CN112764012A - 一种光电吊舱跟踪模拟测试及系统 - Google Patents

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Abstract

一种光电吊舱跟踪模拟测试装置及系统，包括驱动电机、电机速度控制器、目标模拟器靶标以及目标模拟器靶标连接杆。驱动电机的旋转轴通过连接杆与目标模拟器靶标连接，用于带动目标模拟器靶标转动。电机速度控制器通过闭环控制驱动电机按给定速度进行旋转，并且旋转速度可设置。通过更换不同长度的连接杆，改变目标模拟器靶标与驱动电机旋转轴的距离，实现目标模拟器靶标运动速度的变化。目标模拟器靶标位于光电吊舱的跟踪视场内，用于被光电吊舱锁定并跟踪。本发明根据目标模拟器靶标旋转角速度、目标模拟器靶标旋转半径以及光电吊舱与目标模拟器靶标距离计算光电吊舱跟踪角速度，根据多次光电吊舱的跟踪脱靶量信息计算光电吊舱跟踪精度。

Description

一种光电吊舱跟踪模拟测试及系统
技术领域
本发明涉及机载光电技术领域，具体涉及一种光电吊舱跟踪模拟测试装置及系统。
背景技术
目前光电吊舱跟踪角速度和跟踪精度测量，主要在专用试验场地指定距离处架设目标，目标沿垂直于观测方向运动，光电吊舱能稳定跟踪锁定目标。通过光电吊舱与目标距离、目标移动速度、跟踪中心线与目标中心线偏差值计算跟踪角速度和跟踪精度。已有技术测量跟踪角速度和跟踪精度，对场地、天气要求严苛，需要大量的试验辅助设备和专业人员操作。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光电吊舱跟踪模拟测试装置及系统，具体方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种光电吊舱跟踪模拟测试装置，所述装置包括驱动电机、目标模拟器靶标以及目标模拟器靶标连接杆。所述驱动电机的旋转轴通过连接杆与所述目标模拟器靶标连接，用于带动所述目标模拟器靶标转动，所述目标模拟器靶标位于光电吊舱的跟踪视场内，所述光电吊舱用于锁定并跟踪目标模拟器靶标。
进一步地，所述装置还包括电机速度控制器，所述电机速度控制器与所述驱动电机电连接，用于控制所述驱动电机旋转轴的转动。
进一步地，所述电机速度控制器通过闭环控制驱动电机按设定速度进行旋转。
进一步地，所述电机速度控制器上设置有显示器，用于显示驱动电机的旋转角速度值。
进一步地，所述装置还包括底座，所述驱动电机以及电机速度控制器均安装于所述底座上。
进一步地，所述目标模拟器靶标为根据真实目标特性等效转换而成的目标模拟器靶标。
作为本发明的第二方面，提供一种光电吊舱跟踪模拟测试系统，所述系统包括光电吊舱跟踪角速度计算模块、光电吊舱跟踪精度计算模块以及如上述任一种所述的模拟测试系统。
所述光电吊舱跟踪角速度计算模块用于根据目标模拟器靶标旋转半径、目标模拟器靶标旋转角速度以及光电吊舱与目标模拟器靶标距离计算光电吊舱跟踪角速度。
所述光电吊舱跟踪精度计算模块用于根据多次光电吊舱的跟踪脱靶量信息计算光电吊舱跟踪精度。
进一步地，所述光电吊舱跟踪角速度计算模块计算光电吊舱跟踪角速度具体包括：
使目标模拟器标靶正常旋转工作，计算目标模拟器标靶运动线速度V1＝R·w1；
使光电吊舱锁定并跟踪目标模拟器标靶，计算目标模拟器标靶相对光电吊舱运动线速度V2＝L·W；
由靶标运动线速度相等得到V1＝V2，推导出公式一：R·w1＝L·W；
由公式一得到光电吊舱跟踪角速度W＝R·w1/L；
其中，R为目标模拟器靶标旋转半径，w1为目标模拟器靶标旋转角速度，L为光电吊舱与目标模拟器靶标距离，W为光电吊舱跟踪角速度。
进一步地，所述光电吊舱跟踪精度计算模块计算光电吊舱跟踪精度具体包括：
分别采集n次稳定跟踪过程中光电吊舱的跟踪脱靶量信息，记录每一次采集的跟踪脱靶量，通过每一次采集的跟踪脱靶量计算出光电吊舱跟踪精度，具体公式如下：
