CN109163609A - 射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法及系统 - Google Patents

射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴校准系统，包括主控计算机、三轴转台、射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器和射频/光学波束复合装置；主控计算机与三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器、射频/光学复合校准装置之间分别通过信号电缆或光纤连接，用于控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器，以及接收射频/光学复合校准装置的输出；射频目标模拟器用于根据主控计算机的指令发射射频波束模拟目标的射频特征信息。本发明能够实现射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴的一致性校准，保证射频/光学共口径复合目标模拟系统的模拟精度。

Description

射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法及系统
技术领域
本发明涉及射频/光学复合仿真测试设备的标定和校准技术领域，具体涉及一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法及系统。
背景技术
为了在实验室环境内为射频/光学共口径复合制导探测半实物仿真系统及相关测试系统提供逼近真实目标射频/光学特征的物理辐射信号，就需要射频/光学共口径复合目标模拟系统。射频/光学共口径复合目标系统一般由射频红外目标模拟器、光学目标模拟器和射频/光学波束复合装置组成。射频目标模拟器和光学目标模拟器分别模拟同一目标的射频散射特性和目标的光学辐射、反射特性。射频/光学波束复合装置将二者发射的射频信号和光学信号进行空间复合，保证射频信号和光学信号沿同一方向传播，即射频目标模拟器的电轴和光学目标模拟器的光轴经射频/光学波束复合装置作用后同轴。为保证射频/光学复合目标模拟系统的电轴/光轴同轴，需要定期对其进行校准，因此需要一种能够校准含有射频/光学波束复合装置的射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴校准方法。
发明内容
本发明提供了一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法及系统，能够实现射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴的一致性校准，保证射频/光学共口径复合目标模拟系统的模拟精度。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，包括主控计算机、三轴转台、射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器和射频/光学波束复合装置；
所述的主控计算机与三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器、射频/光学复合校准装置之间分别通过信号电缆或光纤连接，用于控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器，以及接收射频/光学复合校准装置的输出；
所述的射频目标模拟器用于根据主控计算机的指令发射射频波束模拟目标的射频特征信息，例如：角位置信息、散射波的频域和时域信息等；
所述的光学目标模拟器用于根据主控计算机的指令发射光波模拟目标的光学特征信息，例如：角位置信息、光辐射或反射的空域和时域信息等；
所述的射频/光学复合校准装置通过机械结构安装在三轴转台的内框，用于测量光学目标模拟器和射频目标模拟器经波束合成装置的复合信号，即能够测量电轴和光轴。
优选地，射频目标模拟器发射的射频波束和光学目标模拟器发射的光波经射频/光学波束复合装置合束后由射频/光学校准装置接收。
优选地，所述的射频/光学波束复合装置为镀有红外反射膜的介质基板、频率选择表面、衍射光学元件、金属网栅结构、介质薄膜、漫反射屏或金属网栅结构等。
优选地，所述的光学目标模拟器为紫外、可见光、近红外、中波红外、长波红外、太赫兹波段的光学目标模拟器，或多个光学波段复合的光学目标模拟器，或激光目标模拟器。
优选地，所述的光学目标模拟器为透射式、折反射式或漫反射式等类型的光学目标模拟器。
优选地，所述的光学目标模拟器模拟目标角位置通过目标臂的机械运动或光学目标模拟器视场内的目标运动实现。
优选地，所述的光学目标模拟器为点源、成像式目标模拟器或点源/成像复合的目标模拟器。
优选地，所述的射频目标模拟器为紧缩场式、阵列式或框架式等射频目标模拟器。
本发明还提供了基于上述系统的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法，包括如下步骤：
S1、系统准备
S11、系统中所有设备连接调试到位且工作正常；
S12、主控计算机控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器运动到零位或初始化设定的位置；
S13、完成射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器的自校准，消除系统误差；
