CN110108173A - 一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，包括实时仿真计算机、激光导引头、五轴转台、激光目标模拟器和激光程控器。还公开了一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试方法，包括：实时仿真计算机运行测试项目，计算出激光导引头和激光目标模拟器的相对运动位置，并将转台信息发送给控制柜、发送程控信息至激光程控器；控制柜驱动三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动；激光程控器产生激光信号；激光导引头接收并跟踪激光信号，将产生的导引头跟踪信息传回实时仿真计算机；实时仿真计算机显示并存储测试的数据。整个测试系统都是实时的，它可以用来测试激光导引头的延迟特性、跟踪特性等与时间相关的动态性能。

Description

一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统及方法

技术领域

本发明涉及激光导引头技术领域，尤其是航空航天技术中的激光导引头技术领域，具体的说，是一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统及方法。

背景技术

激光因其单色性、方向性好，发射束散角小等优点广泛应用于各种领域。在航空航天领域，激光导引头的末制导弹就是其中常见的一种，它具有精度高、成本低、威力大、使用方便、敌方很难有效干扰的特点，在近几次局部战争实战中有着优异的表现，受到世界各国的青睐。激光导引头的性能，尤其是动态性能，如噪声幅值、延迟时间、动态跟踪效果等，直接影响制导弹的打击精度和作战能力，对激光导引头的性能测试尤为重要。专利CN201721410333.7西安深瞳智控技术有限公司的《一种激光半主动导引头动态性能测试系统》采用了两个平台，一个平台通过转台连接导引头，一个是固定的激光目标模拟器装置，采用两个平台相互连接，结构复杂，并且激光目标模拟器不具备角运动功能，使其测试内容受限，操作不方便。专利CN201721753561.4陕西电器研究所的《适用于小型半主动激光导引头批量测试的装置》采用了一体化设计，但是其测试系统不具备实时性，对于导引头的输出延时特性不能有效测量。专利CN201611093683.5中国人民解放军空军第一航空学院的《半主动激光导引头性能测试方法及装置》和专利CN201110415516.9北京理工大学的《激光末制导炮弹的导引头隔离度测试系统》只能实现导引头的静态性能测试和隔离度测试，对于影响打击精度的动态性能，如跟踪性、延迟性，就不适用了。针对以上系统存在的问题，发明了一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试及方法，用于解决现有技术中激光导引头性能测试平台不具备实时性以及动态测试条件的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，包括实时仿真计算机、激光导引头、五轴转台、激光目标模拟器和激光程控器，其中：

所述五轴转台包括中心共轴的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体，所述激光导引头安装在所述三轴仿真转台台体上，所述激光目标模拟器安装在所述二轴目标转台台体，所述实时仿真计算机与五轴转台的控制柜、激光导引头以及所述激光程控器通信连接，激光程控器与激光目标模拟器通信连接。

本系统采用一体化设计，由实时仿真计算机、激光导引头、五轴转台、工装、激光目标模拟器、激光程控器及电缆和光纤组成。激光导引头通过工装安装在五轴转台的三轴仿真转台台体上，激光目标模拟器通过工装固定在五轴转台的二轴目标转台台体上，利用转台运动来模拟激光导引头和激光目标模拟器的相对角位置和角速度关系。五轴转台的三轴仿真转台台体与二轴目标转台台体的中心采用共轴设计，从而保证激光导引头与激光目标模拟器在同一中心线上。实时仿真计算机运行自动测试程序选择某一项测试项目，实时计算出激光导引头和激光目标模拟器相对运动位置，然后通过其光纤口的光纤把转台信息送给五轴转台的控制柜，控制柜驱动三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动；同时，实时仿真计算机的串口通过连接电缆把程控信息发送给激光程控器，激光程控器控制激光目标模拟器产生激光信号；激光导引头接收并跟踪激光信号，把产生的导引头跟踪信息通过连接电缆传回给实时仿真计算机，实时仿真计算机实时显示并存储测试的数据。

一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试方法，包括：

步骤S100：实时仿真计算机运行自动测试程序中的测试项目，计算出激光导引头和激光目标模拟器的相对运动位置，并将转台信息发送给五轴转台的控制柜，并同时发送程控信息至激光程控器；

步骤S200：五轴转台的控制柜根据接收的转台信息驱动五轴转台上中心共轴的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动；激光程控器根据接收的程控信息控制激光目标模拟器产生激光信号；

步骤S300：激光导引头接收并跟踪激光信号，将产生的导引头跟踪信息传回实时仿真计算机；

步骤S400：实时仿真计算机显示并存储测试的数据。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本系统采用一体化思想设计了五轴转台来模拟激光导引头和激光目标模拟器相对角位置和角速度关系，测试结构简单，试验产品安装方便；

(2)五轴转台的三轴台体与二轴台体的中心采用共轴设计，可以模拟大范围角运动，保证了测试的有效性，可以覆盖各项测试内容；

(3)实时仿真计算机的加入，可以编写自动测试程序，只要点击开始就可以自动完成各项测试内容，单人可以完成，缩短了测试时间，提高了测试效率；

(4)整个测试系统都是实时的，它可以用来测试激光导引头的延迟特性、跟踪特性等与时间相关的动态性能，为导引头数学模型建立提供了依据。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，由实时仿真计算机、五轴转台、工装1、工装2、激光目标模拟器、激光程控器、测试电缆、连接电缆1、连接电缆2、光纤和参试产品即激光导引头组成。

五轴转台包括控制柜、二轴目标转台台体和三轴仿真转台台体。三轴仿真转台台体嵌套在二轴目标转台台体内部，二轴目标转台台体为立式U-U倒挂结构形式，其中转台外轴为偏航轴，内轴为俯仰轴，偏航轴系基座与支架联接。三轴仿真转台台体采用立式U-O-O结构形式，其中转台外轴为偏航轴，中轴为俯仰轴，内轴为滚动轴，从而使五轴转台构成空间五个自由度，其中三轴仿真转台台体主要性能指标有：

