CN113188372B - 一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，包括以下步骤：S1、启动光学导引头，并对光学导引头根据预设角度进行调整；S2、对测试系统上电，得到测试系统的初始相位差φ0；S3、通过测试控制器控制靶标停止运动，保持测试系统处于上电状态，得到处理延时的时间tde l ay。本发明还提供了一种用于测量光学导引头处理延时时间的装置，装置包括靶标、光学导引头、测试控制器、电机驱动、步进电机和PC端分析装置。

Description

一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法及装置

技术领域

本发明涉及光学导引头处理时间领域，具体来说，涉及一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法及系统。

背景技术

目前为了测量得到光学导引头的处理延时时间，往往会采用理论推算的方式代替实际测试；或者采用侵入性的，以及手动操作的办法进行。例如，通过在系统设计时，在光机模块中的成像电路中预留成像同步信号输出接口，或者是预留同步驱动信号接口，同时在数据处理模块中预留脱靶量输出同步信号接口，通过分别使用示波器的两个通道，同时测量成像电路输出的同步信号或者同步驱动信号，以及数据处理模块输出的同步信号，对比两个信号的相位差进而得到处理延时时间，这类方法的问题在于，侵入性的方法使得测试方法具有较强的依赖性，不但依赖于被测系统，同时依赖于专用的测试设备接口，而专用的测试设备往往又会带来成本较高的问题，此外，手动测量的测试方法容易出错，效率较低且难以快速得到该指标的统计分布情况，所以需要一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法及装置，以获取一种非侵入式的、自动化的光学导引头处理延时测试方法且获取一套可以用来进行光学导引头延时测试的低成本装置。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法及装置，具有非侵入式、自动化测量且成本很低优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，包括以下步骤：

S1、启动光学导引头，并对光学导引头根据预设角度进行调整；

S2、对测试系统上电，上电后根据靶标的初始位置P0、转动角度θ、方位向脱靶量信息αi、俯仰向脱靶量信息βi、靶标的位置Pi、Pi序列的拟合参数φp、αi序列的拟合参数φα和βi序列的拟合参数φβ得到测试系统的初始相位差φ0；

S3、通过测试控制器控制靶标停止运动，保持测试系统处于上电状态，根据匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω、测试控制器第i次输出信息时的时间戳ti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的方位向αti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的俯仰向的脱靶量信息βti、步骤S2中的靶标的初始位置P0、当前靶标在ti时刻的实时位置Pti、参数φ的拟合结果φtp和αti序列的拟合结果φαt、βti序列的拟合结果φβt得到处理延时的时间tdelay。

在本技术方案中，使用光学导引头处理延时测试，一共需要步骤S2和步骤S3两个步骤，步骤S2用于得到测试系统的初始相位差，步骤S3用于得到最终的处理延时时间数据。步骤S2整个系统上电，并通过导引头提供的控制接口，对靶标进行锁定，使导引头能够持续输出脱靶量信息，步骤S3在执行完步骤S2后，通过测试控制器控制靶标停止运动，同时整个系统保持上电，测试系统中光学导引头和靶标等设备的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息，提供了一套非侵入式的、自动化的光学导引头处理延时测试方法。

在进一步的技术方案中，步骤S1包括：

调整光学导引头光轴的距离和光学导引头与靶标之间的距离。

在本技术方案中，整个系统上电，并通过导引头提供的控制接口，对靶标进行锁定，使导引头能够持续输出脱靶量信息。

在进一步的技术方案中，通过所述距离使靶标在做圆周运动的过程在光学导引头的视场中完整成像。

在本技术方案中，能够充分的采集靶标运动，有助于光学导引头处理延时测试。

在进一步的技术方案中，步骤S2包括：

a、设置上电初始时刻靶标的初始位置P0，并设置初始位置P0为0；

b、记录步进电机转动角度θ，并在θ处控制靶标停止运动，记录多组靶标停止运动的位置Pi(αi，βi)；

根据公式Pi＝i*θ，i＝0,1,2,…,n和θ＜π/2，n*θ＞2*π取θ值；

c、获取数据并对Pi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φp；

d、获取数据并对αi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φα；

e、获取数据并对βi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φβ；

f、使用待拟合的序列数据代替公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的y；

根据公式φ0＝φα-φp或公式φ0＝φβ-φp获取测试系统初始相位差φ0。

在本技术方案中，用于得到测试系统的初始相位差。

在进一步的技术方案中，步骤S3包括：

保持测试系统处于上电状态后，测试系统中光学导引头和靶标的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息。

