CN110989654B - 一种仿真红外目标场景跟随控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿真红外目标场景跟随控制方法及系统，包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、红外波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；具备模拟红外目标场景在被试品搜索、搜索转跟踪、跟踪等状态下的全方位的快速跟随模拟的功能，不仅可以满足导引头红外系统的跟踪测试需求，还可以满足导引头在实验室内仿真从发射到击毁过程中的全状态的红外目标场景快速跟随的控制需求。
Description
技术领域
本发明涉及红外目标场景跟随技术领域，具体涉及一种仿真红外目标场景跟随控制方法及系统。
背景技术
雷达/红外双模复合寻的制导体制中，雷达和红外的复合可以发挥各自优势，实施远距离用射频制导攻击，近区自动转换为红外寻的探测识别，使导弹具有作用距离远、制导精度高、抗干扰能力强的优点，为了研制和开发高性能的射频/红外双模复合寻的制导系统，验证双模复合导引头的有效作战性能，缩短研制周期，就需要进行大量复杂的复合半实物仿真试验。复合仿真系统即是为此而建立，来完成复合仿真任务。
在复合仿真系统中，复合被试品架设于三轴转台上，由三轴转台实现被试品载体运动平台特性的模拟，同时，三轴转台外配置红外伺服转台(两轴转台)，红外伺服转台上安装红外景象仿真模拟器以及波束合成装置，实现红外目标及场景的空间位置实时变化。
目前的红外场景模拟过程注重于被试品在跟踪模式下的动态模拟过程，并没有考虑到被试品和红外场景之间的同步性和红外图像的一致性，并不能逼真反映被试品所处环境的红外特征，会引起红外图像的抖动和投射图像的黑边问题，影响被试品的目标识别能力，不能测试出被试品的实际能力，所以现有复合仿真系统没有很好的对复合导引头在逼真环境下的红外特征的适应能力进行测试，在红外特征模拟过程中缺少搜索、搜索转跟踪等被试品工作状态的详细测试指标验证，存在一定的测试风险，需要进一步完善红外场景模拟方法。
现有被试品的伺服角度反馈传输数据率一般是固定的，提高被试品的伺服角度传输数据率可以更加准确的反应被试品所处环境的红外特征，但带来成本高的问题，并且目前数据率提高技术还不成熟；
红外场景转台的设计动态指标可能会低于被试品的伺服动态指标，红外场景转台如果提高指标会带来高额的成本增加和使用的不可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种仿真红外目标场景跟随控制方法及系统，无需提高被试品的伺服角度传输数据率以及红外场景转台的动态指标，解决了现有仿真试验中红外场景模拟时引起的场景抖动和视景黑边的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：包括：
对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到红外伺服角度控制数据；
对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息；实时红外伺服角度控制信息用于控制两轴红外伺服转台转动；
对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，红外目标场景控制信息用于对模拟的红外目标场景图像进行实时控制，红外目标场景图像用于反射给被试产品进行目标跟踪仿真试验。
前述的一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息，具体为：
计算出当前被试品伺服的控制角度、运动速度、加速度以及角度运动范围，根据配置文件中预设的提前控制角度系数乘以控制角度再乘以运动速度得到实际需要提前控制的角度，再根据运动范围值和加速度方向确定控制值的符号，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，得到实时红外伺服角度控制信息。
前述的一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，具体为：
利用目标位置信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵(极坐标系转换成直角坐标系)的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
红外目标场景控制信息包括红外场景北天东坐标系中目标以及场景相对坐标系原点的位置信息。
一种仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、红外波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、红外目标场景模拟生成器、两轴红外伺服控制单元、目标场景随动控制计算机相连；
被试产品红外伺服扫描角度实时采集器用于实时采集被测产品内部的红外伺服扫描角度，并发送到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机用于对红外伺服扫描角度进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，并将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
两轴红外伺服控制单元用于接收红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外波束合成器转动；
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；
红外波束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，供被试品进行目标搜索识别。
