CN109387355A - 一种光电探测/对抗产品的全向探测性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，设备包括被测件安装框架、安装平台、方位转台、光学对准装置、目标模拟器和控制柜。被测件安装框架用于承载受试产品；安装平台用于给整个测试系统提供水平基础；方位转台用于方位一维运动环境；目标模拟器用于提供可见光和红外特征目标；控制柜用于实现产品摆镜与方位转台的同步运动交联，同时提供产品与转台位置数据的以太网时钟同步。

Description

一种光电探测/对抗产品的全向探测性能测试系统

技术领域

本发明涉及一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，属于光电测试技术领域。

背景技术

全向探测感知能力是机载光电探测/对抗产品在方位360°运动范围内对周围环境的特定目标进行探测、识别的能力，针对该核心技术测试，实验室多采用以产品摆镜方位轴为中心的圆周上分布多个目标模拟器，从而进行全向目标探测能力测试试验。但由于该方法需多个目标模拟器，成本高；且每个目标模拟器摆放位置需与产品光轴方向一致，对准难度及实验环境搭建时间较长。且现有实验室环境只能实现静态探测精度测试，无法实现动态探测精度测试。

本发明采用具有1.55m悬臂的单轴方位转台上固定单个目标模拟器的方式，利用自适应闭环控制系统控制转台与产品摆镜同步同向运动，并配合目标模拟器周期地呈现特定目标，可有效模拟360°运动范围内产品动态探测感知环境。同时，利用基于IEEE1588协议的以太网时钟同步技术实现目标模拟器与产品的实时位置对比，从而得到产品的动态探测精度。该测试系统利用一个一维转台和单个目标模拟器就可实现原实验室中多个目标模拟器所搭建的测试环境，且对准便捷快速，成本较低；在不更换目标模拟器位置的情况下，便可实现360°全向范围内任意位置的探测感知能力考核，提升了测试环境的全面性。利用时钟同步技术实现探测精度测试，且测试精度高。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种光电探测/对抗产品的性能测试系统。

技术方案

一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，其特征在于包括被测件安装框架、安装平台、方位转台、光学对准装置、目标模拟器和控制柜；其中，控制柜和方位转台中均配备支持IEEE 1588协议的PTP对时板卡；被测件安装框架用于安装受试产品；方位转台与目标模拟器配合构成可一维运动的可见光/红外模拟目标；光学对转装置用于目标模拟器光轴中心与受试产品光轴中心快速对准；各部件之间的位置关系：被测件安装框架和方位转台安装在安装平台上，目标模拟器固定在方位转台悬臂末端的平台上，光学对转装置在目标模拟器光学出口的最前端，与目标模拟器安装在同一平台上；控制柜与方位转台和产品交联，向方位转台和产品中的对时卡授时，控制方位转台运动，并接收方位转台和产品反馈的位置信息数据。

一种自适应闭环控制方法，以控制柜中对时卡为主钟，同时对产品和方位转台中的对时卡授时，使产品和方位转台的时钟同步精度可达微秒级；其特征在于步骤如下：

步骤1：首先，调校产品摆镜零位与转台零位一致，圆周运动时顺时针和逆时针方向定义一致；

步骤2：在产品全向探测过程中，产品将摆镜位置信息实时反馈给控制柜，控制柜将该位置信息与摆镜零位间的差值作为转台运动输入激励和闭环反馈数据，该差值为矢量信号用于转台运动方向的判断；

步骤3：转台将自己的实时位置信息反馈至控制柜，控制柜根据转台与摆镜间位置的偏差，不断调整转台电机的输出能力，使摆镜和转台的实时位置偏差调整接近于零，并保持该差值为零的状态，从而实现产品摆镜与转台的同步同向运动。

有益效果

本发明提出的一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，有益效果如下：

安装接口空间为1.6m×0.8m(长×宽)，高度方向可调，可兼顾多型机载光电探测/对抗产品需求；通过自适应闭环控制系统实现转台与产品摆镜同步同向运动，配合目标模拟器设定周期地呈现特定目标，只需单个一维转台和单个目标模拟器，可覆盖360°范围内任意位置的目标模拟，减少目标模拟器使用个数的同时提升了测试的全面性；光学对准装置可有效提高对准的效率和精度；时钟同步技术实现了高精度的动态探测精度测试。

附图说明

图1是本发明结构组成图

图2是本发明光学对准装置图

图3是本发明控制回路

图4是本发明授时图

1-被测件安装框架；2-安装平台；3-方位转台；4-光学对准装置；5-目标模拟器；6-控制柜；7-直线运动导轨；8-第一激光指示器；9-第二激光指示器。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，系统包括被测件安装框架、安装平台、方位转台、光学对准装置、目标模拟器和控制柜。本发明的特点是控制柜采用自适应闭环控制系统，可实现转台与产品摆镜同步同向运动控制，配合目标模拟器设定周期地呈现特定目标，可有效模拟360°运动范围内产品动态探测感知能力测试环境。基于IEEE 1588协议的以太网时钟同步技术，其时钟精度可达微秒级，通过比较同一时刻下模拟器中目标位置与产品所报目标位置，即得产品探测精度。其中，被测件安装框架设计充分考虑的现有吊装式光电探测/对抗产品外形尺寸大小，安装空间可达1.6m×0.8m(长×宽)，高度方向可调，可兼顾大部分战斗机光电探测/对抗类产品需求；同时，目标模拟器中可根据产品测试需求，提供不同形状及大小的特征目标。方位转台的回转轴通过被测件安装框架几何中心，便于产品的摆镜回转中心与方位转台回转中心重合，通过工装将受试产品光轴中心与目标模拟器中心基本一致，再通过光学对转装置实现两者的快速精对准，通过控制柜产生同步激励，使产品摆镜与方位转台在方位360°范围内同步同向连续运动，可遍历受试产品方位轴上任意位置，可进行准确、全面的动态全向探测感知测试和验证。