在本技术方案中，通过测试控制器控制靶标停止运动，同时整个系统保持上电，测试系统中光学导引头，靶标等设备的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息。

在进一步的技术方案中，步骤S3包括：

对Pti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φp；

对αti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φαt；

对βti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φβt。

在本技术方案中，测试控制器持续输出(ti，Pi，αi，βi)四个信息。其中，ti为在步骤B中测试控制器第i次输出信息时的时间戳；αti和βti分别代表在ti时刻解析得到的导引头输出的方位向和俯仰向的脱靶量信息；而时间戳ti的获取来自于测试控制器自身的系统时钟；Pti代表在ti时刻靶标的实时位置。测试控制器在控制步进电机运动时，需要保证运动过程不产生丢步，此时基于步骤S2中的初始位置P0，测试控制器可以很容易得到当前的实时位置Pti。

在进一步的技术方案中，步骤S3还包括：

所述匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω满足公式2π/ω＞tdelay。

在本技术方案中，测试控制器控制电机开始运动，并达到匀速圆周运动状态，转动的角速度记为ω，ω应该满足公式。

在进一步的技术方案中，步骤S3还包括：

根据公式tdelay＝(φαt-φp-φ0)/ω或tdelay＝(φβt-φp-φ0)/ω得到处理延时的时间tdelay。

在本技术方案中，获得处理延时时间和结果。

在另一个技术方案中，还提供了一种用于测量光学导引头处理延时时间的装置，包括靶标、光学导引头、测试控制器、电机驱动、步进电机和PC端分析装置，其中：

靶标，用于光学导引头进行目标锁定和处理延时测量，并随着步进电机转轴的转动而转动；

光学导引头，用于进行目标锁定和输出脱靶量数据；

测试控制器，用于向电机驱动发出同步控制信号并根据同步控制信号控制步进电机转动，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，根据脱靶量输出数据解析得到当前目标的脱靶量信息，并输出至PC端；

电机驱动，用于接收测试控制器的同步控制信号并驱动步进电机；

步进电机，用于接受来自电机驱动的驱动信号并带动靶标进行圆周运动；

PC端分析装置，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，并进行拟合。

本技术方案提供了一种用来进行光学导引头延时测试的低成本装置，便于自动化测试，且测试数据在PC端运算得到，便于后续的数据接入及统计处理，不但可以较容易的得到单次的处理延时测试数据，还可以较容易的测试得到处理延时数据的统计分布。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供了一种低成本，非侵入式的导引头处理延时时间测试装置及方法；

(2)本发明提供的方法及装置，可以较容易的达到亚毫秒级别的测试精度，具有极高的性价比；

(3)本发明提供的方法及装置，便于自动化测试，且测试数据在PC端运算得到，便于后续的数据接入及统计处理，不但可以较容易的得到单次的处理延时测试数据，还可以较容易的测试得到处理延时数据的统计分布。

附图说明

图1是本发明所述的一种用于测量光学导引头处理延时时间的装置的组成图。

附图标记说明：

10、靶标；11、光学导引头；12、测试控制器；13、电机驱动；14、步进电机；15、PC端分析装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例：

本发明提供了一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，包括以下步骤：

S1、启动光学导引头，并对光学导引头根据预设角度进行调整；

S2、对测试系统上电，上电后根据靶标的初始位置P0、转动角度θ、方位向脱靶量信息αi、俯仰向脱靶量信息βi、靶标的位置Pi、Pi序列的拟合参数φp、αi序列的拟合参数φα和βi序列的拟合参数φβ得到测试系统的初始相位差φ0；

S3、通过测试控制器控制靶标停止运动，保持测试系统处于上电状态，根据匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω、测试控制器第i次输出信息时的时间戳ti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的方位向αti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的俯仰向的脱靶量信息βti、步骤S2中的靶标的初始位置P0、当前靶标在ti时刻的实时位置Pti、参数φ的拟合结果φtp和αti序列的拟合结果φαt、βti序列的拟合结果φβt得到处理延时的时间tdelay。

在本实施例中，本方法是使用光学导引头处理延时测试，一共需要步骤S2和步骤S3两个步骤，步骤S2用于得到测试系统的初始相位差，步骤S3用于得到最终的处理延时时间数据。步骤S2整个系统上电，并通过导引头提供的控制接口，对靶标进行锁定，使导引头能够持续输出脱靶量信息，步骤S3在执行完步骤S2后，通过测试控制器控制靶标停止运动，同时整个系统保持上电，测试系统中光学导引头和靶标等设备的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息。