前述的一种仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡。
一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、阵列辐射天线、红外/射频波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集单元、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、目标场景随动控制计算机、两轴红外伺服控制单元相连；
被试产品红外伺服扫描角度实时采集器用于实时采集被测产品内部的红外伺服扫描角度，并发送到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机用于对红外伺服扫描角度进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，并将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
两轴红外伺服控制单元用于接收红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外/射频波束合成器转动；
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外/射频波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；
射频目标生成器用于通过红外目标场景模拟生成器传送的目标特征信息和目标位置信息产生射频目标信号，通过阵列辐射天线辐射给红外/射频波束合成器；
红外/射频波束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，将射频目标信号无损耗发送给被试品进行目标搜索识别。
前述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：目标场景随动控制计算机用于对红外伺服扫描角度进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，具体为：
对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到红外伺服角度控制数据；对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息；对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息。
前述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息，具体为：
计算出当前被试品伺服的控制角度、运动速度、加速度以及角度运动范围，根据配置文件中预设的提前控制角度系数乘以控制角度再乘以运动速度得到实际需要提前控制的角度，再根据运动范围值和加速度方向确定控制角度值的符号，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，得到实时红外伺服角度控制信息。
前述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，具体为：
利用目标位置信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵(极坐标系转换到直角坐标系)的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
红外目标场景控制信息包括红外场景北天东坐标系中目标以及场景相对坐标系原点的位置信息。
前述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡。
本发明所达到的有益效果：
通过对被试品伺服角度进行插值滤波相关处理，并且针对被试品伺服角度采集滞后的因素进行提前角度控制处理，可调系数的去黑边处理，可以保证红外场景能够稳定和可靠地复现所模拟的场景目标；
本发明不需要提高被试品的伺服角度传输数据率，对红外场景转台的指标要求可以放宽要求。
附图说明
图1本发明实施例中的一种系统组成框图；
具体实施方式
为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。
实施例1：
一种仿真红外目标场景跟随控制系统，包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、红外波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、红外目标场景模拟生成器、两轴红外伺服控制单元、目标场景随动控制计算机相连，用于硬件同步控制；
被试产品被架在三维电动伺服转台上，被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡，用于实时采集被测产品如导引头内部的红外伺服扫描角度以及当前被试品工作状态(包括搜索、搜索转跟踪、锁定、跟踪等状态)，通过实时反射内存网络将其发送到目标场景随动控制计算机，作为目标场景控制计算的输入；目标场景随动控制计算机对红外伺服扫描角度以及两轴红外伺服控制单元发送的实时角度信息进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，并通过反射内存网络将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
高速串口板卡可以采用国产高速串口卡CP-118I，串口速率能达到1.8Mbps，能够自定义串口速率，实时采集伺服数据，保证随动数据来源的实时性；
