CN110230951A - 带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，所述模拟设备包括分色镜部件、投影光学系统、合束镜部件、多波段红外目标源、回波激光模拟系统、导引头激光位置测量系统和光轴指示装置。本发明的红外/激光一体化目标模拟设备主要包括以下功能：为红外导引/激光测距复合制导导引头提供红外目标源，测试其探测性能；为红外导引/激光测距复合制导导引头提供回波激光模拟，测试其测距性能；通过采集导引头发出的激光光斑并计算其质心，测试其在震动条件下的跟踪性能；提供光轴指示装置，为测试开始时的对准提供基准。本发明具有便捷、紧凑便携、仿真真实度高、使用范围大的优点。

Description

带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备

技术领域

本发明属于半实物仿真领域，涉及一种目标模拟设备，具体涉及一种可以测试红外导引/激光测距复合制导导引头探测性能、测距性能、跟踪性能的红外/激光一体化目标模拟设备。

背景技术

从世界军事局势的发展来看，未来战争是高技术条件下的局部战争，它要求武器装备能适应复杂的战场、恶劣的气候，有较强的抗干扰、反隐身能力，有很高的目标识别率和探测精度。

在各种探测技术中，红外成像寻的探测有明显的优势。其环境适应性优于可见光，尤其在夜间和恶劣气候等条件下；隐蔽性好，一般都是被动接受目标的信号，比雷达探测安全且保密性强，不易被干扰；相比雷达，红外的波长较短，可得到具有很高分辨率的目标图像，更适宜于进行命中点选择；由于依靠目标和背景之间的温差和辐射率差形成的红外辐射特性进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外成像系统的体积小，功耗低。但红外成像寻的探测也有一定的缺点，它只能获取红外目标的形状信息、位置信息，但无法得到目标的距离信息。红外导引/激光测距探测系统通过增加一个与红外成像探测系统同光轴的激光测距系统构成测距成像系统，实现弹目距离信息的探测，又兼具红外成像的优点。

红外导引/激光测距复合制导导引头的性能测试，是其研制过程中的重要环节。据国外资料的不完全统计，采用半实物仿真测试技术可以使导弹飞行试验的次数减少30～50%，研制经费节省10～40%，研制周期缩短30～40%。因此，研制能够模拟不同形状、不同大小、不同距离的红外目标，能够测试导引头探测性能、测距性能、跟踪性能的红外/激光一体化目标模拟设备对红外导引/激光测距复合制导导引头的研制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为红外导引/激光测距复合制导导引头的半实物仿真测试提供一种带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备。该模拟设备具有便捷、紧凑便携、仿真真实度高、使用范围大的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，包括分色镜部件、投影光学系统、合束镜部件、多波段红外目标源、回波激光模拟系统、导引头激光位置测量系统和光轴指示装置，其中：

所述多波段红外目标源和回波激光模拟系统置于投影光学系统的焦面处；

所述多波段红外目标源发出的红外辐射经合束镜部件反射后由投影光学系统准直，再经分色镜部件反射后照射到导引头处，模拟红外目标，供导引头观测，测试导引头的探测性能；

所述回波激光模拟系统接收导引头发出的激光，经过精确的时间延时后发出回波模拟激光，经合束镜部件透射后与红外辐射共光路出射，经分色镜部件反射后照射到导引头处，模拟回波激光目标，供导引头观测，测试导引头的测距性能；

所述导引头激光位置测量系统的光轴与红外模拟目标、回波激光的光轴重合，导引头发出激光，经分色镜部件透射被导引头激光位置测量系统接收，经计算后获取导引头发出的激光与导引头激光位置测量系统的光轴的夹角，测试导引头的跟踪性能；

