CN202661245U - 一种红外运动目标模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于红外成像领域，具体涉及一种红外运动目标模拟器。其目的是能在有限空间内同时模拟导弹在飞行过程中弹目视线角在方位和俯仰两个方向上具有角速度和角加速度，从而代替两轴转台目标运动。该模拟器包括与红外成像导引系统位于同一水平面且呈角度摆放的离轴抛面镜和电动靶标；电动靶标放置于离轴抛面镜焦点位置，包括电机、制冷片、辐射板和靶盘，所述电机穿过中心带有通孔的电机支撑件、制冷片支撑件、辐射板再通过连接件与靶盘相连，制冷片支撑件上贴有制冷片；所述靶盘上设有目标。该模拟器成本低、在室内条件下易于实现，且携带方便、安装简单，对被测红外成像导引系统无特殊要求，适用于各类中波红外长焦距成像系统。

Description

一种红外运动目标模拟器

技术领域

本实用新型属于红外成像导引系统跟踪性能验证领域，具体涉及一种能在有限空间内同时模拟方位和俯仰两个方向上具有角速度和角加速度的红外运动目标模拟器。

背景技术

动态跟踪性能是成像导引系统的重要特性，因此需要研究在试验室内验证红外成像导引系统动态跟踪性能的方法。对于两轴稳定跟踪平台，需验证方位、俯仰两个方向的跟踪性能，现有方式是在两轴电动转台上放置红外目标，通过两轴转台运动带动红外目标在方位和俯仰方向上具有角速度和角加速度，红外成像导引系统跟踪运动的目标，实现跟踪性能验证。其优点是可以模拟目标大角度运动，测试过程实现导引系统大范围跟踪性能验证，缺点是需要电动转台，成本较高。为在短期内实现红外成像导引系统跟踪性能的原理性验证，需设计新的验证方法。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种红外运动目标模拟器，能在有限空间内同时模拟导弹在飞行过程中弹目视线角在方位和俯仰两个方向上具有角速度和角加速度，从而代替两轴转台目标运动。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种红外运动目标模拟器，包括与红外成像导引系统位于同一水平面且呈角度摆放的离轴抛面镜和电动靶标；所述电动靶标放置于离轴抛面镜焦点位置，包括电机、制冷片、辐射板和靶盘，所述电机穿过中心带有通孔的电机支撑件、制冷片支撑件、辐射板再通过连接件与靶盘相连，制冷片支撑件上贴有制冷片；所述靶盘上设有目标；直流稳压源为电机和制冷片供电。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：所述制冷片选用4个半导体制冷片拼贴方而成，其作为辐射源的尺寸需覆盖靶盘。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：所述辐射板为金属辐射板。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：所述金属辐射板为1mm厚的铜箔，其表面喷涂黑色亚光漆。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：在所述靶盘上通过线切割工艺加工目标。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：所述离轴抛面镜的焦距为f₁，靶盘上目标距旋转中心距离r小于等于0.035f₁，靶盘直径大于等于0.07f₁。

如上所述的一种红外运动目标模拟器，其中：所述电机为J45型直流力矩测速电机，靶标转速由30r/min到1800r/min连续可调。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过位于离轴抛面镜焦点处的电动靶标，以及直流稳压源为电动靶标的电机和制冷片供电，实现了红外运动目标的模拟。并且成本低、在室内条件下易于实现，且携带方便、安装简单，对被测红外成像导引系统无特殊要求，可大大加快导引系统产品早期研发进度，并有利于成本控制。

2.本实用新型提出的红外运动目标模拟器，适用于各类中波红外长焦距成像系统，可验证俯仰、航向最大跟踪速度大于4°/s的导引系统。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种红外运动目标模拟器的示意图；

图2为电动靶标分解图；

图3为靶标图；

其中，1.离轴抛面镜、2.电动靶标、3.红外运动目标模拟器、4.红外成像导引系统、5.平台、11.目标、12.靶盘、13.连接件、14.辐射板、15.制冷片支撑件、16.制冷片、17.电机支撑件、18.电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提出的一种红外运动目标模拟器进行介绍：

如图1所示，一种红外运动目标模拟器3，包括与红外成像导引系统4位于同一水平面且呈角度摆放的离轴抛面镜1和电动靶标2。离轴抛面镜1为平行光装置，处于离轴抛面镜焦点处的目标11，经离轴抛面镜1反射后形成平行光，用于模拟无穷远处的目标，即将电动靶标2放置于离轴抛面镜1焦点位置，用于模拟无穷远处的红外运动目标。红外成像导引系统4、离轴抛面镜1、电动靶标2中心间的水平高度可通过平台5进行调整。

电动靶标2是运动目标模拟器的关键因素。如图2所示，电动靶标2包括电机18、制冷片16、辐射板14和靶盘12，电机18穿过中心带有通孔的电机支撑件17、制冷片支撑件15、辐射板14再通过连接件13与靶盘12相连，制冷片支撑件15上贴有制冷片16。由电机18带动靶盘12实现靶盘12上目标11的运动，并且由制冷片16、辐射板14和靶盘12实现目标11与背景（靶盘12的非目标区域）温度差。通过直流稳压源为电动靶标2的电机18和制冷片16供电，由于绕线问题，电机18通过连接件13带动靶盘12运动，而辐射板14和制冷片16不转动。通过控制直流稳压源电压控制电机18转速、目标11与背景温度差。为获得较好的效果，制冷片16选用半导体制冷片，辐射板14选用金属辐射板。