两轴红外伺服控制单元用于接收通过反射内存网络发送的红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外波束合成器转动，同时将本单元(两轴红外伺服控制单元)的实时位置发送给目标场景随动控制计算机，其中伺服控制通过硬件同步控制，同步触发来源是硬件同步单元。反射内存网络采用光纤反射内存网卡布网，采用星形结构，保证每个设备都能够互通互联，实时速率能够达到50MB/S，可以采用GE的VMIC5565高速光纤反射内存网板卡，降低网络传输延时。以太网采用高速千兆以太网络，保证网络的实时性。
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；采用高性能三维场景计算软件预先加载目标和场景的三维模型，在仿真过程中实时接收从反射内存网络发送过来的红外目标场景控制信息进行红外目标场景图像的实时切换控制，生成红外目标场景图像信号发送给红外波束合成器。
红外束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，供被试品进行目标搜索识别。
红外波束合成器包括表面镀有红外反射层的聚酰亚胺薄膜、面型调整机构和薄膜固定支撑结构，表面镀有红外反射层的聚酰亚胺薄膜作为柔性平面薄膜反射镜，对中波红外波段具有一定反射率。
硬件同步单元用于产生系统需要的同步脉冲和定时节拍脉冲，硬件同步单元的同步脉冲信号通过同步控制线连接到控制计算机的同步输入连接口上，提供高精度定时以及同步脉冲信号。硬件同步单元采用同步脉冲板，使用国产高性能同步脉冲板，能够产生精度为10ns的同步脉冲，同步周期可设，同步信号采用差分对信号传输，保证信号的稳定可靠。
通过硬件同步单元将同步信号同时传输到各个控制单元(包括被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景生成器以及目标场景随动控制计算机)，被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器根据同步控制信号实时采集被试品红外伺服角度信息，两轴红外伺服控制单元根据同步控制信息实时控制两轴红外伺服转台，红外目标场景生成器根据同步控制信号实时控制红外场景图像信号，目标场景随动控制计算机根据同步控制信号实时计算各控制角度信息。
目标场景随动控制计算机通过光纤反射内存网接收被试产品(如导引头)红外伺服扫描角度实时采集器输出的被试产品内的红外伺服角度信息，同时接收两轴红外伺服控制单元的当前实时角度信息，通过对接收到的被试产品红外伺服角度和两轴红外伺服控制单元的当前实时角度进行处理后得到实时的两轴红外伺服控制角度信息和红外目标场景位置控制信息。
一种仿真红外目标场景跟随控制方法，包括步骤：
步骤一，对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到当前实时红外伺服角度控制数据；
具体过程为：
步骤1，对被试产品红外伺服扫描角度进行线性插值，得到插值后的实时红外伺服角度数据；
被测导引头红外伺服扫描角度为两轴红外伺服控制单元需要控制到的角度，但是采集的被测导引头红外伺服扫描角度数据采样周期为20ms以上，而实际控制两轴红外伺服控制角度控制周期为1ms，所以需要对采集到的被测导引头红外伺服角度数据进行插值；
步骤2，对插值后的红外伺服角度数据进行滤波处理得到滤波后的实时红外伺服角度数据，使用αβγ滤波器，对数据进行滤波处理后得到滤波后的实时红外伺服角度数据；插值后需要对采集的数据进行数据滤波处理，否则得到的数据会引起两轴红外伺服转台控制抖动；
步骤二，对实时红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到两轴红外伺服控制单元的实时红外伺服角度控制信息；
步骤1，对插值滤波后的实时红外伺服角度控制数据，再进行去黑边处理，其中去黑边处理主要方法是利用多次接收到的数据推算出的速度、加速度、运动范围信息、以及预设的提前控制角度系数计算出伺服控制提前量以及伺服控制的运动方向，来保证红外图像的准确投影。
去黑边处理主要针对红外图像投影到被试品红外接收视窗时角度未对准的现象进行处理，首先利用多次接收到的角度信息和接收信息的采集周期计算出当前被试品伺服的运动速度，然后再根据控制计算机配置文件中预设的提前控制角度系数乘以运动速度得到两轴红外伺服控制单元实际需要提前控制的角度值，再根据运动范围值和加速度方向确定控制角度值的符号，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，，得到实际两轴红外伺服控制单元需要控制的角度，使红外图像和被试品的接收视窗准确对准，得到完整图像。
步骤2，将去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据通过光纤反射内存网络发送给两轴红外伺服控制单元，通过硬件同步触发控制两轴红外伺服转台转动。
步骤三，对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，红外目标场景控制信息用于对模拟的红外目标场景图像进行实时控制，红外目标场景图像用于输出到红外波束合成器进而反射给被试产品进行目标跟踪，从而进行仿真试验。具体包括：
步骤1，通过当前去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据以及通过光纤反射内存网从仿真系统中接收到的当前目标运动信息，运动信息包括当前目标距离、当前目标方位、当前目标俯仰和当前目标速度，进行目标特性叠加处理，目标特性叠加处理是利用目标运动信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵(即极坐标转换到直角坐标系)的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
系统工作过程如下：