S2、电轴/光轴误差测试
S21、规划测试路径Z，根据校准精度要求确定测试点数N；
S22、主控计算机按照测试路径从i＝1开始将角位置(Qvi，Qhi)发送给三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器，其中i＝1～N；Qv表示俯仰角，Qh表示方位角；
S23、三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器运动到(Qvi，Qhi)，并回告主控计算机；
S24、主控计算机读取此时射频/光学复合校准装置测量得到的光轴角位置(QvOi，QhOi)和射频信号模拟的电轴角位置(QvRi，QhRi)；
S24、重复步骤S22-步骤S24，直至测量完N个点，结束测量；
S3、电轴/光轴校准
S31、计算光轴误差ΔEOi＝(QvOi-Qvi，QhOi-Qhi)，计算电轴误差ΔERi＝(QvRi-Qvi，QhRi-Qhi)；
S32、主控计算机对光学目标模拟器和射频目标模拟器的控制量中将补偿ΔEOi和ΔERi，对于任意的(Qv，Qh)可通过插值实现补偿；
S4、电轴/光轴一致性检验
S41、重复步骤S2；
S42、如果步骤S41的测试结果满足误差要求则结束；如果不满足则重复步骤S3。
优选地，所述的测试路径Z为等间距或不等间距的同心圆、螺旋线、玫瑰扫描线、李萨茹扫描线、逐行或逐列扫描线中的一种。
本发明具有以下有益效果：
本发明能够实现射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴的一致性校准，保证射频/光学共口径复合目标模拟系统的模拟精度。
附图说明
图1为本发明的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴校准方法系统组成图。
图2为本发明的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴校准方法实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统电轴/光轴校准系统，包括主控计算机1、三轴转台2、射频/光学校准装置3、射频目标模拟器4、光学目标模拟器5和射频/光学波束复合装置6。
主控计算机1与三轴转台2、射频目标模拟器4、光学目标模拟器5、射频/光学复合校准装置3之间通过信号电缆或光纤连接，用于控制三轴转台2、射频目标模拟器4、光学目标模拟器5，以及接收射频/光学复合校准装置3的输出；
射频目标模拟器4用于根据主控计算机1的指令发射射频波束模拟目标的射频特征信息，例如：角位置信息、散射波的频域和时域信息等。
光学目标模拟器5用于根据主控计算机1的指令发射光波模拟目标的光学特征信息，例如：角位置信息、光辐射或反射的空域和时域信息等。
射频目标模拟器4发射的射频波束和光学目标模拟器发射的光波经射频/光学波束复合装置3合束后由复合校准装置接收。
射频/光学复合校准装置3(可参考：一种基于五轴转台的双模共口径复合目标校准装置，专利号：201110013284.4)可同时用于测量光学目标模拟器5和射频目标模拟器4经波束合成装置的复合信号，即能够测量电轴和光轴。射频/光学复合校准装置3通过机械结构安装在三轴转台2的内框。
优选的射频/光学波束复合装置3可以是镀有红外反射膜的介质基板(一种红外/激光/微波/毫米波波束合成装置，专利号：ZL201310071451.X)、频率选择表面、衍射光学元件(红外射频波束合成装置，专利号：ZL200610120495.7)、金属网栅结构、介质薄膜(薄膜式红外-雷达波束合成器，专利号：CN101303407)、漫反射屏以及金属网栅结构等。
优选的光学目标模拟器5可以是紫外、可见光、近红外、中波红外、长波红外、太赫兹波段的光学目标模拟器，也可以是多个光学波段复合的光学目标模拟器。其中也包括激光目标模拟器。
优选的光学目标模拟器5可以是透射式、折反射式、漫反射式等类型的光学目标模拟器。
优选的光学目标模拟器5模拟目标角位置可以通过目标臂的机械运动实现，也可以通过光学目标模拟器视场内的目标运动实现。
优选的光学目标模拟器5可以是点源也可以是成像式目标模拟器，也可以是点源/成像复合的目标模拟器。
优选的射频目标模拟器4可以是紧缩场式、阵列式、框架式等射频目标模拟器。
本发明实施例还提供了一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法，包括如下步骤：
S1、系统准备
S11、系统中所有设备连接调试到位且工作正常；
S12、主控计算机控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器运动到零位或初始化设定的位置；
S13、完成射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器的自校准，消除系统误差；
S2、电轴/光轴误差测试
S21、规划测试路径Z，根据校准精度要求确定测试点数N；
S22、主控计算机按照测试路径从i＝1开始将角位置(Qvi，Qhi)发送给三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器，其中i＝1～N；Qv表示俯仰角，Qh表示方位角；
S23、三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器运动到(Qvi，Qhi)，并回告主控计算机；