所述光轴指示装置的光轴与红外模拟目标、回波激光、导引头激光位置测量系统的光轴重合。

本发明的红外/激光一体化目标模拟设备主要包括以下功能：

1、为红外导引/激光测距复合制导导引头提供红外目标源，测试其探测性能；

2、为红外导引/激光测距复合制导导引头提供回波激光模拟，测试其测距性能；

3、通过采集导引头发出的激光光斑并计算其质心，测试其在震动条件下的跟踪性能；

4、提供光轴指示装置，为测试开始时的对准提供基准。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、红外模拟目标和回波激光利用合束镜部件合束，由投影光学系统准直出射，能够有效的紧凑系统结构、减轻设备重量、节约成本、降低装调难度；

2、多波段红外目标源的温度和模拟目标大小方便可调，回波激光的模拟目标距离、模拟目标速度、激光光强方便可调，能够有效方便测试时的使用；

3、红外模拟目标、回波激光、导引头激光位置测量系统和光轴指示装置的光轴重合，能够为待测导引头提供更加接近真实情况的模拟目标，提高测试精度，方便测试人员的使用；

4、利用分色镜部件反射红外模拟目标和回波激光、透射导引头发出的激光，能够有效的扩大导引头激光位置测量系统的口径，当待测导引头在较大范围内运动时，导引头激光位置测量系统依旧能够正常测量。

附图说明

图1为本发明模拟设备的原理示意图；

图2是本发明模拟设备的立体图1；

图3是本发明模拟设备的立体图2；

图4是本发明模拟设备的剖视图1；

图5是本发明模拟设备的剖视图2；

图中：1-红外导引/激光测距复合制导导引头；2-光轴指示装置，201-半导体激光器，202-激光器底座；3-分色镜部件，301-分色镜筒，302-分色镜框，303-分色镜片，304-分色镜压块；4-导引头激光位置测量系统，401-测量系统镜筒底座，402-探测器，403-探测器转接件，404-探测器底板，405-衰减片底座，406-测量系统压圈组，407-测量系统镜片组，408-测量系统镜筒，409-衰减片压块，410-衰减片；5-回波激光模拟系统，501-光电探测器，502-平移台连接板，503-XY轴平移台，504-光纤法兰底板，505-光纤法兰；6-多波段红外目标源，601-靶标，602-黑体底座，603-黑体；7-合束镜部件，701-支撑板，702-合束镜，703-合束镜镜座；8-投影光学系统，801-卡式镜筒，802-次镜，803-主镜，804-主镜压圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，本发明提供的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备由光轴指示装置2、分色镜部件3、导引头激光位置测量系统4、回波激光模拟系统5、多波段红外目标源6、合束镜部件7和投影光学系统8组成。其中：多波段红外目标源6发出的红外辐射经过合束镜部件7反射后由投影光学系统8准直出射，为红外导引/激光测距复合制导导引头1提供一个无穷远的红外目标，测试其探测性能。导引头1发出激光束，经分色镜部件3透射，被导引头激光位置测量系统4接收，经软件计算得到红外导引/激光测距复合制导导引头1的光轴与导引头激光位置测量系统4的光轴夹角，测试其跟踪性能。同时，回波激光模拟系统5也会接收到红外导引/激光测距复合制导导引头1发出的激光，经过一段时间延时后，发出回波模拟激光，提供给红外导引/激光测距复合制导导引头1，测试其测距性能。光轴指示装置2的光轴与多波段红外目标源6的光轴、回波激光模拟系统5的光轴、导引头激光位置测量系统4的光轴重合，为测试开始时的对准提供基准，方便测试人员的使用。

如图2和图4所示，所述分色镜部件3包括分色镜筒301、分色镜框302、分色镜片303和分色镜压块304。分色镜片303采用K9玻璃磨制而成，朝向投影光学系统8的一侧镀分光膜，使其在1064nm处的透反比为1：1，并且尽可能多的反射红外辐射，朝向导引头激光位置测量系统4的一侧镀1064nm增透膜。这样能够保证多波段红外目标源6发出的红外辐射尽可能多的投射到待测导引头上，提高模拟精度，而回波激光模拟系统5发出的回波激光能够照射到待测导引头，待测导引头发出的激光能够被导引头激光位置测量系统4接收到。分色镜片303通过分色镜压块304固定在分色镜框302上，这样能够保证分色镜片303各处受力均匀，面型不变。分色镜框302通过螺丝钉固定在分色镜筒301上。