如附图1所示，一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，设备包括被测件安装框架、安装平台、方位转台、光学对准装置、目标模拟器和控制柜。被测件安装框架用于承载受试产品；安装平台用于给整个测试系统提供水平基础；方位转台用于方位一维运动环境；目标模拟器用于提供可见光和红外特征目标；控制柜用于实现产品摆镜与方位转台的同步运动交联，同时提供产品与转台位置数据的以太网时钟同步。

所述设备中被测件安装框架是由底部支架和顶部支架组成，其利用螺栓和定位销联接而成，支架焊接完成后要进行充分的人工时效去应力，再进行关键平面的加工保证位置和平面精度，将两个支架安装完成后利用水平仪进行调平，调节完成后利用定位销进行定位。

所述设备中安装平台主要用来为方位转台和被测件安装框架提供支撑平台，利用铸铁铸造而成。一方面可以作为平台提供支撑，另一方面在平台上加工有定位止口和定位销孔用来对方位测试转台和被测件安装框架调平和几何中心定位，同时还具有减震的功效。

所述设备中方位转台自旋轴转角范围为360°正向、反向连续旋转，为避免产品与悬臂发生干涉，考虑产品安装空间尺寸，旋转臂长1550mm，根据目标模拟器尺寸，方位轴安装台面为650×400mm。

所述设备中控制柜同时与产品与转台交联，通过自适应闭环控制技术可控制产品摆镜和方位转台同步同向运动，实现摆镜与目标模拟器在方位360°范围内任意位置对准，模拟全向探测感知环境。同时，通过以太网时钟同步技术实现产品与转台位置数据实时对准，为探测精度提供数据。

所述设备中光学对准装置主要是通过两个激光指示器背靠背放射激光，保证两条激光束在同一条直线上，以此作为被测件和目标模拟器光轴对准的基准。首先通过外部工装调节两个激光指示器的安装位置来保证两个的光束的同轴度，两侧的激光线在同一条直线上分别射向目标模拟器和被测件，这样通过调节目标模拟器的安装位置保证其光轴中心和光学对准装置激光在同一条直线上。通过调节被测件的安装位置来保证被测件的光轴中心和激光在同一条直线上，据此保证自旋方向上目标模拟器和被测件的光轴在同一条直线上。

首先，调校产品摆镜零位与转台零位一致，圆周运动时顺时针和逆时针方向定义一致。在产品全向探测过程中，产品将摆镜位置信息实时反馈给控制柜，控制柜将该位置信息与摆镜和转台零位间的差值作为转台运动输入激励和闭环反馈数据，该差值为矢量信号用于转台运动方向的判断。转台将自己的实时位置信息反馈至控制柜，控制柜根据转台与摆镜间位置的偏差，不断调整转台电机的输出能力，使摆镜和转台的实时位置偏差调整接近于零，并保持该差值为零的状态，从而实现产品摆镜与转台的同步同向运动。控制回路如附图3所示，电流/力矩回路保证了系统良好的加速性能，使得系统具有准最优特性；速度回路和位置回路使系统具有良好的可控性和满足要求的精度。

如附图4所示，以控制柜中对时卡为主钟，同时对产品和方位转台中的对时卡授时，使产品和方位转台的时钟同步精度可达微秒级。产品所报目标位置信息和方位转台的位置信息分别叠加各自实时时钟信息后，反馈至控制柜。控制柜将同一时刻下的产品所报目标位置信息和实际目标位置信息对比，即可得到产品探测精度。其中，由于目标模拟器中目标位于整个视场中心，实际目标位置信息即为方位转台位置信息。

Claims (2)

1.一种光电探测/对抗产品的性能测试系统，其特征在于包括被测件安装框架(1)、安装平台(2)、方位转台(3)、光学对准装置(4)、目标模拟器(5)和控制柜(6)；

其中，控制柜(6)和方位转台(3)中均配备支持IEEE 1588协议的PTP对时板卡；被测件安装框架(1)用于安装受试产品；方位转台(3)与目标模拟器(5)配合构成可一维运动的可见光/红外模拟目标；光学对转装置(4)用于目标模拟器(5)光轴中心与受试产品光轴中心快速对准；各部件之间的位置关系：被测件安装框架(1)和方位转台(3)安装在安装平台(2)上，目标模拟器(5)固定在方位转台(3)悬臂末端的平台上，光学对转装置(4)在目标模拟器(5)光学出口的最前端，与目标模拟器(5)安装在同一平台上；控制柜(6)与方位转台(3)和产品交联，向方位转台(3)和产品中的对时卡授时，控制方位转台(3)运动，并接收方位转台(3)和产品反馈的位置信息数据。

2.一种用于权利要求1所述的系统的自适应闭环控制方法，以控制柜中对时卡为主钟，同时对产品和方位转台中的对时卡授时，使产品和方位转台的时钟同步精度可达微秒级；其特征在于步骤如下：

步骤1：首先，调校产品摆镜零位与转台零位一致，圆周运动时顺时针和逆时针方向定义一致；

步骤2：在产品全向探测过程中，产品将摆镜位置信息实时反馈给控制柜，控制柜将该位置信息与摆镜零位间的差值作为转台运动输入激励和闭环反馈数据，该差值为矢量信号用于转台运动方向的判断；

步骤3：转台将自己的实时位置信息反馈至控制柜，控制柜根据转台与摆镜间位置的偏差，不断调整转台电机的输出能力，使摆镜和转台的实时位置偏差调整接近于零，并保持该差值为零的状态，从而实现产品摆镜与转台的同步同向运动。