Figure BDA0002855345650000031
其中，μ为光电吊舱跟踪精度，单位为mrad，αi为第i次跟踪脱靶量，单位为像素，n为采集次数，β为当前跟踪视场下单个成像像素对应的角度值，单位为mrad/像素。
进一步地，所述i大于等于1000，小于等于5000。
本发明具有以下有益效果：
1、系统组成及操控简单，可任意更换场所使用，不受场地环境限制。
2、通用性强，通过适配合适的靶标类型、靶标旋转角速度、光电吊舱与靶标的距离，实现各种类型光电吊舱跟踪功能的指标测试。
3、适用范围广。兼顾红外以及可见光跟踪，靶标可以调整和更换。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种光电吊舱跟踪模拟测试装置示意图；
图2为本发明实施例提供的目标模拟器靶标的安装示意图；
图中：1、目标模拟器靶标，2、连接杆，3、驱动电机，4、底座，5、光电吊舱，6、电机速度控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所述，作为本发明的第一实施例，提供一种光电吊舱跟踪模拟测试装置，所述装置包括驱动电机3、目标模拟器靶标1以及目标模拟器靶标连接杆2。所述驱动电机3的旋转轴通过连接杆2与所述目标模拟器靶标1连接，用于带动所述目标模拟器靶标1转动。所述目标模拟器靶标1位于光电吊舱5的跟踪视场内，且目标模拟器靶标1运动面垂直于光电吊舱5的观测方向。所述光电吊舱5用于锁定并跟踪目标模拟器靶标1。
其中，可根据真实目标特性，如尺寸、形状、颜色、温差等特性等效转换为目标模拟器靶标1，如十字靶、四杆靶、圆型靶、红外热特性靶等。
其中，在一定电机旋转速度的情况下，通过更换不同长度的连接杆2，改变目标模拟器靶标1与驱动电机3旋转轴的距离，实现目标模拟器靶标1运动速度的变化。
其中，电机速度控制器6通过闭环控制驱动电机3按给定速度进行旋转，并且旋转速度可调节和设置，并可显示旋转速度值。
如图2所示，驱动电机3以及电机速度控制器6均通过螺钉固定安装于所述底座4上。
作为本发明的第二实施例，提供一种光电吊舱跟踪模拟测试系统，所述系统包括光电吊舱跟踪角速度计算模块、光电吊舱跟踪精度计算模块以及如上述任一种所述的模拟测试系统。
所述光电吊舱跟踪角速度计算模块用于根据目标模拟器靶标旋转半径、目标模拟器靶标旋转角速度以及光电吊舱5与目标模拟器靶标1距离计算光电吊舱跟踪角速度；
所述光电吊舱跟踪精度计算模块用于根据多次光电吊舱的跟踪脱靶量信息计算光电吊舱跟踪精度。
具体地，如图1所示，目标模拟器正常旋转工作，目标模拟器靶标运动线速度V1＝R·w1；
光电吊舱锁定并跟踪靶标，靶标相对光电吊舱运动线速度V2＝L·W；
由靶标运动线速度相等得到V1＝V2，推导出公式一：R·w1＝L·W；
光电吊舱跟踪角速度W＝R·w1/L；
其中，R为目标模拟器靶标旋转半径，w1为目标模拟器靶标旋转角速度，L为光电吊舱5与目标模拟器靶标1距离，W为光电吊舱跟踪角速度。
其中，目标模拟器靶标旋转半径R，可通过更换不同长度的连接杆2，改变靶标与驱动电机3旋转轴的距离，即改变目标模拟器靶标旋转半径；目标模拟器靶标旋转角速度w1，可通过驱动电机3以及电机速度控制器6实现靶标旋转角速度的设置与调节，并实时显示旋转角速度值；光电吊舱5与目标模拟器靶标1距离L，可通过试验场地大小进行任意设置，L应大于光电吊舱5最小清晰成像距离。
通过设置上述三个参数，目标模拟器靶标1平稳运转，且光电吊舱5能稳定跟踪目标模拟器靶标1两分钟以上，即可计算光电吊舱5当前跟踪角速度和跟踪精度。
使用计算机分别采集稳定跟踪过程中光电吊舱5的跟踪脱靶量信息α，可采集n次，记录数据，由此计算光电吊舱跟踪精度μ，具体公式如下：
Figure BDA0002855345650000051
其中，μ为光电吊舱跟踪精度，单位为mrad，αi为第i次跟踪脱靶量，单位为像素，n为采集次数，β为当前跟踪视场下单个成像像素对应的角度值，单位为mrad/像素。
