CN109186944A - 机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法 - Google Patents

Abstract

机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法属于光学标校技术领域。现有技术标校操作繁琐、难度较大，操作劳动强度高。本发明先将主激光自准直仪、副激光自准直仪布设在机身前方，并使机载火力控制系统瞄准具光学窗口与主激光自准直仪光学窗口、光电吊舱光学窗口与副激光自准直仪光学窗口两两相对；然后完成机载火力控制系统瞄准轴线与主激光自准直仪光学轴线的同轴标校；接下来完成副激光自准直仪与主激光自准直仪光学轴线的同轴标校；再就是完成中心光电传感器光学轴线与副激光自准直仪光学轴线的同轴标校；最后一一完成其他各光电传感器光学轴线与副激光自准直仪光学轴线的同轴标校。本发明只需调整标校设备和待标校光学载荷即可实现光轴一致性标校。

Description

机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法

技术领域

本发明涉及一种机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，用于标校机载多光轴光学载荷的光轴一致性，所述多光轴光学载荷为若干光电传感器，所述光轴一致性指若干光电传感器各自的轴线与载机的基准轴线平行，属于光学标校技术领域。

背景技术

机载火力控制系统瞄准具1设置在驾驶舱2内，如图1所示，将火力控制系统瞄准轴线作为载机的基准轴线。与火力控制系统配套使用的机载光电稳瞄设备包括若干光电传感器，这些光电传感器通常安装在一个光电吊舱3中，根据设计，彼此之间有确定的空间位置。光电吊舱2通常外挂在机身4下方。由机载光电稳瞄设备实现目标的搜索、捕获、跟踪、瞄准、成像及照射，传感波段从可见光到红外。若干光电传感器在光学上以火力控制系统瞄准轴线为基准，保证各自光轴彼此平行，这就是多光轴光学载荷光轴一致性，保证彼此有效配合，确保目标信息的准确。

现有技术采用校靶法标校多光轴光学载荷光轴一致性。所谓校靶是使多光轴光学载荷光轴与机载惯性坐标系轴线调校一致，利用机载火力控制系统瞄准线水平面投影位置或者理论计算位置确定理论靶图，对多光轴光学载荷光轴进行校准，或者说将飞机坐标系投影到地面标准靶标上，通过地面标准靶标来检测多光轴光学载荷光轴与机载惯性坐标系轴线之间的位置误差，并进行调整和校准。所述校靶法为在线校靶，将靶板摆放在距离载机25m或50m正前方，靶板与机载惯性坐标系轴线垂直，通过靶板测出多光轴光学载荷光轴与机载惯性坐标系轴线之间的偏差，调整多光轴光学载荷的零位，实现校靶。

虽然现有校靶法具有带入误差少、安装精度要求低、较易满足校靶精度要求等优点，但也存在以下弊端：飞机调平误差大，因为飞机庞大，燃油流动，不易调平，很难达到高精度的横向和纵向水平；调平过程需要人眼观测水准仪和经纬仪，对准误差较大，操作人员众多，且对操作人员的要求也高，劳动强度大，费时费力；调平过程中稍有失误，就有可能损伤飞机；校靶过程需要宽敞的场地；多光轴光学载荷每次拆装都要标校，校靶频次太高，标校工作量过大。

