟器1、校准装置2、五轴飞行转台3，如图2所示。光学多波段目标模拟器装置安装在转台内框4，通过机械加工精度保证校准装置处于转台滚转轴5上；光学多波段目标模拟系统安装在转台的目标臂6上，通过机械加工精度保证目标模拟系统处于转台目标臂滚转轴7上。通过误差补偿方法将目标的光轴8与校准装置的光轴即转台轴系9保持同轴，具体步骤如下，如图1所示：
（1）记录目标模拟系统初始位置。
驱动转台和转台目标臂走到零位，利用校准装置采集当前得到的相应波段的图像，记录该图像，并标记该图像中靶标点为A，如图3所示，坐标信息为（Xa，Ya）=（560,389）。
（2）标定转台轴系。
驱动转台滚转轴安照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度记录校准装置得到的图像，并分别标记图像中靶标点为B、C、D，如图3所示，记录下该四个靶标点的坐标信息分别为（Xb，Yb）=（529,351）、（Xc，Yc）=（590,325）、（Xd，Yd）=（617,381）。将A点和C点相连成一条直线，将B点和D点相连成一条直线，两条直线的十字交叉点记为O点，如图3所示，该点即为转台轴系，记录该点坐标为（Xo，Yo）=（576,365）。
（3）空间点误差计算。
计算靶标点A、B、C、D与转台轴系O的像素误差和，如图4所示，每个把标点的像素误差可按如下公式计算：和、和、和、和，每个点的空间角位置坐标方位角Q h 和俯仰角Q v ，计算公式如下：，，其中为单个像素对应的空间角度，为单个象元尺寸，为目标模拟系统光学焦距，分别得到靶标点A、B、C、D的空间角误差、、、。分别将像素误差和角位置坐标绘制成表格。
（4）目标模拟系统光轴与转台轴系误差补偿。
方法一：目标瞬时视场自补偿方法。在目标的瞬时视场中，选择A、B、C、D任意一个位置进行补偿。驱动目标模拟系统中目标光路的偏航轴和俯仰轴，将靶标点按照像素误差移动至转台轴系O，使得靶标点与转台轴系重合，记录此时的靶标点位置O’，如图4所示，此时的坐标为。
方法二：转台自补偿方法。在目标瞬时视场中，选择A、B、C、D任意一个位置进行补偿。驱动转台目标臂俯仰轴10和目标臂偏航轴11，如图2所示，将靶标点按照空间角误差进行补偿，使得目标瞬时视场中靶标点与转台轴系重合，记录此时的靶标点位置O’，如图4所示，此时的坐标为。
（5）靶标点与轴系重合。当靶标点处于位置时，驱动转台滚转轴按照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度用校准装置记录靶标点所在的位置B’、C’、D’ ，如图3所示。判断B’、C’、D’是否与坐标重合。若不重合则重复步骤（2）至步骤（5），直至转台旋转轴按照顺时针或逆时针旋转一周时，靶标点位置B’、C’、D’与O’重合。
（6）其他目标通道光路误差补偿。将目标模拟系统中其余的目标通道光路，按照已标定的位置O’进行补偿，驱动目标模拟系统相应通道的目标偏航轴和俯仰轴，使其与位置O’重合。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）记录目标模拟系统初始位置；
（2）标定转台轴系；
（3）空间点误差计算，计算靶标点的位置与转台轴系误差；
（4）目标模拟系统光轴与转台轴系误差补偿；驱动目标模拟系统或转台目标臂按照步骤（3）中的误差进行补偿，将靶标点移动至转台轴系；
（5）判断靶标点是否与转台轴系重合；
（6）其他目标通道光路误差补偿，将目标模拟系统中其余的目标通道光路中的靶标点位置移动至与转台轴系重合位置。
2.根据权利要求1所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤（2）中驱动转台滚转轴按照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度用校准装置记录靶标点所在的位置，得到四个位置，将这四个位置中对称的两点相连成线并相交于一点，即为转台轴系。
3.根据权利要求1所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤（3）计算靶标点的位置与转台轴系在水平方向和垂直方向的像素误差，并计算得到每个靶标点在方位和俯仰方向上的空间角位置误差。
4.根据权利要求3所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤（4）的目标模拟系统光轴与转台轴系误差补偿方法包括目标瞬时视场自补偿方法和转台自补偿方法，两者取其一即可。
5.根据权利要求4所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述的目标瞬时视场自补偿方法为，驱动目标模拟系统中目标光路的偏航轴和俯仰轴，将靶标点按步骤（3）中计算得到的像素误差移动至转台轴系，使得靶标点与转台轴系重合。
6.根据权利要求4所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述的转台自补偿方法为，驱动转台目标臂俯仰轴和目标臂偏航轴，将靶标点按步骤（3）中计算得到的空间角位置误差移动至转台轴系，使得靶标点与转台轴系重合。
7.根据权利要求1所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤（5）判断靶标点是否与轴系重合，驱动转台滚转轴按照顺时针或者逆时针旋转一周，每隔90度用校准装置记录靶标点所在的位置；判断该位置是否与转台轴系重合，若不重合则重复步骤（2）至步骤（5），直至转台滚转轴按照顺时针或逆时针旋转一周时，靶标点位置与转台轴系重合。
8.根据权利要求1所述的一种光学多波段目标模拟系统的误差补偿方法，其特征在于，所述步骤（6）将目标模拟系统中其余的目标通道光路，按照步骤（4）中靶标点位置进行补偿，驱动目标模拟系统相应通道的目标偏航轴和俯仰轴，使其与转台轴系重合。
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