CN114935278A - 一种红外导引头性能测试系统与方法 - Google Patents

一种红外导引头性能测试系统与方法 Download PDF

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曹欢
刘洋
陈伟
张春阳
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Abstract

本发明公开了一种红外导引头性能测试系统与方法，属于导弹末制导技术领域。系统包括红外导引头、二轴测试转台、红外目标模拟器和振动台；二轴测试转台上具有位置台和速率台；红外目标模拟器通过工装固定在两轴转台的位置台上，红外导引头使用工装固定在两轴转台的速率台上，红外目标模拟器的光轴和红外导引头的光轴对准调平；红外导引头跟踪目标模拟器目标，随转台转动并将采集到的信息数据传输到上位机；红外导引头和红外目标模拟器使用两根电缆联接到综控台的控制计算机，控制计算机的导引头测试模块完成导引头整机性能测试。本发明能够满足测试导引头动态跟踪能力和载体振动、冲击环境中导引头稳定和目标跟踪能力的需求。

Description

一种红外导引头性能测试系统与方法
技术领域
本发明属于自寻的多用途导弹末制导技术领域，具体涉及一种成像红外导引头性能测试系统和方法。
背景技术
红外导引头是自寻的导弹的关键组成部分，其功能是快速、精确追踪目标为导弹飞控系统提供制导控制信息，红外导引头的空间指向不仅随着目标的运动而变化，而且随着导弹自身姿态的变化而变化，为确保红外导引头生产验收阶段，各项性能指标一致性，在实验室反复进行半实物仿真试验可以最大程度确保红外导引头的性能和一致性。但是科研生产测试工作量大、成本高。因此需要设计一套测试系统和方法完成导引头功能、动态性能和环境适应性的测试，简便、全面系统的评估红外导引头性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种红外导引头性能测试系统与方法，能够满足测试导引头动态跟踪能力和载体振动、冲击环境中导引头稳定和目标跟踪能力的需求。
一种红外导引头性能测试系统，系统包括红外导引头、二轴测试转台和红外目标模拟器；
所述二轴测试转台上具有位置台和速率台；
所述红外目标模拟器通过工装固定在两轴转台的位置台上，红外导引头使用工装固定在两轴转台的速率台上，红外目标模拟器的光轴和红外导引头的光轴对准调平；所述红外导引头跟踪目标模拟器目标，红外导引头随转台转动并将采集到的信息数据传输到上位机；
红外导引头和红外目标模拟器使用两根电缆联接到综控台的控制计算机，控制计算机的导引头测试模块完成导引头整机性能测试。
进一步地，所述导引头测试模块的性能测试内容包括：产品自检、图像校正、框架调整、波门调整、目标锁定、目标解锁、瞬时视场角、框架角范围与精度、视线角速度精度、最大跟踪角速度、角速度阶跃响应和隔离度。
进一步地，所述红外导引头性能测试系统还包括振动台，所述红外目标模拟器放置于地面，红外导引头连接在振动台工装上，通过振动台完成红外导引头力学环境试验，测试的内容包括随机振动和瞬时冲击。
一种红外导引头性能测试方法，该方法的实现步骤如下：
步骤1：将红外导引头固定在速率台导引头工装上；
步骤2：二轴测试转台归零，红外导引头滚转角度归零；
步骤3：对红外目标模拟器加电，红外导引头上电，完成测试前准备；
步骤4：按照测试项目，向二轴测试转台的位置台、速率台分别发出运动指令；
步骤5：导引头测试系统软件采集测试产品输出信号数据，运行相关处理软件，获得产品性能测试结果和图形曲线。
一种红外导引头振动环境下性能测试方法，该方法的实现步骤如下：
步骤1：将红外导引头固定在振动台的工装上；
步骤2：启动振动台，对红外目标模拟器加电，红外导引头上电，完成测试前准备；
步骤3：按照测试的项目，向振动台发出振动或冲击指令、量级；
步骤4：导引头测试系统软件采集产品输出信号数据，获得性能测试结果和图形曲线。
有益效果：
本发明的二轴测试转台上设有位置台和速率台，将红外目标模拟器通过工装固定在两轴转台的位置台上，导引头使用工装固定在两轴转台的速率台上，红外目标模拟器的光轴和红外导引头的光轴对准调平，能够实现最大程度模拟导引头在真实飞行状态中各项功能和性能的实际数据指标，其测试结果更真实可靠，同时可使科研生产中产品验收测试工作量大幅降低。此外，本发明的性能测试方法采用将红外导引头固定在振动台的工装上完成采集产品输出信号数据，能够模拟出各种不同的振动和冲击环境，实现对红外目标模拟器在振动环境下的抗冲击性能的测试。
附图说明
图1为本发明的转台测试示意图；
图2为本发明振动台测试示意图；
图3为本发明环境试验振动台运行图谱。
其中，1-红外导引头，2-测试电缆，3-稳压电源，4-导引头测试模块，5-速率台，6-位置台，7-二轴测试转台，8-红外目标模拟器，9-振动台。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种红外导引头性能测试系统，系统包括红外导引头1、二轴测试转台7、红外目标模拟器8和振动台9；
其中，二轴测试转台7上具有位置台6和速率台5；
红外目标模拟器8通过工装固定在两轴转台的位置台6上，红外导引头1使用工装固定在两轴转台的速率台5上，红外目标模拟器8的光轴和红外导引头1的光轴对准调平；红外导引头1跟踪目标模拟器目标8，随转台转动并将采集到的信息数据传输到上位机。