在现有技术中，还有一种由公告号为CN102878952B的一篇专利文献公开、称为“光轴平行性标定系统及标定方法”的方案。所述光轴平行性标定系统包括光电自准直经纬仪、数据处理计算机以及用于对自准直经纬仪进行自准的平面反射镜，标定对象是一个具有多个光电传感器的多光轴系统。在采用该光轴平行性标定系统的标定过程中，将光电自准直经纬仪放置在多光轴系统的第一传感器前方，打开光电自准直经纬仪的激光器，调整光电自准直经纬仪，使其发出的十字丝成像在第一传感器的靶面中心，由数据处理计算机记录此时光电自准直经纬仪的读数(A1,E1)；然后将光电自准直经纬仪方位转动90°，调整平面反射镜，使平面反射镜对光电自准直经纬仪自准；移动光电自准直经纬仪到多光轴系统的第二传感器前方，并用自准直经纬仪对平面反射镜进行自准；再使光电自准直经纬仪方位转动90°，并将光电自准直经纬仪方位角度置成0°，调整光电自准直经纬仪，使光电自准直经纬仪的激光器所发出的十字丝成像在第二传感器的靶面中心，由数据处理计算机记录此时光电自准直经纬仪的读数(A2,E2)；根据光电自准直经纬仪的读数，按下式计算第一传感器和第二传感器之间的光轴平行差：

ΔA＝A2 (1)

ΔE＝E1-E2 (2)

不过，该现有技术只能用于紧凑的多光轴系统的标校，如果多光轴光学载荷分布分散，彼此空间相距较远，则该方案无法标定。

发明内容

为了克服所述现有技术不足，使得机载多光轴光学载荷光轴一致性的标校操作简单容易，降低操作人员劳动强度，避免损伤飞机，降低标校过程对场地的需求，我们发明了一种机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法。

本发明之机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法其特征在于：

第一步，将主激光自准直仪5、副激光自准直仪6分别安装在各自的直角二维滑轨7上，将主激光自准直仪5、副激光自准直仪6布设在机身4前方，如图1所示，根据机载火力控制系统瞄准具1与光电吊舱3之间的设计空间位置关系，确定主激光自准直仪5与副激光自准直仪6之间的空间位置关系，使机载火力控制系统瞄准具1光学窗口与主激光自准直仪5光学窗口、光电吊舱3光学窗口与副激光自准直仪6光学窗口两两相对；

第二步，从机载火力控制系统瞄准具1观瞄主激光自准直仪5，如图1所示，调整主激光自准直仪5的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到机载火力控制系统瞄准具1光电探测面中心，完成机载火力控制系统瞄准轴线与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校；

第三步，在主激光自准直仪5、副激光自准直仪6出射光路上分别设置主直角五棱镜8、副直角五棱镜9，如图2所示，在主直角五棱镜8光路与副直角五棱镜9光路的交汇点设置中间直角五棱镜10，调整副激光自准直仪6的方位角度、俯仰角度，直到主激光自准直仪5发射的激光先后经主直角五棱镜8、中间直角五棱镜10、副直角五棱镜9折转后光斑落到副激光自准直仪6显示器的中心，完成副激光自准直仪6与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校；

第四步，副激光自准直仪6照射光电吊舱3光学窗口，如图3所示，调整光电吊舱3中的光学轴线通过光电吊舱3光学窗口中心的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到该光电传感器的光电探测面中心，完成该光电传感器光学轴线与副激光自准直仪6光学轴线的同轴标校；

第五步，根据光电吊舱3内的各个光电传感器的设计空间位置关系，在与副激光自准直仪6光学轴线垂直的平面内，在垂直和水平方向上移动副激光自准直仪6，变换副激光自准直仪6的空间位置，如图3所示，每一次变换后，调整对应的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到对应的光电传感器的光电探测面中心，完成对应的光电传感器光学轴线与副激光自准直仪6光学轴线的同轴标校。

本发明其技术效果在于，在标校过程中，只需调整两台激光自准直仪的空间位置和方位、俯仰角度，配合调整若干光电传感器的方位、俯仰角度，需要借助的也就是几个直角五棱镜，即可实现机载多光轴光学载荷光轴一致性的标校。在标校过程中，不需要对飞机进行调平，对标校场地无特别要求，使用器材轻便，标校全过程也就区区五步，操作人员劳动强度不高。激光自准直仪的工作距离足以应对分布在飞机各部位的待标校设备，激光自准直仪的工作精度完全能够保证标校精度。

