CN115097412B - 一种设备的隐身性能检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备的隐身性能检测系统及方法，系统包括：计算机，存储有待测设备的轮廓模型；检测设备，包括车载平台，车载平台上设置有激光雷达、馈源天线、微波仪表和车辆控制组件，计算机将激光雷达获取的待测设备的整体轮廓与轮廓模型进行拟合，根据拟合结果确定检测设备和待测设备之间的位置关系，计算机根据位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，当到达检测位置后，计算机根据待测设备的反射波数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像。本发明将激光雷达的目标检测功能以及测距等功能与局部RCS检测系统结合，可以快速且准确的对设备进行隐身性能检测。

Description

一种设备的隐身性能检测系统及方法

技术领域

本发明涉及雷达检测技术领域，特别涉及一种设备的隐身性能检测系统及方法。

背景技术

随着隐身武器装备的大量交付使用，隐身性能判定及维护对隐身武器装备的战斗力具有关键和决定性作用。目前，对隐身武器装备进行雷达散射截面（RCS）检测的技术主要有紧缩场、地面静态场以及动态飞行测试，其中紧缩场和地面静态场需要对场地进行建设，测试成本较高，无法满足要求，而动态飞行测试成本较高，且精度满足不了需求。因此出现了一种新的近场RCS的检测设备，该设备能够在现场（停机坪、机库等空间）快速且准确的检测隐身武器装备隐身性能的变化，并提供评估缺陷影响、给出维修意见。

利用近场RCS检测设备对隐身武器装备进行检测时，将隐身武器装备的机体划分为若干区域，并在机身前方选定若干个检测点，然后通过近场RCS检测设备通过局部近场扫描的测试结果计算出隐身武器装备局部的散射分布以及RCS。但是将检测设备移至若干个检测点时，整个设备的移动依赖于操作人员自身的操作经验，对设备不熟悉的操作人员常常花费大量的时间在寻找合适的检测位置；而且对同一个检测点进行测试时，不同人员、不同场景情况下，检测位置可能有一定偏差，导致测试结果的准确度不够，因此需要借助定位设备进行使用，但是定位设备的使用较为复杂，耗时较长。

发明内容

本发明实施例提供了一种设备的隐身性能检测系统及方法，用以解决现有技术中人工移动检测设备存在的检测位置不准确和耗时长的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种设备的隐身性能检测系统，包括：

计算机，存储有待测设备的轮廓模型；

检测设备，包括车载平台，车载平台上设置有激光雷达、馈源天线、微波仪表和车辆控制组件，激光雷达用于获取待测设备的整体轮廓，计算机在轮廓模型中查询与整体轮廓匹配的区域，根据该区域在轮廓模型中的位置确定检测设备和待测设备之间的位置关系，计算机根据位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至检测位置，到达检测位置后，馈源天线发射雷达波并接收反射波，微波仪表组件将所收反射波的数据发送至计算机，计算机根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像；在完成当前检测位置的检测后，计算机还选取下一个检测位置，并控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至下一个检测位置。

另一方面，本发明实施例还提供了一种设备的隐身性能检测方法，包括：

获取待测设备的整体轮廓；

在预先存储的待测设备的轮廓模型中查询与整体轮廓匹配的区域，根据该区域在轮廓模型中的位置确定检测设备和待测设备之间的位置关系；

根据位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至检测位置；

到达检测位置后，控制馈源天线发射雷达波并接收反射波的数据，根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像；

在完成当前检测位置的检测后，还选取下一个检测位置，并控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至下一个检测位置。

本发明中的一种设备的隐身性能检测系统及方法，具有以下优点：

1、采用激光雷达作为检测设备与待测设备相对位置关系获取的途径，可以做到实时、快速获取需要的数据。

2、采用激光雷达以实现检测设备的自动引导和定位功能。

3、采用激光雷达实现了路径规划和避障功能。

4、系统结构简单，容易实现，解决了设备人工操作不便利，对操作人员要求较高等问题，为多次检测同一位置的结果的准确性提供了便利的条件，提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种设备的隐身性能检测系统的组成示意图。

附图标记说明：100-车载平台，200-激光雷达，300-扫描架。

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实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种设备的隐身性能检测系统的组成示意图。本发明实施例提供了一种设备的隐身性能检测系统，包括：

计算机，存储有待测设备的轮廓模型；

检测设备，包括车载平台100，车载平台100上设置有激光雷达200、馈源天线、微波仪表和车辆控制组件，激光雷达200用于获取待测设备的整体轮廓，计算机在轮廓模型中查询与整体轮廓匹配的区域，根据该区域在轮廓模型中的位置确定检测设备和待测设备之间的位置关系，计算机根据位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至检测位置，到达检测位置后，馈源天线发射雷达波并接收反射波，微波仪表组件将所收反射波的数据发送至计算机，计算机根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像；在完成当前检测位置的检测后，计算机还选取下一个检测位置，并控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至下一个检测位置。