被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器采集被测设备(如导引头)的当前帧的红外伺服扫描角度信息，通过高速网络通道上传到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机将得到的红外伺服扫描角度信息，进行插值处理，得到1ms节拍的实时角度信息，然后在通过αβγ滤波器进行滤波处理，得到实时红外伺服角度信息；
目标场景随动控制计算机根据实时红外伺服角度信息，通过去黑边处理后，得到两轴红外伺服控制器的实时红外伺服角度控制信息；
目标场景随动控制计算机通过将目标运动信息和红外伺服角度控制信息进行融合处理得到红外目标场景控制信息；
通过硬件同步单元将同步信号同时传输到各个控制单元(包括被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景生成器以及目标场景随动控制计算机)，被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器根据同步控制信号实时采集被试品红外伺服角度信息，两轴红外伺服控制单元根据同步控制信息实时控制两轴红外伺服转台，红外目标场景生成器根据同步控制信号实时控制红外场景图像信号，目标场景随动控制计算机根据同步控制信号实时计算各控制角度信息，得到稳定的随动红外图像输出到红外波束合成器；被试导引头通过红外接收设备最终接收到稳定的红外图像，完成仿真试验。
实施例2：
一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、阵列辐射天线、红外/射频波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、目标场景随动控制计算机、两轴红外伺服控制单元相连，用于硬件同步控制；
被试产品被架在三维电动伺服转台上，被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡，用于实时采集被测产品如导引头内部的红外伺服扫描角度以及当前被试品工作状态(包括搜索、搜索转跟踪、锁定、跟踪等状态)，通过实时反射内存网络将其发送到目标场景随动控制计算机，作为目标场景控制计算的输入；目标场景随动控制计算机对红外伺服扫描角度以及两轴红外伺服控制单元发送的实时角度信息进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，并通过反射内存网络将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
高速串口板卡可以采用国产高速串口卡CP-118I，串口速率能达到1.8Mbps，能够自定义串口速率，实时采集伺服数据，保证随动数据来源的实时性；
两轴红外伺服控制单元用于接收通过反射内存网络发送的红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外/射频波束合成器转动，同时将本单元(两轴红外伺服控制单元)的实时位置发送给目标场景随动控制计算机，其中伺服控制通过硬件同步控制，同步触发来源是硬件同步单元。反射内存网络采用光纤反射内存网卡布网，采用星形结构，保证每个设备都能够互通互联，实时速率能够达到50MB/S，可以采用GE的VMIC5565高速光纤反射内存网板卡，降低网络传输延时。以太网采用高速千兆以太网络，保证网络的实时性。
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外/射频波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；采用高性能三维场景计算软件预先加载目标和场景的三维模型，在仿真过程中实时接收从反射内存网络发送过来的红外目标场景控制信息进行红外目标场景图像的实时切换控制，生成红外目标场景图像信号发送给红外/射频波束合成器。
射频目标生成器用于通过红外目标场景模拟生成器传送的目标特征信息和目标位置信息产生射频目标信号，通过阵列辐射天线辐射给红外/射频波束合成器；
红外/射频波束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，同时射频目标信号能够无损耗通过合成器，供被试品进行目标搜索识别。
红外/射频波束合成器采用聚酰亚胺薄膜、面型调整机构和薄膜固定支撑结构组成，聚酰亚胺薄膜表面镀红外反射层，为柔性平面薄膜反射镜，对中波红外波段具有一定反射率，对射频信号的穿透损耗非常低。
硬件同步单元用于产生系统需要的同步脉冲和定时节拍脉冲，硬件同步单元的同步脉冲信号通过同步控制线连接到控制计算机的同步输入连接口上，提供高精度定时以及同步脉冲信号。硬件同步单元采用同步脉冲板，使用国产高性能同步脉冲板，能够产生精度为10ns的同步脉冲，同步周期可设，同步信号采用差分对信号传输，保证信号的稳定可靠。
目标场景随动控制计算机通过光纤反射内存网接收被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器输出的红外伺服角度信息同时接收两轴红外伺服控制单元的当前实时角度信息，通过对接收到的导引头红外伺服角度和红外伺服当前角度进行处理后得到实时的两轴红外伺服控制角度信息和红外目标场景位置控制信息。
一种复合仿真红外目标场景跟随控制方法，包括步骤：
步骤一，对被测导引头的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到当前实时红外伺服角度控制数据；
具体过程为：
步骤1，对被测导引头红外伺服扫描角度进行线性插值，得到插值后的实时红外伺服角度数据；
被测导引头红外伺服扫描角度为两轴红外伺服控制器需要控制到的角度，但是采集的被测导引头红外伺服扫描角度数据采样周期为20ms以上，而实际控制两轴红外伺服控制角度控制周期为1ms，所以需要对采集到的被测导引头红外伺服角度数据进行插值；
步骤2，对插值后的红外伺服角度数据进行滤波处理得到滤波后的实时红外伺服角度数据，使用αβγ滤波器，对数据进行滤波处理后得到滤波后的实时红外伺服角度数据；插值后需要对采集的数据进行数据滤波处理，否则得到的数据会引起两轴红外伺服转台控制抖动；