如图2和图4所示，所述投影光学系统8包括卡式镜筒801、次镜802、主镜803和主镜压圈804。投影光学系统8采用卡塞格林系统，其中主镜803为抛物面，次镜802为双曲面。两面镜子均为铝材加工，表面镀保护膜。反射式光学系统可以有效避免色差，适用于宽波段光学系统。卡式镜筒801外部为立方体，内部为圆柱状，次镜802通过螺钉直接固定在卡式镜筒801上，主镜803通过主镜压圈固定在卡式镜筒801上，有效保证系统在搬运后保持良好的成像质量。

如图2、图3和图4所示，所述导引头激光位置测量系统4包括测量系统镜筒底座401、探测器402、探测器转接件403、探测器底板404、衰减片底座405、测量系统压圈组406、测量系统镜片组407、测量系统镜筒408、衰减片压块409和衰减片410。测量系统镜片组407共三片，均由ZF6玻璃磨制而成，表面镀1064nm增透膜，其通过测量系统压圈组406固定在测量系统镜筒408内，测量系统镜筒408通过螺纹固定在测量系统镜筒底座401上。衰减片410由K9玻璃磨制而成，表面镀1064nm反射膜，防止探测器402被过强的激光损坏，其通过衰减片压块409固定在衰减片底座405上，衰减片底座405通过螺钉固定在测量系统镜筒底座401上。探测器402通过探测器转接件403固定在探测器底板404上，而探测器底板404则通过顶丝固定在衰减片底座405上，这样方便探测器在两个方向上的调整，获取更好的测量结果。

如图2和图3所示，所述回波激光模拟系统5包括光电探测器501、平移台连接板502、XY轴平移台503、光纤法兰底板504和光纤法兰505。当光电探测器501接收到红外导引/激光测距复合制导导引头1发出的激光后，将光信号转换成电信号传给激光器。激光器根据设定的目标距离、回波光强等信息发出激光，经光纤传输，最后经光纤法兰505耦合进入光路。光电探测器501方便轻巧，其位置可根据测试时的实际情况酌情确定。光纤法兰505通过光纤法兰底板504固定在XY轴平移台503上，这使得通过光纤法兰505耦合进入光路的回波激光能够在两个方向上调整入射位置，直至回波激光模拟系统5的光轴和多波段红外目标源6的光轴重合。XY轴平移台503通过平移台连接板502固定在合束镜部件7的支撑板701上。

如图3所示，所述多波段红外目标源6包括靶标601、黑体底座602和黑体603。靶标601有不同的开孔大小，用以模拟不同尺寸的红外目标，采用插拔的方式进行更换，通过黑体底座602侧面的手拧螺钉进行固定。经过调试，靶标601的开孔处精确位于投影光学系统8的焦面处，使得出射的红外辐射具有良好的平行性。黑体底座602承担固定黑体603的功能，同时又通过螺丝钉固定在合束镜镜座703上。

如图3所示，所述合束镜部件7包括支撑板701、合束镜702和合束镜镜座703。支撑板701与卡式镜筒801相连接，同时负责支撑合束镜镜座703和回波激光模拟系统5部分组件的作用。合束镜702采用K9玻璃作为原材料，上表面镀红外增反膜，承担反射黑体603发出的红外辐射、透射光纤法兰505耦合的回波激光的作用。合束镜702固定在合束镜镜座703上，调试完成后用顶丝固定，并在四个角上点硅胶，保证设备运输后保持良好的精度。