示例性地，计算机可以通过线缆与检测设备中的激光雷达200、微波仪表和车辆控制组件连接，以进行数据传输。

为了使激光雷达200处在良好的工作状态，可以将其设置在车载平台100的顶部，以实现360°的测量方位角，避免其他设备对雷达波和反射波造成阻碍。激光雷达200发射的雷达波经待测设备反射后，形成的反射波被激光雷达接收，计算机根据反射波进行三维重建，可以确定待测设备的整体轮廓，该整体轮廓通常以三维点云的形式展现。

计算机中存储的轮廓模型为三维模型，计算机在拟合时，可以建立通用的三维坐标系，然后将轮廓模型和整体模型均导入坐标系中，此时轮廓模型和整体模型中的每个点都被赋予了坐标，接着计算整体模型的坐标和轮廓模型中各个区域的坐标之间的匹配度，匹配度最高的区域即为与整体轮廓匹配的区域，然后根据该区域在轮廓模型上的位置确定检测设备相对于待测设备的方向。同时，根据激光雷达200获取的信息，例如雷达波的发射时间和反射波的接收时间可以确定检测设备和待测设备之间的距离，结合方向和距离即可确定检测设备和待测设备之间的位置关系。

在确定位置关系后，计算机获取预设的检测位置的坐标，其中，预设的检测位置可以是检测人员从多个检测位置中选定的，也可以是计算机自动选择的，而且无论是未选择的还是已经被选择的检测位置，其坐标都是已知的。计算机可以建立二维坐标系并将待测设备的二维轮廓，例如俯视方向的轮廓导入坐标系中，然后将各个检测位置标记出来，同时计算机还可以根据位置关系来确定检测设备的当前位置，将该当前位置标记在坐标系中后，即可根据当前位置的坐标和预设的检测位置的坐标确定检测设备的移动方向，然后控制车辆控制组件工作，使检测设备自动移动至预设的检测位置。

在对待测设备检测时，计算机首先向微波仪表发送一个控制指令，在该控制指令的控制下微波仪表使馈源天线向待测设备发射雷达波，雷达波经待测设备反射后形成反射波，该反射波中包含了待测设备的隐身性能数据，而反射波的数据经过微波仪表发送给计算机后，计算机对反射波的数据进行分析即可获得表征图像。完成对预设的检测位置的检测后，计算机可以自动选取下一个检测位置，优选为与检测设备当前所处的位置距离最近的检测位置。

具体地，计算机根据反射波的数据形成表征图像的流程如下：

微波仪表和馈源天线在车载平台100上水平移动扫描，形成了合成孔径雷达（简称SAR），馈源天线获取一系列不同位置关系的回波数据后，通过对回波数据的相关处理获取被测目标的散射点分布图像，即上述的表征图像，进一步采用近远场变换算法，对散射点分布图像进行误差修正。另外，还可以将上述所得图像中关心的目标区域滤出，再反变回近场域，再通过近远场变换获得关心区域的目标的远场响应，以实现局部区域RCS-频率，RCS-角度曲线的功能。

在本发明的实施例中，微波仪表的频率范围覆盖200MHz到18GHz，触发以及数据读取速度可以比通用矢量网络分析仪快10倍左右。

车载平台包括底盘和轮系机构，轮系机构设置在底盘的底部。激光雷达200、馈源天线和微波仪表可以设置在底盘上，而车辆控制组件则设置在底盘底部或内部，以方便对轮系机构进行控制。通过底盘和轮系机构的组合可以使检测设备在待测设备附近灵活的移动。

进一步地，车辆控制组件包括：方向控制单元，用于控制检测设备的移动方向；速度控制单元，用于控制检测设备的移动速度。方向控制单元和速度控制单元均与计算机电连接，以在计算机的控制下移动至检测位置。而由于在检测过程中检测设备将产生大量数据，因此计算机需要配置千兆以太网卡以满足数据的高速传输要求，同时计算机还需要具备GPU以进行图形数据的处理，GPU的处理效率是CPU的10倍左右，因此能够满足检测过程中的数据处理要求。

馈源天线可以采用双极化天线。

计算机还具有显示单元，在确定检测设备和待测设备之间的位置关系后，计算机还可以通过显示单元对位置关系进行图形化显示。

在一种可能的实施例中，激光雷达200还用于获取检测设备附近障碍物的信息，计算机根据障碍物的信息控制检测设备移动时进行避障。

示例性地，在检测场地中会存在很多其他的测试设备和人员，因此检测设备在移动的过程中需要避开这些设备和人员。检测设备在移动的过程中会实时采集附近环境中的障碍物的信息，该信息包括了障碍物的方向和距离，如果距离小于设定的警戒值，则计算机实时修正检测设备的移动方向和速度，使检测设备及时避开障碍物，避免发生碰撞。

在一种可能的实施例中，车载平台100上还设置有扫描架300，馈源天线设置在扫描架300上。

示例性地，扫描架300可以固定或活动设置在车载平台100上，如果采用活动设置的方式，则扫描架300活动时可以带动馈源天线在车载平台100上移动，实现对待测设备的多维度检测。