红外导引头和红外目标模拟器使用两根电缆联接到综控台的控制计算机，控制计算机的导引头测试模块完成导引头整机性能测试。
实施例1、导引头上电自检功能测试，导引头上电自检，图像显示“Power-on Self-Test”字样，并在上电自检后消失，此时点击“自检”按键，弹出“自检界面”，观察此时自检结果。
实施例2、图像校正功能，放置目标进行观察，先点击“红外导引头测试软件”面板上的“背景校正”按钮，观察图像是否根据显示图像进行校正，并留下所观察目标的变化，然后再点击“挡板校正”，观察图像是否恢复正常。
实施例3、框架调整功能，在导引头启动状态下，点击框架角调整区的方向按钮，观察平台框架是否按要求运动，框架运动符合“上正下负左正右负”规则；点击“初始框架角”按键，导引头框架向下运动15°，俯仰框架角显示-15°；点击“复位”按键，导引头框架恢复零位。
实施例4、波门调整功能测试步骤包括：导引头加电，点击“红外导引头测试软件”面板上“高度+”、“高度-”按钮，观察是否实现波门高度按要求进行波门高度加减；点击“宽度+”、“宽度-”按钮，观察是否实现波门宽度按要求进行波门宽度加减；点击软件面板“复位”左边的单选按钮，观察波门是否复位为初始位置。
实施例5、目标跟踪，目标锁定功能测试步骤包括：红外导引头1固定在二轴转台，二轴转台归零，转台位置台6相对台体锁死，导引头滚转角度归零；调整波门使目标在波门内部，点击“锁定”按钮，观察目标是否被锁定，且被拉回视场中央，观察导引头是否可稳定跟踪目标，跟踪点没有滑动、跳动等现象；在目标锁定状态下，点击“导引数据显示”按钮，在弹出窗口点击“开始显示”按钮，数据开始刷新，且显示数值与导引头当前状态基本一致，则导引数据输出功能正常，点击“解锁”按钮，观察目标是否解除锁定状态。
实施例6、成像视场测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台相对台体锁死，红外导引头1滚转角度归零；红外目标模拟器8加电，导引头加电；选择合适的目标靶；控制二轴转台速率台角度，使目标处于导引头视场的左边缘，记下此时转台速率台角度值θYL，然后控制二轴转台速率台角度，使目标处于导引头视场的右边缘(目标刚好移出视场且与视场边缘相切)，记下此时转台速率台角度值θYR，两个角度之差取绝对值即为导引头偏航方向视场角θY(θY＝|θYL-θYR|)。
实施例7、框架角范围测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台6相对台体锁死，红外导引头1滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台5左偏直至导引头碰框或者到达限值，记下此时转台角度值εYL，然后控制二轴转台速率台右偏直至导引头碰框，记下此时转台角度值εYR，εYL～εYR即为红外导引头1偏航方向框架角范围；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向框架角范围εZL～εZR。
实施例8、框架角精度测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台6相对台体锁死，导引头滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台按照测试表格中指定的角度运动，从导引头测试系统界面读取转台转向各个角度时导引头框架角的反馈值，转台角度与框架角反馈值之差作绝对值即为测量误差，取其中的最大值作为偏航方向的框架角精度；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向的框架角精度。
实施例9、光轴与弹轴重合度，光轴与弹轴重合度即为框架角回零时光轴与弹轴夹角，可以使用框架角回零精度换算得出，从框架角精度测试表格中可以得到转台回零时偏航框架角测量误差为εY0，俯仰框架角测量误差为εZ0，根据空间几何关系，光轴与弹轴重合度为：
Figure BDA0003511912620000041
实施例10、视线角速度精度测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台6相对速率台锁死，导引头滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台5以2°/s的角速度运动，在速率台速度稳定后点击“计算开始”，在运动结束前点击“计算结束”，保证数据采集计算时，转台速度始终为2°/s。计算结果为对应时间段数据的平均值，计算其与转台角速度的差值，差值作绝对值即为测量误差；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向的视线角速度精度。