1)转角范围：内框±150°，中框±90°，外框±90°；

2)最小角速度：0.001/s；

3)最大角速度：内框1000/s，中框300/s，外框300/s；

4)最大角加速度：内框4000/s2，中框3000/s2，外框2000/s2；

5)双十带宽：内框≥12Hz，中框≥10Hz，外框≥8Hz；

二轴目标转台台体主要性能指标有：

1)转角范围：内框±100°，外框±50°；

2)最小角速度：0.001/s；

3)最大角速度：内框120/s，外框120/s；

4)最大角加速度：内框350/s2，外框350/s2；

5)双十带宽：内框≥4Hz，外框≥4Hz；

实时仿真计算机基于RTX实时系统构建，设计的最小仿真周期为1ms，具备VMIC实时光纤口、RS232/422串口，采用C语言进行自动测试程序的开发。激光目标模拟器和激光程控器共同来完成目标的模拟，其主要性能指标为：

1)激光波长：1.064um；

2)频率：10Hz～20Hz可调，并可外接触发源触发(外接触发源频率范围9Hz～21Hz)；

3)出光能量密度：≥70fj/cm2；

4)最大连续工作时间：≥4小时(在散热情况下)；

本发明的工作过程：

首先，激光导引头通过工装1安装在五轴转台的三轴仿真转台台体上，激光目标模拟器通过工装2安装在五轴转台的二轴目标转台台体上，五轴转台的控制柜通过光纤与实时仿真计算机的光纤口相连，激光导引头通过测试电缆与实时仿真机串口1相连，激光程控器通过连接电缆1与实时仿真计算机的串口2相连，通过连接电缆2与激光目标模拟器相连。

其次，五轴转台上电，进行寻零，实时仿真计算机、激光程控器、激光目标模拟器、激光导引头上电，准备开始测试；

然后，在实时仿真计算机上运行自动测试程序开始激光导引头的性能自动测试，其中可以选择某一项或者多项或者全部测试项进行测试，测试人员只需在旁边观察导引头返回的测试数据是否异常；

最后测试结束，分析、整理和存储测试数据。

实施例2：

一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试方法，包括：

步骤S100：实时仿真计算机运行自动测试程序中的测试项目，计算出激光导引头和激光目标模拟器的相对运动位置，并将转台信息发送给五轴转台的控制柜，并同时发送程控信息至激光程控器；

步骤S200：五轴转台的控制柜根据接收的转台信息驱动五轴转台上中心共轴的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动；激光程控器根据接收的程控信息控制激光目标模拟器产生激光信号；

步骤S300：激光导引头接收并跟踪激光信号，将产生的导引头跟踪信息传回实时仿真计算机；

步骤S400：实时仿真计算机显示并存储测试的数据。

结合图2所示，具体执行步骤如下：

步骤A：测试系统初始化，包括五轴转台初始化、预置，激光导引头上电、自检、启动跟踪，激光程控器初始化；

步骤B：进行测试项目的选择，根据需求可以进行单项、多项或者全部项目测试，一般激光导引头的动态性能测试项目包括：预置角度稳定时间、预置角达位精度、隔离度、最大跟踪角速度、框架角、灵敏度及动态范围、角速度精度、视场角、噪声幅值、角速度匀速运动跟踪、角速度变速度跟踪等测试项目。如果选择的测试项目无效或者全部测试项都完成，就结束程序；

步骤C：在每一个仿真周期内，自动测试程序根据测试项计算出激光导引头和激光目标模拟器角度信息，并转化成转台信息发送给控制柜，控制柜驱动五轴转台的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动，同时实时仿真计算机发送程控信息给激光程控器，激光程控器接收到信息后发送控制信息给激光目标模拟器，激光目标模拟器产生相应的激光信号。激光导引头搜索、识别、跟踪激光信号，产生导引头跟踪信息，并反馈给实时仿真计算机。实时仿真计算机收到导引头跟踪信息后，进行实时显示，并把数据存储起来。

步骤D：进行测试项是否结束判断，如果结束，就返回步骤B，如果没有结束就返回步骤C，开始下一周期的循环，如此完成整个测试系统的闭环。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，其特征在于，包括实时仿真计算机、激光导引头、五轴转台、激光目标模拟器和激光程控器，其中：

所述五轴转台包括中心共轴的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体，所述激光导引头安装在所述三轴仿真转台台体上，所述激光目标模拟器安装在所述二轴目标转台台体，所述实时仿真计算机与五轴转台的控制柜、激光导引头以及所述激光程控器通信连接，激光程控器与激光目标模拟器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，其特征在于，所述实时仿真计算机通过光纤口与所述五轴转台的控制柜连接。

3.根据权利要求1所述的一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试系统，其特征在于，所述实时仿真计算机与所述激光程控器、激光导引头通过串口连接。

4.一种末制导弹的激光导引头动态性能自动测试方法，其特征在于，包括：

步骤S100：实时仿真计算机运行自动测试程序中的测试项目，计算出激光导引头和激光目标模拟器的相对运动位置，并将转台信息发送给五轴转台的控制柜，并同时发送程控信息至激光程控器；

步骤S200：五轴转台的控制柜根据接收的转台信息驱动五轴转台上中心共轴的三轴仿真转台台体和二轴目标转台台体转动；激光程控器根据接收的程控信息控制激光目标模拟器产生激光信号；

步骤S300：激光导引头接收并跟踪激光信号，将产生的导引头跟踪信息传回实时仿真计算机；

步骤S400：实时仿真计算机显示并存储测试的数据。