CN107305111A - 一种红外点源目标模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外点源目标模装置，该装置由1激光光源，2能量控制模块，3扩束整形单元，4望远投射单元，5高精度指向镜及跟踪架单元，6测量控制单元组成。该装置用于激光半主动制导武器半实物仿真试验中，作为仿真导弹运动特性及运动特性的模拟装置。该装置采用高精度指向镜光学系统，指向镜可以实现二维位移移动和自身的俯仰运动，实现导引头视场内的光斑模拟扫描。有效解决了目标源与导引头之间的作用过程缓慢、时效性慢的难点，避免了能量的扫尾现象，同时具有结构简单、调节精度高、加工成本低等优点。

Description

一种红外点源目标模拟装置

技术领域

本发明涉及一种红外点源目标模装置，属于光学工程领域。该装置实现不同场景、不同环境下的目标特性模拟，有效的提高仿真置信度。

背景技术

红外点源目标模拟装置主要模拟导弹制导过程，仿真导弹运动特性及运动特性。在半实物仿真的条件下，红外点源模拟装置为红外导引头提供模拟的红外目标，可模拟真实目标的波段、能量、位置等红外特性的变化情况，同时产生的红外激光目标能量是随弹目距离变化而变化的信号，为导引头提供一个与实际作战环境相近的回波信号，有效的提高模拟真实环境下的仿真置信度。

目前，已有的常规装置为球幕与五轴转台组合的系统，该装置能够复现导弹的空间角度姿态，实现两维位移移动与导引头平台的二维位移同步。此系统存在一定的局限性，红外与可见光系统存在一定差异，红外导引头观察的系统是带有一定热源的，红外投影系统将目标模拟光线投射到球幕屏后，需要与屏有一定的相互作用时间，待球幕屏有温度感应变化后，才能向外进行辐射，被导引头所感应，由此可见，其作用过程相对较慢，升降温度不仅受投影系统能量控制，同时受环境温度、球幕屏自身温度吸收率控制，故在模拟光斑移动过程中，容易出现拖尾现象。

发明内容

为实现导引头视场下的光斑扫描和场景模拟，同时提高装置的时效性和模拟仿真的置信度，避免能量的损失，降低加工成本的要求。本发明提出一种红外点源目标模拟装置，采用反射式高精度指向镜组系统，仅通过调整指向镜的姿态即可实现导引头对目标源的光斑扫描。

一种红外点源目标模装置，如图1所示，其特征在于，该装置由1激光光源，2能量控制模块，3扩束整形单元，4望远投射单元，5高精度指向镜单元及跟踪架单元，6测量控制单元组成。本发明的工作流程如下：激光光源1发出的激光能量，经过能量控制模块2，实现仿真弹目相对关系变化时的能量变化，衰减后的光束经扩束整形单元3射向望远投射单元4，再由望远投射单元4发出平行性良好的准直光束射向高精度向单元5，最后高精度指向单元5通过调整自身的姿态将光束导入到导引头视场内，实现导引头视场下的光斑扫描和场景模拟，避免导引头和目标光源的位置移动造成的误差。

本发明的核心部分为高精度指向镜及跟踪架单元5，主要由指向镜1和指向镜2两平面反射镜组成，指向镜可以实现二维位移移动和自身的俯仰运动，实现导引头视场内的光斑模拟扫描。指向镜1和指向镜2的移动像面为方形平面，指向镜1可以在导轨上实现水平方向位置移动，指向镜2保持与指向镜1的同步位置移动的同时，还可以进行二维转动，整个装置实现绕以导引头为球心的大视场进行红外目标模拟，导引头视场3°×4°。指向镜的移动轨迹和转动角度之间的坐标关系，是通过给定导引头和模拟器之间空间距离进行理论计算和仿真，最终得到指向镜理论的像面轨道。

该装置用于激光半主动制导武器半实物仿真试验中，作为激光光斑模拟的执行机构，与传统制导装置相比，本发明满足了高精度定位的技术要求，同时具有结构简单、加工成本低等优点，实现红外目标源和导引头位置的固定。