由于离轴抛面镜1在焦点附近2°的范围内可以较好的保证像质，本实施例中采用焦距为f₁的离轴抛面镜1，因此靶盘12上目标11距旋转中心距离r应不超过0.035f₁，设计靶盘直径不小于0.07f₁，根据靶盘大小可确定辐射源大小，由于电机轴需从辐射源中心穿出，而半导体制冷片切割加工困难，本实施例中采用4个半导体制冷片16拼贴方式，最终形成的辐射源尺寸应覆盖靶盘大小。采用直流稳压源为半导体制冷片16供电，调节供电电压以控制半导体制冷片16制冷（或制热），热辐射通过传导方式传递到金属辐射板14上。本实施例中，金属辐射板14采用厚度为1mm的铜箔，其表面喷涂黑色亚光漆，以保证发射率不小于95％。金属辐射板14前为靶盘12，根据成像系统焦距、离轴抛面镜1焦距以及系统跟踪目标大小要求设计靶盘目标，靶盘目标设计可参见附图3。通过线切割工艺加工靶盘12以保证目标11的加工精度，热辐射通过靶盘12上的目标11形成目标辐射，而靶盘12自身处于环境温度下，作为背景辐射，与目标辐射形成辐射差，通过红外系统成像后形成目标图像，用于导引系统跟踪。

为模拟目标运动，本实施例中，电机18为J45型直流力矩测速电机，可实现靶标转速由30r/min到1800r/min连续可调，通过直流稳压源控制电机18带动靶盘12转动，选择靶盘12上的某一目标作为靶标，它距电动靶标旋转中心为r，设离轴抛面镜焦距为f₁，当电动靶标以转速n转动时，为红外成像导引系统提供了具有角速度

与角加速度

的靶标，有如下关系式：

θ＝θ_p·sinωt    …………（1）

$\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}=\mathrm{\ω}\·{\mathrm{\θ}}_p\·\cos \mathrm{\ωt}...\left(2\right)$

$\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}=-{\mathrm{\ω}}^2\·{\mathrm{\θ}}_p\·\sin \mathrm{\ωt}...\left(3\right)$

其中， ${\mathrm{\θ}}_p=\mathrm{arctg}\frac{r}{f_l},$ $\mathrm{\ω}=\frac{2\mathrm{\π}}{T},$ $T=\frac{60}{n}$

把r和f₁的数值代入公式（2）、（3）中，即可得到角速度

角加速度

与转速n的关系，由（2）、（3）式可知，

和

是ωt的余弦或正弦函数，当ωt＝0或π时，

最大，

当ωt＝π/2或3π/2时，

达到最大值。当靶标位于四个不同象限时，模拟的角速度

和角加速度

不是由零变到最大，就是由最大变到零，它是呈变加速或变减速运动，当电动靶标连续运转时，将实时给出目标两维运动特性，这样正好模拟了弹目间的运动状态。

以焦距1800mm的离轴抛面镜为例，靶盘上目标距旋转中心距离r为40mm，为验证红外成像导引系统俯仰、航向最大跟踪速度是否能够达到25°/s，根据公式（2）可计算出靶盘转速为188r/min，当靶盘在此转速下运动时，导引系统应能够正常跟踪目标不丢失，说明导引系统跟踪性能满足技术指标要求。

Claims (7)

1.一种红外运动目标模拟器，包括与红外成像导引系统（4）位于同一水平面且呈角度摆放的离轴抛面镜（1）和电动靶标（2）；所述电动靶标（2）放置于离轴抛面镜（1）焦点位置，包括电机（18）、制冷片（16）、辐射板（14）和靶盘（12），所述电机（18）穿过中心带有通孔的电机支撑件（17）、制冷片支撑件（15）、辐射板（14）再通过连接件（13）与靶盘（12）相连，制冷片支撑件（15）上贴有制冷片（16）；所述靶盘（12）上设有目标（11）；直流稳压源为电机（18）和制冷片（16）供电。

2.根据权利要求1所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：所述制冷片（16）选用4个半导体制冷片拼贴方而成，其作为辐射源的尺寸需覆盖靶盘（12）。

3.根据权利要求1所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：所述辐射板（14）为金属辐射板。

4.根据权利要求3所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：所述金属辐射板（14）为1mm厚的铜箔，其表面喷涂黑色亚光漆。

5.根据权利要求1所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：在所述靶盘（12）上通过线切割工艺加工目标（11）。

6.根据权利要求1所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：所述离轴抛面镜（1）的焦距为f₁，靶盘（12）上目标（11）距旋转中心距离r小于等于0.035f₁，靶盘直径大于等于0.07f₁。

7.根据权利要求1所述的一种红外运动目标模拟器，其特征在于：所述电机（18）为J45型直流力矩测速电机，靶标转速由30r/min到1800r/min连续可调。

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