具体地，扫描架300包括竖直架和水平架，竖直架可升降的设置在车载平台100上，水平架设置在竖直架上，馈源天线可移动的设置在水平架上。竖直架的底部或中部可以设置升降单元，例如电推杆、气缸、油缸或螺旋丝杆等，而水平架可以设置在竖直架靠近顶端的位置，当竖直架升降时，水平架也可以随着竖直架一起升降，以调整馈源天线的竖直高度。水平架上也可以设置移动单元，例如电推杆、气缸、油缸或螺旋丝杆等，馈源天线即设置在移动单元的移动端。升降单元和移动单元可以与计算机分别电连接，以在计算机的控制下调整馈源天线的位置。

本发明实施例中检测系统的工作流程为：首先将馈源天线以及微波仪表挂载在扫描架300的中心位置，然后将激光雷达200架设在扫描架300的正上方，通过激光雷达200将待测设备的整体轮廓及位置信息通过以太网传递给计算机。计算机软件显示检测设备与待测设备间的实时图形化位置关系以及相关坐标，并通过软件端查取调用某一检测位置二维平面的坐标信息和图像信息后，激光雷达200引导检测设备自动移动到该检测位置，移动时通过激光雷达200主动避让障碍物。到达检测位置后，通过计算机控制扫描架300进行水平或垂直的运动，在运动过程中，由计算机向微波仪表发出控制指令，同时接收微波仪表返回的检测数据，即反射波的数据，通过可视化图形控件进行表征图像的实时展示，达到了实时精确测量。当一个检测位置检测完成后，重复以上步骤选择其它检测位置进行检测。

本发明实施例还提供了一种设备的隐身性能检测方法，该方法包括：

获取待测设备的整体轮廓；

在预先存储的待测设备的轮廓模型中查询与整体轮廓匹配的区域，根据该区域在轮廓模型中的位置确定检测设备和待测设备之间的位置关系；

根据位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至检测位置；

到达检测位置后，控制馈源天线发射雷达波并接收反射波的数据，根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像；

在完成当前检测位置的检测后，还选取下一个检测位置，并控制车辆控制组件工作，使检测设备移动至下一个检测位置。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种设备的隐身性能检测方法，其特征在于，包括：

采用激光雷达获取待测设备的整体轮廓；

在预先存储的待测设备的轮廓模型中查询与所述整体轮廓匹配的区域，根据该区域在所述轮廓模型中的位置确定检测设备和待测设备之间的位置关系；

根据所述位置关系以及预设的检测位置控制车辆控制组件工作，使所述检测设备移动至所述检测位置；

到达所述检测位置后，控制馈源天线发射雷达波并接收反射波的数据，根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像；

在完成当前检测位置的检测后，还选取下一个检测位置，并控制所述车辆控制组件工作，使所述检测设备移动至下一个检测位置。

2.根据权利要求1所述的一种设备的隐身性能检测方法，其特征在于，所述检测设备在移动时，还获取附近障碍物的信息，然后根据障碍物的信息进行避障。

3.一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，包括：

计算机，存储有待测设备的轮廓模型；

检测设备，包括车载平台(100)，所述车载平台(100)上设置有激光雷达(200)、馈源天线、微波仪表和车辆控制组件，所述激光雷达(200)用于获取待测设备的整体轮廓，所述计算机在所述轮廓模型中查询与所述整体轮廓匹配的区域，根据该区域在所述轮廓模型中的位置确定所述检测设备和待测设备之间的位置关系，所述计算机根据所述位置关系以及预设的检测位置控制所述车辆控制组件工作，使所述检测设备移动至所述检测位置，到达所述检测位置时，所述馈源天线发射雷达波并接收反射波，所述微波仪表组件将所收反射波的数据发送至所述计算机，所述计算机根据反射波的数据确定反映待测设备隐身性能的表征图像。

4.根据权利要求3所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述车载平台(100)上还设置有扫描架(300)，所述馈源天线设置在所述扫描架(300)上。

5.根据权利要求4所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述扫描架(300)活动设置在所述车载平台(100)上，所述扫描架(300)活动时带动所述馈源天线在所述车载平台(100)上移动。

6.根据权利要求5所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述扫描架(300)包括竖直架和水平架，所述竖直架可升降的设置在所述车载平台(100)上，所述水平架设置在所述竖直架上，所述馈源天线可移动的设置在所述水平架上。

7.根据权利要求3所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述车载平台包括底盘和轮系机构，所述轮系机构设置在所述底盘的底部。

8.根据权利要求3所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述馈源天线为双极化天线。

9.根据权利要求3所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述车辆控制组件包括：

方向控制单元，用于控制所述检测设备的移动方向；

速度控制单元，用于控制所述检测设备的移动速度。

10.根据权利要求3所述的一种设备的隐身性能检测系统，其特征在于，所述计算机具有显示单元，所述显示单元对所述位置关系进行图形化显示。

Images