步骤二，对实时红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到两轴红外伺服控制单元的实时红外伺服角度控制数据；
步骤1，对插值滤波后的实时红外伺服角度控制数据，再进行去黑边处理，其中去黑边处理主要方法是利用多次接收到的数据推算出的速度、加速度、运动范围信息、以及预设的提前控制角度系数计算出伺服控制提前量以及伺服控制的运动方向，来保证红外图像的准确投影。
去黑边处理主要针对红外图像投影到被试品红外接收视窗时角度未对准的现象进行处理，首先利用多次接收到的角度信息和接收信息的采集周期计算出当前被试品伺服的运动速度，然后再根据控制计算机配置文件中预设的提前控制角度系数乘以运动速度得到两轴红外伺服控制单元实际需要提前控制的角度值，再根据运动范围值和加速度方向确定控制值的符号，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，得到实际两轴红外伺服控制单元需要控制的角度，使红外图像和被试品的接收视窗准确对准，得到完整图像。
步骤2，将去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据通过光纤反射内存网络发送给两轴红外伺服控制单元，通过硬件同步触发控制两轴红外伺服转台转动。
步骤三，对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，红外目标场景控制信息用于对模拟的红外目标场景图像进行实时控制，红外目标场景图像用于输出到红外/射频波束合成器进而反射给被试产品进行目标跟踪，从而进行仿真试验。具体包括：
步骤1，通过当前去黑边处理后的实时红外伺服角度控制数据以及通过光纤反射内存网从仿真系统中接收到的当前目标运动信息，运动信息包括当前目标距离、当前目标方位、当前目标俯仰和当前目标速度，进行目标特性叠加处理，目标特性叠加处理主要是利用目标位置信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
步骤四，射频目标生成器产生射频目标信号，通过光纤发射内存网接收仿真系统传送过来的目标特征信息和目标位置信息，进行处理后控制射频目标生成器进行目标信号生成，并通过阵列天线辐射到转台处，通过红外/射频波束合成器到达被试品，进行复合仿真试验。
系统工作过程如下：
被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器采集被测设备(如导引头)的当前帧的红外伺服扫描角度信息，通过高速网络通道上传到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机将得到的红外伺服扫描角度信息，进行插值处理，得到1ms节拍的实时角度信息，然后在通过αβγ滤波器进行滤波处理，得到稳定的红外伺服角度信息；
目标场景随动控制计算机根据之前得到的稳定的红外伺服角度信息，通过去黑边处理后，得到两轴红外伺服控制器的实时红外伺服角度控制信息；
目标场景随动控制计算机通过将目标运动信息和红外伺服角度控制信息进行融合处理得到红外目标场景位置信息；
射频目标生成器通过光纤反射内存网接收射频目标特征信息和射频目标位置信息，通过解算后得到控制信息，通过控制射频目标生成器生成目标射频信号输出到红外/射频波束合成器。
通过硬件同步单元把同步信号同时传输到各个控制单元(包括被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景生成器以及目标场景随动控制计算机、射频目标生成器)，被测导引头红外伺服扫描角度实时采集器根据同步控制信号实时采集被试品红外伺服角度信息，两轴红外伺服控制单元根据同步控制信息实时控制两轴红外伺服转台，红外目标场景生成器根据同步控制信号实时控制红外场景图像信号，目标场景随动控制计算机根据同步控制信号实时计算各控制角度信息，得到稳定的随动红外图像输出到红外/射频波束合成器；射频目标生成器根据同步控制信息实时生成目标射频信号；被试导引头最终接收到稳定的红外图像和射频目标信号，完成复合仿真试验。
本发明具备模拟红外目标场景在被试品搜索、搜索转跟踪、跟踪等状态下的全方位的快速跟随模拟的功能，通过对被试品低速采样率的数据进行插值滤波处理后得到高速率的控制数据，对跟随过程中容易出现的红外场景黑边现象进行提前控制处理，不仅可以满足复合导引头红外系统的跟踪测试需求，还可以满足导引头在实验室内仿真从发射到击毁过程中的全状态的红外目标场景快速跟随的控制需求，适用于复合导引头的红外测试、复合导引头的全流程仿真、复合导引头出厂性能检验等领域，可以满足被试复合导引头系统的外场实战摸底训练，克服了复合仿真中红外和射频之间的相互影响，在复合仿真领域具有很高的实际工程应用价值，市场前景极为广阔。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：包括：
对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到红外伺服角度控制数据；
对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息；实时红外伺服角度控制信息用于控制两轴红外伺服转台转动；
对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，红外目标场景控制信息用于对模拟的红外目标场景图像进行实时控制，红外目标场景图像用于反射给被试产品进行目标跟踪仿真试验。
2.根据权利要求1所述的一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息，具体为：