如图5所示，所述光轴指示装置2包括半导体激光器201和激光器底座202。半导体激光器201固定在激光器底座202内，激光器底座202固定在分色镜筒301的上内壁，其发出的激光经过分色镜筒301的开孔处出射，用以提供光轴指示。

Claims (10)

1.一种带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述模拟设备包括分色镜部件、投影光学系统、合束镜部件、多波段红外目标源、回波激光模拟系统、导引头激光位置测量系统和光轴指示装置，其中：

所述多波段红外目标源和回波激光模拟系统置于投影光学系统的焦面处；

所述多波段红外目标源发出的红外辐射经合束镜部件反射后由投影光学系统准直，再经分色镜部件反射后照射到导引头处，模拟红外目标，供导引头观测，测试导引头的探测性能；

所述回波激光模拟系统接收导引头发出的激光，经过精确的时间延时后发出回波模拟激光，经合束镜部件透射后与红外辐射共光路出射，经分色镜部件反射后照射到导引头处，模拟回波激光目标，供导引头观测，测试导引头的测距性能；

所述导引头激光位置测量系统的光轴与红外模拟目标、回波激光的光轴重合，导引头发出激光，经分色镜部件透射被导引头激光位置测量系统接收，经计算后获取导引头发出的激光与导引头激光位置测量系统的光轴的夹角，测试导引头的跟踪性能；

所述光轴指示装置的光轴与红外模拟目标、回波激光、导引头激光位置测量系统的光轴重合。

2.根据权利要求1所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述分色镜部件包括分色镜筒、分色镜框、分色镜片和分色镜压块，分色镜片通过分色镜压块固定在分色镜框上，分色镜框通过螺丝钉固定在分色镜筒上。

3.根据权利要求2所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述分色镜片采用K9玻璃磨制而成，朝向投影光学系统的一侧镀分光膜，朝向导引头激光位置测量系统的一侧镀1064nm增透膜。

4.根据权利要求1所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述投影光学系统包括卡式镜筒、次镜、主镜和主镜压圈，卡式镜筒外部为立方体，内部为圆柱状，次镜通过螺钉直接固定在卡式镜筒上，主镜通过主镜压圈固定在卡式镜筒上。

5.根据权利要求4所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述主镜为抛物面，次镜为双曲面；所述主镜和次镜均为铝材加工，表面镀保护膜。

6.根据权利要求1所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述导引头激光位置测量系统包括测量系统镜筒底座、探测器、探测器转接件、探测器底板、衰减片底座、测量系统压圈组、测量系统镜片组、测量系统镜筒、衰减片压块和衰减片，测量系统镜片组通过测量系统压圈组固定在测量系统镜筒内，测量系统镜筒通过螺纹固定在测量系统镜筒底座上，衰减片通过衰减片压块固定在衰减片底座上，衰减片底座通过螺钉固定在测量系统镜筒底座上，探测器通过探测器转接件固定在探测器底板上，探测器底板通过顶丝固定在衰减片底座上。

7.根据权利要求6所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述测量系统镜片组共三片，均由ZF6玻璃磨制而成，表面镀1064nm增透膜；所述衰减片由K9玻璃磨制而成，表面镀1064nm反射膜。

8.根据权利要求1所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述回波激光模拟系统包括光电探测器、平移台连接板、XY轴平移台、光纤法兰底板和光纤法兰，光纤法兰通过光纤法兰底板固定在XY轴平移台上，XY轴平移台通过平移台连接板固定在合束镜部件的支撑板上。

9.根据权利要求1所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述合束镜部件包括支撑板、合束镜和合束镜镜座，合束镜采用K9玻璃作为原材料，上表面镀红外增反膜。

10.根据权利要求2所述的带测量功能的红外/激光一体化目标模拟设备，其特征在于所述光轴指示装置包括半导体激光器和激光器底座，半导体激光器固定在激光器底座内，激光器底座固定在分色镜筒的上内壁，其发出的激光经过分色镜筒的开孔处出射，用以提供光轴指示。