附图说明

图1是红外点源目标模拟装置结构图。此图也是说明书摘要附图。其中：1激光光源，2能量控制模块，3扩束整形单元，4望远投射单元，5高精度指向镜及跟踪架单元，6测量控制单元。

图2为高精度指向镜及跟踪架单元5像面示意图。

图3的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)为具体实施实例中导引头识别目标源的全视场模拟结果。

其中，图(a)为水平-15°垂直-20°的视场仿真图；图(b)为水平0°垂直-20°的视场仿真图；图(c)为水平15°垂直-20°的视场仿真图；图(d)为水平-15°垂直20°的视场仿真图；图(e)为水平0°垂直20°的视场仿真图；图(f)为水平15°垂直20°视场仿真图。

具体实施方案

如图1所示，激光光源1发出中波红外4.2μm的激光能量，经过能量控制模块2，投射到扩束整形单元3，再射向望远投射单元4,经一系列调整后的光束射向高精度指向镜及跟踪架单元5，由此单元将目标光源导入到导引头视场内。

高精度指向镜及跟踪架单元5实现导引头视场下的光斑扫描，也是本发明的核心部分。通过调整指向镜1和指向镜2的姿态，实现导引头识别红外目标源的目的。指向镜1以45°角固定在跟踪架上，可以实现水平方向的位置移动，将光束引入到导引头视场范围内。指向镜2保持与指向镜1同步的水平方向位置移动的同时，还可以实现竖直方向的位置移动和角度旋转，实现导引头视场内的目标识别效果。指向镜1与指向镜2投影像面“赤道”处等距划分成多块长条形区域，如图2所示。当测量控制单元6接收到模拟指令后，跟踪架带动指向镜实现位置移动和角度旋转，根据测试要求，对导引头测试区域进行计算，输入到测量控制单元，进而实现模拟目标位置和坐标变换。通过位置编码器和角度编码器实现指向镜的闭环姿态调整，当到达指定位置并调整到指定角度时，通过高精度指向镜的二维姿态转动，实现导引头视场内的光斑模拟扫描。

具体实例中导引头视场为3°×4°，导引头移动视场为30°×40°，导引头可移动距离为1~2m。如图3所示，指向镜移动的像面为方形平面，以导引头所在位置为原点，即整个系统的中点位置，指向镜1水平移动方向x轴，指向镜2竖直移动方向为y轴建立直角坐标系，分别模拟了导引头对边缘视场光斑的识别情况，如图3中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)所示，显然，本发明满足导引头全视场的目标光斑扫描的要求。实现了红外目标激光光斑的识别和目标特性场景的模拟，则所述的一种红外点源目标模装置能够满足激光半主动制导武器半实物仿真试验系统的工作需求。

Claims (7)

1.一种红外点源目标模装置，其特征在于：该装置由1激光光源，2能量控制模块，3扩束整形单元，4望远投射单元，5高精度指向镜及跟踪架单元，6测量控制单元组成。

2.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：5高精度指向镜及跟踪架单元主要由指向镜1和指向镜2组成。

3.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：指向镜1固定在跟踪架上，进行水平方向位置移动。

4.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：指向镜2保持与指向镜1同步的水平位置移动的同时，可以进行竖直移动和二维转动。

5.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：6测量控制单元组接收到模拟指令后，跟踪架带动指向镜实现位置移动和角度转动，对目标在像面上的坐标进行识别。

6.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：装置的工作过程为：激光光源1发出特定波长的红外激光能量，经过能量控制模块2，投射到扩束整形单元3，再射向望远投射单元4，经光路折转后的光线射向跟踪架单元5控制的高精度指向镜组，通过指向镜调整模拟导引头视场扫描功能。

7.根据权利要求1所述的一种红外点源目标模装置，其特征在于：与球幕与五轴转台系统装置相比，解决了作用过程缓慢、时效性慢的问题，避免了能量的扫尾现象，同时具有结构简单、调节精度高、加工成本低等优点。