计算出当前被试品伺服的运动速度，根据配置文件中预设的提前控制角度系数乘以运动速度得到实际需要提前控制的角度，并根据加速度和角度运动范围判断控制角度的符号后，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，得到实时红外伺服角度控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种仿真红外目标场景跟随控制方法，其特征在于：对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，具体为：
利用目标位置信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
红外目标场景控制信息包括红外场景北天东坐标系中目标以及场景相对坐标系原点的位置信息。
4.一种仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、红外波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、红外目标场景模拟生成器、两轴红外伺服控制单元、目标场景随动控制计算机相连；
被试产品红外伺服扫描角度实时采集器用于实时采集被测产品内部的红外伺服扫描角度，并发送到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机用于对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到红外伺服角度控制数据；
对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息；实时红外伺服角度控制信息用于控制两轴红外伺服转台转动；对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，并将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
两轴红外伺服控制单元用于接收红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外波束合成器转动；
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；
红外波束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，供被试品进行目标搜索识别。
5.根据权利要求4所述的一种仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡。
6.一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：包括被试产品红外伺服扫描角度实时采集器、两轴红外伺服控制单元、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、阵列辐射天线、红外/射频波束合成器、硬件同步单元和目标场景随动控制计算机；硬件同步单元分别与被试产品红外伺服扫描角度实时采集单元、红外目标场景模拟生成器、射频目标生成器、目标场景随动控制计算机、两轴红外伺服控制单元相连；
被试产品红外伺服扫描角度实时采集器用于实时采集被测产品内部的红外伺服扫描角度，并发送到目标场景随动控制计算机；
目标场景随动控制计算机用于对红外伺服扫描角度进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，并将红外伺服角度控制信息发送给两轴红外伺服控制单元，将红外目标场景控制信息发送给红外目标场景模拟生成器；
两轴红外伺服控制单元用于接收红外伺服角度控制信息并根据红外伺服角度控制信息控制两轴红外伺服转台转动进而控制架设在两轴红外伺服转台上的红外/射频波束合成器转动；
红外目标场景模拟生成器用于模拟生成红外目标场景图像并发送给红外/射频波束合成器，根据红外目标场景控制信息实时切换控制红外目标场景图像；
射频目标生成器用于通过红外目标场景模拟生成器传送的目标特征信息和目标位置信息产生射频目标信号，通过阵列辐射天线辐射给红外/射频波束合成器；
红外/射频波束合成器用于接收红外目标场景图像信号，将其反射给被试品红外探测系统，将射频目标信号无损耗发送给被试品进行目标搜索识别；
目标场景随动控制计算机用于对红外伺服扫描角度进行处理得到红外伺服角度控制信息以及红外目标场景控制信息，具体为：
对被试产品的红外伺服角度数据进行插值滤波处理后，得到红外伺服角度控制数据；对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息；对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息。
7.根据权利要求6所述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：对红外伺服角度控制数据进行去黑边处理得到实时红外伺服角度控制信息，具体为：
计算出当前被试品伺服的运动速度，根据配置文件中预设的提前控制角度量乘以运动速度得到实际需要提前控制的角度，加上当前插值滤波后得到的红外伺服角度，得到实时红外伺服角度控制信息。
8.根据权利要求6所述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：对去黑边处理后的实时红外伺服角度控制信息进行目标运动特性叠加处理得到红外目标场景控制信息，具体为：
利用目标位置信息和两轴红外伺服转台的相对位置关系，通过空间坐标系转换矩阵的处理方法得到需要的红外场景坐标系中的红外目标场景控制信息；
红外目标场景控制信息包括红外场景北天东坐标系中目标以及场景相对坐标系原点的位置信息。
9.根据权利要求6所述的一种复合仿真红外目标场景跟随控制系统，其特征在于：被试产品红外伺服扫描角度实时采集器为高速串口板卡。
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