S24、主控计算机读取此时射频/光学复合校准装置测量得到的光轴角位置(QvOi，QhOi)和射频信号模拟的电轴角位置(QvRi，QhRi)；
S24、重复步骤S22-步骤S24，直至测量完N个点，结束测量；
S3、电轴/光轴校准
S31、计算光轴误差ΔEOi＝(QvOi-Qvi，QhOi-Qhi)，计算电轴误差ΔERi＝(QvRi-Qvi，QhRi-Qhi)；
S32、主控计算机对光学目标模拟器和射频目标模拟器的控制量中将补偿ΔEOi和ΔERi，对于任意的(Qv，Qh)可通过插值实现补偿；
S4、电轴/光轴一致性检验
S41、重复步骤S2；
S42、如果步骤S41的测试结果满足误差要求则结束；如果不满足则重复步骤S3。
所述测试路径Z可以是等间距或不等间距的同心圆、螺旋线、玫瑰扫描线、李萨茹扫描线、逐行或逐列扫描线等。
以上所述具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，包括主控计算机、三轴转台、射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器和射频/光学波束复合装置；
所述的主控计算机与三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器、射频/光学复合校准装置之间分别通过信号电缆或光纤连接，用于控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器，以及接收射频/光学复合校准装置的输出；
所述的射频目标模拟器用于根据主控计算机的指令发射射频波束模拟目标的射频特征信息；
所述的光学目标模拟器用于根据主控计算机的指令发射光波模拟目标的光学特征信息；
所述的射频/光学复合校准装置通过机械结构安装在三轴转台的内框，用于测量光学目标模拟器和射频目标模拟器经波束合成装置的复合信号。
2.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，射频目标模拟器发射的射频波束和光学目标模拟器发射的光波经射频/光学波束复合装置合束后由射频/光学校准装置接收。
3.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的射频/光学波束复合装置为镀有红外反射膜的介质基板、频率选择表面、衍射光学元件、金属网栅结构、介质薄膜、漫反射屏或金属网栅结构。
4.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的光学目标模拟器为紫外、可见光、近红外、中波红外、长波红外、太赫兹波段的光学目标模拟器，或多个光学波段复合的光学目标模拟器，或激光目标模拟器。
5.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的光学目标模拟器为透射式、折反射式或漫反射式的光学目标模拟器。
6.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的光学目标模拟器模拟目标角位置通过目标臂的机械运动或光学目标模拟器视场内的目标运动实现。
7.如权利要求1所述的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的光学目标模拟器为点源、成像式目标模拟器或点源/成像复合的目标模拟器。
8.如权利要求1所述的射频/光学共口径复合目标模拟系统校准系统，其特征在于，所述的射频目标模拟器为紧缩场式、阵列式或框架式射频目标模拟器。
9.一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、系统准备
S11、系统中所有设备连接调试到位且工作正常；
S12、主控计算机控制三轴转台、射频目标模拟器、光学目标模拟器运动到零位或初始化设定的位置；
S13、完成射频/光学校准装置、射频目标模拟器、光学目标模拟器的自校准，消除系统误差；
S2、电轴/光轴误差测试
S21、规划测试路径Z，根据校准精度要求确定测试点数N；
S22、主控计算机按照测试路径从i＝1开始将角位置(Qvi，Qhi)发送给三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器，其中i＝1～N；Qv表示俯仰角，Qh表示方位角；
S23、三轴转台、射频目标模拟器和光学目标模拟器运动到(Qvi，Qhi)，并回告主控计算机；
S24、主控计算机读取此时射频/光学复合校准装置测量得到的光轴角位置(QvOi，QhOi)和射频信号模拟的电轴角位置(QvRi，QhRi)；
S24、重复步骤S22-步骤S24，直至测量完N个点，结束测量；
S3、电轴/光轴校准
S31、计算光轴误差ΔEOi＝(QvOi-Qvi，QhOi-Qhi)，计算电轴误差ΔERi＝(QvRi-Qvi，QhRi-Qhi)；
S32、主控计算机对光学目标模拟器和射频目标模拟器的控制量中将补偿ΔEOi和ΔERi，对于任意的(Qv，Qh)可通过插值实现补偿；
S4、电轴/光轴一致性检验
S41、重复步骤S2；
S42、如果步骤S41的测试结果满足误差要求则结束；如果不满足则重复步骤S3。
10.如权利要求9所述的一种射频/光学共口径复合目标模拟系统校准方法，其特征在于，所述的测试路径Z为等间距或不等间距的同心圆、螺旋线、玫瑰扫描线、李萨茹扫描线、逐行或逐列扫描线中的一种。
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