本发明提供的一种光电吊舱跟踪模拟测试装置及系统，通过适配不同靶标类型、靶标旋转角速度、光电吊舱5与目标模拟器靶标1的距离，实现光电吊舱跟踪角速度和跟踪精度的测试。
该跟踪模拟测试装置操控简单、适用范围广、通用性强，不受场地环境限制，能准确测量跟踪角速度和跟踪精度，可以大幅降低光电吊舱跟踪指标测试时间和测试成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述装置包括驱动电机、目标模拟器靶标以及目标模拟器靶标连接杆，所述驱动电机的旋转轴通过连接杆与所述目标模拟器靶标连接，用于带动所述目标模拟器靶标转动，所述目标模拟器靶标位于光电吊舱的跟踪视场内，所述光电吊舱用于锁定并跟踪目标模拟器靶标。
2.根据权利要求1所述的光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述装置还包括电机速度控制器，所述电机速度控制器与所述驱动电机电连接，用于控制所述驱动电机旋转轴的转动。
3.根据权利要求2所述的光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述电机速度控制器通过闭环控制驱动电机按设定速度进行旋转。
4.根据权利要求2所述的光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述电机速度控制器上设置有显示器，用于显示驱动电机的旋转角速度值。
5.根据权利要求2所述的光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述装置还包括底座，所述驱动电机以及电机速度控制器均安装于所述底座上。
6.根据权利要求1所述的光电吊舱跟踪模拟测试装置，其特征在于，所述目标模拟器靶标为根据真实目标特性等效转换而成的，所述目标特性包含尺寸、形状、颜色和温差。
7.一种光电吊舱跟踪模拟测试系统，其特征在于，所述系统包括光电吊舱跟踪角速度计算模块、光电吊舱跟踪精度计算模块以及如权利要求1-6任一项所述的模拟测试装置；
所述光电吊舱跟踪角速度计算模块用于根据目标模拟器靶标旋转半径、目标模拟器靶标旋转角速度以及光电吊舱与目标模拟器靶标距离计算光电吊舱跟踪角速度；
所述光电吊舱跟踪精度计算模块用于根据光电吊舱的跟踪脱靶量信息计算光电吊舱跟踪精度。
8.根据权利要求7所述的光电吊舱跟踪模拟测试系统，其特征在于，所述光电吊舱跟踪角速度计算模块计算光电吊舱跟踪角速度具体包括：
使目标模拟器标靶正常旋转工作，计算目标模拟器标靶运动线速度V1＝R·w1：
使光电吊舱锁定并跟踪目标模拟器标靶，计算目标模拟器标靶相对光电吊舱运动线速度V2＝L·W；
由靶标运动线速度相等得到V1＝V2，推导出公式一：R·w1＝L·W；
由公式一得到光电吊舱跟踪角速度W＝R·w1/L；
其中，R为目标模拟器靶标旋转半径，w1为目标模拟器靶标旋转角速度，L为光电吊舱与目标模拟器靶标距离，W为光电吊舱跟踪角速度。
9.根据权利要求7所述的光电吊舱跟踪模拟测试系统，其特征在于，所述光电吊舱跟踪精度计算模块计算光电吊舱跟踪精度具体包括：
分别采集n次稳定跟踪过程中光电吊舱的跟踪脱靶量信息，记录每一次采集的跟踪脱靶量，通过每一次采集的跟踪脱靶量计算出光电吊舱跟踪精度，具体公式如下：
Figure FDA0002855345640000021
其中，μ为光电吊舱跟踪精度，单位为mrad，αi为第i次跟踪脱靶量，单位为像素，n为采集次数，β为当前跟踪视场下单个成像像数对应的角度值，单位为mrad/像素。
10.根据权利要求9所述的光电吊舱跟踪模拟测试系统，其特征在于，所述i大于等于1000，小于等于5000。
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