附图说明

图1是本发明之标校方法第一、二步示意图，该图同时作为摘要附图。图2是本发明之标校方法第三步示意图。图3是本发明之标校方法第四、五步示意图。

具体实施方式

本发明之机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法其具体方案如下文所述。

第一步，将主激光自准直仪5、副激光自准直仪6分别安装在各自的直角二维滑轨7上，将主激光自准直仪5、副激光自准直仪6布设在机身4前方，如图1所示，所述主激光自准直仪5、副激光自准直仪6采用数字式高精度激光自准直仪，自带的显示器能够显示光学目标真像；根据机载火力控制系统瞄准具1与光电吊舱3之间的设计空间位置关系，确定主激光自准直仪5与副激光自准直仪6之间的空间位置关系，进一步讲，在根据机载火力控制系统瞄准具1与光电吊舱3之间的设计空间位置关系初步确定主激光自准直仪5与副激光自准直仪6在标校场地的位置后，借助直角二维滑轨7分别将主激光自准直仪5与副激光自准直仪6调至各自的空间位置，使机载火力控制系统瞄准具1光学窗口与主激光自准直仪5光学窗口、光电吊舱3光学窗口与副激光自准直仪6光学窗口两两相对。

第二步，从机载火力控制系统瞄准具1观瞄主激光自准直仪5，如图1所示，调整主激光自准直仪5的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到机载火力控制系统瞄准具1光电探测面中心，完成机载火力控制系统瞄准轴线与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校；

主激光自准直仪5通过方位俯仰调整机构11安装在直角二维滑轨7的横轨上，借助方位俯仰调整机构11调整主激光自准直仪5的方位角度、俯仰角度。

第三步，在主激光自准直仪5、副激光自准直仪6出射光路上分别设置主直角五棱镜8、副直角五棱镜9，如图2所示，在主直角五棱镜8光路与副直角五棱镜9光路的交汇点设置中间直角五棱镜10，副激光自准直仪6通过方位俯仰调整机构11安装在直角二维滑轨7的横轨上，借助方位俯仰调整机构11调整副激光自准直仪6的方位角度、俯仰角度，直到主激光自准直仪5发射的激光先后经主直角五棱镜8、中间直角五棱镜10、副直角五棱镜9折转后光斑落到副激光自准直仪6显示器的中心，完成副激光自准直仪6与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校；

或者再调整主激光自准直仪5的方位角度、俯仰角度，直到副激光自准直仪6发射的激光先后经主直角五棱镜9、中间直角五棱镜10、副直角五棱镜8折转后光斑落到主激光自准直仪5显示器的中心，完成副激光自准直仪6与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校，以提高副激光自准直仪6与主激光自准直仪5光学轴线的同轴标校精度。

第四步，副激光自准直仪6照射光电吊舱3光学窗口，如图3所示，调整光电吊舱3中的光学轴线通过光电吊舱3光学窗口中心的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到该光电传感器的光电探测面中心，完成该光电传感器光学轴线与副激光自准直仪6光学轴线的同轴标校；

第五步，根据光电吊舱3内的各个光电传感器的设计空间位置关系，在与副激光自准直仪6光学轴线垂直的平面内，借助直角二维滑轨7在垂直和水平方向上移动副激光自准直仪6，变换副激光自准直仪6的空间位置，如图3所示，每一次变换后，调整对应的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到对应的光电传感器的光电探测面中心，完成对应的光电传感器光学轴线与副激光自准直仪6光学轴线的同轴标校。

利用光电吊舱3内的各个光电传感器自带的方位俯仰调整机构，调整各个光电传感器自己的方位角度、俯仰角度。

Claims (7)