在另一个实施例中，步骤S1包括：

调整光学导引头光轴的距离和光学导引头与靶标之间的距离。

在本实施例中，整个系统上电，并通过导引头提供的控制接口，对靶标进行锁定，使导引头能够持续输出脱靶量信息。

在另一个实施例中，通过所述距离使靶标在做圆周运动的过程在光学导引头的视场中完整成像。

在另一个实施例中，步骤S2包括：

a、设置上电初始时刻靶标的初始位置P0，并设置初始位置P0为0；

b、记录步进电机转动角度θ，并在θ处控制靶标停止运动，记录多组靶标停止运动的位置Pi(αi，βi)；

根据公式Pi＝i*θ，i＝0,1,2，…,n和θ＜π/2，n*θ＞2*π取θ值；

c、获取数据并对Pi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φp；

d、获取数据并对αi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φα；

e、获取数据并对βi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φβ；

f、使用待拟合的序列数据代替公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的y；

根据公式φ0＝φα-φp或公式φ0＝φβ-φp获取测试系统初始相位差φ0。

在本实施例中，记录上电初始时刻靶标的初始位置P0，测试控制器控制控制步进电机转动，每次转动角度θ并使靶标停止运动，然后输出Pi，PC端分析软件收到数据后，对Pi序列按照下面的公式进行拟合，得到拟合参数，PC端分析软件通过公式，得到测试系统的初始相位差φ0。

在另一个实施例中，步骤S3包括：

保持测试系统处于上电状态后，测试系统中光学导引头和靶标的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息。

在本实施例中，在执行完步骤S2后，通过测试控制器控制靶标停止运动，同时整个系统保持上电，测试系统中导引头，靶标等设备的相对位置固定不变，导引头继续持续输出脱靶量信息。

在另一个实施例中，步骤S3包括：

对Pti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φp；

对αti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φαt；

对βti序列进行拟合，得到公式y＝Asin(ωi+φ)+b中的参数φ的拟合结果φβt。

在本实施例中，测试控制器持续输出(ti，Pi，αi，βi)四个信息。其中，ti为在步骤B中测试控制器第i次输出信息时的时间戳；αti和βti分别代表在ti时刻解析得到的导引头输出的方位向和俯仰向的脱靶量信息；而时间戳ti的获取来自于测试控制器自身的系统时钟；Pti代表在ti时刻靶标的实时位置。测试控制器在控制步进电机运动时，需要保证运动过程不产生丢步，此时基于步骤S2中的初始位置P0，测试控制器可以很容易得到当前的实时位置Pti。

在另一个实施例中，步骤S3还包括：

所述匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω满足公式2π/ω＞tdelay。

在本实施例中，测试控制器控制电机开始运动，并达到匀速圆周运动状态，转动的角速度记为ω，ω应该满足公式。

在另一个实施例中，步骤S3还包括：

根据公式tdelay＝(φαt-φp-φ0)/ω或tdelay＝(φβt-φp-φ0)/ω得到处理延时的时间tdelay。

在本实施例中，在获取tdelay的过程中，如果两组数据拟合，在公式y＝Asin(ωi+φ)+b中相差一个正负号会产生半个相位的周期，此时要保证ω的符号相同才可以获取到正确的处理延时的时间tdelay。

在另一个实施例中，如图1所示，本发明还提供了一种用于测量光学导引头处理延时时间的装置，包括靶标、光学导引头、测试控制器、电机驱动、步进电机和PC端分析装置，其中：

靶标，用于光学导引头进行目标锁定和处理延时测量，并随着步进电机转轴的转动而转动；

光学导引头，用于进行目标锁定和输出脱靶量数据；

测试控制器，用于向电机驱动发出同步控制信号并根据同步控制信号控制步进电机转动，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，根据脱靶量输出数据解析得到当前目标的脱靶量信息，并输出至PC端；