实施例11、最大跟踪角速度测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台6相对速率台5锁死，导引头滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台分别以12°/s的角速度运动，在整个运动过程中，通过导引头测试系统图像显示界面查看导引头是否能够全程稳定跟踪完整目标，若能够稳定跟踪，则以1°/s为步长，逐步提高转台运动角速度，直至导引头无法稳定跟踪目标，若不能稳定跟踪，则以1°/s为步长，逐步减小转台运动角速度，直至导引头能够稳定跟踪目标，取导引头能够稳定跟踪时转台的最大角速度作为导引头偏航方向的最大跟踪角速度ωYMAX；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向的最大跟踪角速度ωZMAX。
实施例12、跟踪角速度阶跃响应测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台相对速率台锁死，导引头滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台以+8°/s的角速度，35°/s2角加速度运动，在整个运动过程中，通过导引头测试系统图像显示界面查看导引头是否能够全程稳定跟踪目标，并且保证锁定目标完整，如果能保持锁定完整目标，则证明跟踪角速度阶跃响应达到要求；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向的跟踪角速度阶跃响应是否达标。
实施例13、隔离度测量测试步骤包括：二轴转台归零，转台位置台相对台体锁死，导引头滚转角度归零；导引头跟踪目标；控制二轴转台速率台按±1°，4Hz正弦摆动；
Figure BDA0003511912620000051
其中，A＝1°，f＝4Hz，通过导引头测试系统图像显示界面观测整个加载过程，导引头应能稳定跟踪目标，同时导引头测试系统接收导引头输出的偏航方向跟踪像素偏差的反馈数据，取出其中偏差峰峰值正负数据δY+和δY-；将二轴转台归零，导引头滚转90°，按以上同样方法可测得导引头俯仰方向跟踪像素偏差，取出其中偏差峰峰值正负数据δZ+和δZ-；按以下公式计算隔离度,偏航方向隔离度为：
Figure BDA0003511912620000052
俯仰方向隔离度为：
Figure BDA0003511912620000053
实施例14、随机振动试验测试步骤包括：红外导引头1通过工装与振动台面刚性连接，X轴与振动台运动方向一致，导引头启动跟踪目标；控制振动台按照图3所示的振动谱运行，振动持续时间不小于60s，在整个试验过程中，通过导引头测试系统图像显示界面查看振动试验过程中导引头目标跟踪状态；按以上同样方法可测得Y轴和Z轴的振动测试结果。
实施例15、瞬时冲击试验测试步骤包括：红外导引头1通过工装与振动台面刚性连接，X轴与振动台运动方向一致，导引头启动跟踪目标；控制振动台按照表1的冲击试验条件运行，在整个试验过程中，通过导引头测试系统图像显示界面查看导引头在冲击试验全程目标跟踪状态。按以上同样方法可测得Y轴和Z轴的冲击测试结果。
冲击试验条件见下表：
表1冲击试验条件
Figure BDA0003511912620000061
通过上述方法与步骤，可实现导引头的功能和性能测试，使得导引头的动态测试更全面，结果更准确。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种红外导引头性能测试系统，其特征在于，系统包括红外导引头、两轴测试转台、红外目标模拟器和振动台；
所述两轴测试转台上具有位置台和速率台；
所述红外目标模拟器通过工装固定在两轴转台的位置台上，导引头使用工装固定在两轴转台的速率台上，红外目标模拟器的光轴和红外导引头的光轴对准调平；所述红外导引头跟踪目标模拟器目标，红外导引头随转台转动并将采集到的信息数据传输到上位机；
红外导引头和红外目标模拟器使用两根电缆联接到综控台的控制计算机，控制计算机的导引头测试模块完成导引头整机性能测试。
2.如权利要求1所述的红外导引头性能测试系统，其特征在于，所述导引头测试模块的性能测试内容包括：产品自检、图像校正、框架调整、波门调整、目标锁定、目标解锁、瞬时视场角、框架角范围与精度、视线角速度精度、最大跟踪角速度、角速度阶跃响应和隔离度。
3.如权利要求1所述的红外导引头性能测试系统，其特征在于，所述红外导引头性能测试系统还包括振动台，所述红外目标模拟器放置于地面，红外导引头连接在振动台工装上，通过振动台完成红外导引头力学环境试验，测试的内容包括随机振动和瞬时冲击。
4.一种红外导引头性能测试方法，其特征在于，该方法的实现步骤如下：
步骤1：将红外导引头固定在速度台导引头工装上；
步骤2：两轴测试转台归零，红外导引头滚转角度归零；
步骤3：对红外目标模拟器加电，红外导引头上电，完成测试前准备；
步骤4：按照测试项目，向两轴测试转台的位置台、速率台分别发出运动指令；
步骤5：导引头测试系统软件采集测试产品输出信号数据，运行相关处理软件，获得产品性能测试结果和图形曲线。
5.一种红外导引头振动环境下性能测试方法，该方法的实现步骤如下：
步骤1：将红外导引头固定在振动台的工装上；
步骤2：启动振动台，对红外目标模拟器加电，红外导引头上电，完成测试前准备；
步骤3：按照测试的项目，向振动台发出振动或冲击指令、量级；
步骤4：导引头测试系统软件采集产品输出信号数据，获得性能测试结果和图形曲线。
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