1.一种机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于：

第一步，将主激光自准直仪(5)、副激光自准直仪(6)分别安装在各自的直角二维滑轨(7)上，将主激光自准直仪(5)、副激光自准直仪(6)布设在机身(4)前方，根据机载火力控制系统瞄准具(1)与光电吊舱(3)之间的设计空间位置关系，确定主激光自准直仪(5)与副激光自准直仪(6)之间的空间位置关系，使机载火力控制系统瞄准具(1)光学窗口与主激光自准直仪(5)光学窗口、光电吊舱(3)光学窗口与副激光自准直仪(6)光学窗口两两相对；

第二步，从机载火力控制系统瞄准具(1)观瞄主激光自准直仪(5)，调整主激光自准直仪(5)的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到机载火力控制系统瞄准具(1)光电探测面中心，完成机载火力控制系统瞄准轴线与主激光自准直仪(5)光学轴线的同轴标校；

第三步，在主激光自准直仪(5)、副激光自准直仪(6)出射光路上分别设置主直角五棱镜(8)、副直角五棱镜(9)，在主直角五棱镜(8)光路与副直角五棱镜(9)光路的交汇点设置中间直角五棱镜(10)，调整副激光自准直仪(6)的方位角度、俯仰角度，直到主激光自准直仪(5)发射的激光先后经主直角五棱镜(8)、中间直角五棱镜(10)、副直角五棱镜(9)折转后光斑落到副激光自准直仪(6)显示器的中心，完成副激光自准直仪(6)与主激光自准直仪(5)光学轴线的同轴标校；

第四步，副激光自准直仪(6)照射光电吊舱(3)光学窗口，调整光电吊舱(3)中的光学轴线通过光电吊舱(3)光学窗口中心的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到该光电传感器的光电探测面中心，完成该光电传感器光学轴线与副激光自准直仪(6)光学轴线的同轴标校；

第五步，根据光电吊舱(3)内的各个光电传感器的设计空间位置关系，在与副激光自准直仪(6)光学轴线垂直的平面内，在垂直和水平方向上移动副激光自准直仪(6)，变换副激光自准直仪(6)的空间位置，每一次变换后，调整对应的光电传感器的方位角度、俯仰角度，直到光斑落到对应的光电传感器的光电探测面中心，完成对应的光电传感器光学轴线与副激光自准直仪(6)光学轴线的同轴标校。

2.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，所述主激光自准直仪(5)、副激光自准直仪(6)采用数字式高精度激光自准直仪，自带的显示器能够显示光学目标真像。

3.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，在根据机载火力控制系统瞄准具(1)与光电吊舱(3)之间的设计空间位置关系初步确定主激光自准直仪(5)与副激光自准直仪(6)在标校场地的位置后，借助直角二维滑轨(7)分别将主激光自准直仪(5)与副激光自准直仪(6)调至各自的空间位置，使机载火力控制系统瞄准具(1)光学窗口与主激光自准直仪(5)光学窗口、光电吊舱(3)光学窗口与副激光自准直仪(6)光学窗口两两相对。

4.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，主激光自准直仪(5)通过方位俯仰调整机构(11)安装在直角二维滑轨(7)的横轨上，借助方位俯仰调整机构(11)调整主激光自准直仪(5)的方位角度、俯仰角度。

5.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，副激光自准直仪(6)通过方位俯仰调整机构(11)安装在直角二维滑轨(7)的横轨上，借助方位俯仰调整机构(11)调整副激光自准直仪(6)的方位角度、俯仰角度。

6.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，或者再调整主激光自准直仪(5)的方位角度、俯仰角度，直到副激光自准直仪(6)发射的激光先后经主直角五棱镜9、中间直角五棱镜(10)、副直角五棱镜8折转后光斑落到主激光自准直仪(5)显示器的中心，完成副激光自准直仪(6)与主激光自准直仪(5)光学轴线的同轴标校。

7.根据权利要求1所述的机载多光轴光学载荷光轴一致性标校方法，其特征在于，利用光电吊舱(3)内的各个光电传感器自带的方位俯仰调整机构，调整各个光电传感器自己的方位角度、俯仰角度。