电机驱动，用于接收测试控制器的同步控制信号并驱动步进电机；

步进电机，用于接受来自电机驱动的驱动信号并带动靶标进行圆周运动；

PC端分析装置，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，并进行拟合。

在本实施例中，靶标是一个对于光学导引头来讲有明显特征的标志物，且便于导引头进行目标锁定。例如，对于基于可见光光谱的光学导引头，靶标可以是一个有着明显颜色的色块图案，或者是一个发光LED。对于基于红外光谱的光学导引头，靶标可以是一个在周围布设有阻热材料的发热电阻。作为更优选的方案，可以使用一个同时具有发光LED以及周围布设有阻热材料的发热电阻作为靶标，这样的靶标可以同时适用于红外光谱以及可见光光谱的光学导引头的处理延时测量。靶标应安装转动臂上，转动臂安装在步进电机的转轴上，且与转轴垂直。靶标能够随着步进电机转轴的转动而转动。更优选的实施方案可以考虑使用联轴器以及电滑环来解决靶标的安装固定以及供电问题。电机驱动用于接受来自于测试控制器的同步控制信号，按照同步控制信号的要求驱动步进电机转动。由于靶标固定在步进电机的转轴上，当步进电机转动时，靶标会随之转动。测试时，我们将导引头开机，并调整导引头光轴以及导引头与靶标的距离，保证靶标在做圆周运动的整个过程都可以在导引头的视场中完整成像。我们通过操作导引头将靶标作为目标进行锁定，可以使得导引头不断输出当前对靶标的跟踪结果，即脱靶量信息。测试控制器，一方面能够向电机驱动发出同步控制信号，从而控制步进电机转动。另外一方面可以接收来自于导引头的脱靶量输出数据，从中解析得到当前目标的脱靶量信息，并输出至PC端；。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、启动光学导引头，并对光学导引头根据预设角度进行调整；

S2、对测试系统上电，上电后根据靶标的初始位置P0、转动角度θ、方位向脱靶量信息αi、俯仰向脱靶量信息βi、靶标的位置Pi、Pi序列的拟合参数φp、αi序列的拟合参数φα和βi序列的拟合参数φβ得到测试系统的初始相位差φ0；其中，所述步骤S2包括：

a、设置上电初始时刻靶标的初始位置P0，并设置初始位置P0为0；

b、记录步进电机转动角度θ，并在θ处控制靶标停止运动，记录多组靶标停止运动的位置Pi（αi，βi）；

根据公式Pi=i*θ，i=0,1,2,…,n 和θ＜π/2，n*θ＞2*π取θ值；

c、获取数据并对Pi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φp；

d、获取数据并对αi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φα；

e、获取数据并对βi序列进行拟合，获取拟合参数φ并记为φβ；

f、使用待拟合的序列数据代替公式y=Asin（ωi+φ）+b中的y；

根据公式φ0=φα-φp或公式φ0=φβ-φp获取测试系统初始相位差φ0；

S3、通过测试控制器控制靶标停止运动，保持测试系统处于上电状态，根据匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω、测试控制器第i次输出信息时的时间戳ti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的方位向αti、在ti时刻解析得到的光学导引头输出的俯仰向的脱靶量信息βti、步骤S2中的靶标的初始位置P0、当前靶标在ti时刻的实时位置Pti、参数φ的拟合结果φtp和αti序列的拟合结果φαt、βti序列的拟合结果φβt得到处理延时的时间tdelay；其中，所述步骤S3包括：对Pti序列进行拟合，得到公式y=Asin（ωi+φ）+b中的参数φ的拟合结果φp；对αti序列进行拟合，得到公式y=Asin（ωi+φ）+b中的参数φ的拟合结果φαt；对βti序列进行拟合，得到公式y=Asin（ωi+φ）+b中的参数φ的拟合结果φβt；所述匀速圆周运动状态下靶标转动的角速度ω满足公式2π/ω＞tdelay；根据公式tdelay=（φαt-φp-φ0）/ω或tdelay=（φβt-φp-φ0）/ω得到处理延时的时间tdelay。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，其特征在于，所述步骤S1中的预设角度包括：

调整光学导引头光轴的距离和光学导引头与靶标之间的距离。

3.根据权利要求2所述的一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，其特征在于，所述包括：

通过所述距离使靶标在做圆周运动的过程在光学导引头的视场中完整成像。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量光学导引头处理延时时间的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

保持测试系统处于上电状态后，测试系统中光学导引头和靶标的相对位置固定不变，光学导引头继续持续输出脱靶量信息。

5.一种用于测量光学导引头处理延时时间的装置，其特征在于，所述装置包括靶标、光学导引头、测试控制器、电机驱动、步进电机和PC端分析装置，其中：

靶标，用于光学导引头进行目标锁定和处理延时测量，并随着步进电机转轴的转动而转动；

光学导引头，用于进行目标锁定和输出脱靶量数据；

测试控制器，用于向电机驱动发出同步控制信号并根据同步控制信号控制步进电机转动，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，根据脱靶量输出数据解析得到当前目标的脱靶量信息，并输出至PC端；

电机驱动，用于接收测试控制器的同步控制信号并驱动步进电机；

步进电机，用于接受来自电机驱动的驱动信号并带动靶标进行圆周运动；

PC端分析装置，用于接收来自光学导引头的脱靶量输出数据，并进行拟合。

6.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求1-4任一项 的方法。

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