CN203798363U

CN203798363U - 大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置

Info

Publication number: CN203798363U
Application number: CN201420143691.6U
Authority: CN
Inventors: 徐亮; 赵建科; 周艳; 杨菲; 刘峰; 胡丹丹; 薛勋
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2024-03-27

Abstract

本实用新型涉及一种大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，该大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置包括均匀光源、动态目标发生器、控制单元以及离轴三反光学系统；均匀光源包括第一反射式聚光灯以及第二反射式聚光灯；动态目标发生器包括第一DMD以及第二DMD；第一DMD以及第二DMD分别与控制单元相连；第一DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第一反射式聚光灯的出射光路上；第二DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第二反射式聚光灯的出射光路上。本实用新型提供了一种能够有效的在实验室内完成高精度、动态目标与干扰源的模拟的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置。

Description

大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置

技术领域

本实用新型属于光学领域，涉及一种大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，尤其涉及一种主要用于实验室目标场景仿真的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置。

背景技术

目前研究的大视场、双波段动态目标与干扰源模拟装置，是在实验室内验证导引产品及预警相机的关键技术。动态目标与干扰源模拟装置是航空、航天技术中空间环境模拟试验的主要组成部分，用于测试导引产品及预警相机的目标捕获性能及数据处理软件的图像处理算法。

过去研制的各种目标模拟与干扰源装置，主要是以静态目标模拟为主，无法实现目标和干扰源的图像信息与光谱信息的实时动态仿真；而一般的动态目标模拟装置，所模拟的目标光谱范围窄、场景单一，且模拟器的图像分辨率低、视场小，不能满足现在战时大视场、多谱段、多目标跟踪、导引、预警系统测试的需要。以往的多谱段目标导引、预警系统跟踪识别能力的验证只能在外场测试，因此，开展高精度、高分辨率、大视场、双波段动态目标与干扰源模拟装置作为研究课题，具有较高的实用价值。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的大天区、动态、高精度、多谱段目标与干扰源模拟的技术难题，本实用新型提供了一种能够有效的在实验室内完成高精度、动态目标与干扰源的模拟的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，其特殊之处在于：所述大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置包括均匀光源、动态目标发生器、控制单元以及离轴三反光学系统；所述均匀光源包括第一反射式聚光灯以及第二反射式聚光灯；所述动态目标发生器包括第一DMD以及第二DMD；所述第一DMD以及第二DMD分别与控制单元相连；所述第一DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第一反射式聚光灯的出射光路上；所述第二DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第二反射式聚光灯的出射光路上。

上述离轴三反光学系统包括主镜、次镜、三镜以及半透半反镜；所述第一DMD、半透半反镜、三镜、次镜以及主镜依次设置在第一反射式聚光灯的出射光路上；所述第二DMD、半透半反镜、三镜、次镜以及主镜依次设置在第二反射式聚光灯的出射光路上。

上述半透半反镜是锗玻璃半透半反镜。

本实用新型的优点是：

本实用新型主要围绕双波段动态目标与干扰源模拟技术开展研究，完成了一种双波段动态目标与干扰源模拟装置的设计；该装置解决了高精度、大视场、动态目标与干扰源模拟难题，为卫星与导弹上目标跟踪系统的质量考核、性能测试和生产具有重要意义。本实用新型所涉及的双波段动态目标及干扰源场景的模拟装置主要用于实验室目标场景仿真，可同时模拟不同光谱场景的目标信息，并有效的模拟目标与干扰源的发光特性，用于导引产品及预警相机的性能测试。

具体而言，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型可实时模拟不同目标与景物的变化情况，具有实时、动态模拟的优点；

2、本实用新型利用光学视场拼接技术，将两块DMD器件进行像方视场拼接，突破了以往动态景物模拟器模拟视场范围小的缺陷，最大模拟视场可扩展至5°左右（以往相同规格的动态目标模拟器视场只有2.5°）；

3、本实用新型根据实际需要，设计了一种大视场离轴三反式光学结构，其成像质量接近衍射极限，畸变小于0.05％，能量中心与主光线位置偏差小于8″，光学系统准直性精度优于10″；同时可用于不同波段的目标模拟与仿真，解决了以往动态目标模拟器无法实现双波段目标仿真的难题；

4、本实用新型采用离轴三反式结构可实时模拟紫外光、可见光、红外光波段的图像信息，有效地对不同目标的特征进行仿真；

5、本实用新型采用双DMD器件进行目标仿真，可保证不同目标图像出射光的光轴的一致性；

6、本实用新型采用锗玻璃作为半透半反镜，可同时透射红外光波，并反射可见光或紫外光，为不同谱段目标的实时仿真模拟提供了技术支持（以往的装置采用反射镜切换机构对不同目标光谱的仿真进行模拟）。

附图说明

图1是本实用新型所提供的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置的结构示意图；

其中：

1-均匀光源；2-动态目标发生器；3-控制单元；4-离轴三反光学系统；5-被测产品；11-第一反射式聚光灯；12-第二反射式聚光灯；21-第一DMD；22-第二DMD；41-主镜；42-次镜；43-三镜；44-半透半反镜。

具体实施方式

本实用新型结合被测试导引产品及预警相机的结构要求，基于离轴三反光学结构，提出了一种动态双波段目标模拟装置，能够有效的在实验室内完成高精度、动态目标与干扰源的模拟。该双波段动态目标及干扰源模拟装置利用双DMD器件，可实现空间目标与背景的模拟，其中第一DMD21可模拟红外特征波段1，第二DMD22可模拟红外特征波段2，通过半反半透镜44后可实现双目标的合成，即在被测产品5同一视场内产生两种波长、多种景物的实时仿真。大视场、双波段动态目标与干扰源模拟装置设计原理如图1所示。DMD，Digital Micromirror Device，数字微镜元件。

如图1所示，在导引产品及预警相机测试时，将其光学系统光轴与动态目标与干扰源模拟装置光轴调至平行，由两路光源及目标发生器模拟的景物与目标图像，可在被测产品5视场内像面上成两种光谱信息图像，此时可用于目标源与干扰源的实时仿真，从而可验证被测产品5的目标识别算法。

本实用新型所提供的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置主要包括：均匀光源1（第一反射式聚光灯11与第二反射式聚光灯12）、动态目标发生器2（第一DMD21与第二DMD22）、控制单元3、离轴三反光学系统4（主镜41；次镜42；三镜43；半透半反镜44）组成。

其中：第一DMD21以及第二DMD22分别与控制单元相连；第一DMD21以及离轴三反光学系统依次设置在第一反射式聚光灯11的出射光路上；第二DMD22以及离轴三反光学系统依次设置在第二反射式聚光灯12的出射光路上。控制单元主要完成DMD器件的驱动控制，并完成图像目标的生成。

离轴三反光学系统包括主镜41、次镜42、三镜43以及半透半反镜44；第一DMD21、半透半反镜44、三镜43、次镜42以及主镜41依次设置在第一反射式聚光灯11的出射光路上；第二DMD22、半透半反镜44、三镜43、次镜42以及主镜41依次设置在第二反射式聚光灯12的出射光路上。

本实用新型的工作原理是：采用均匀光源1分别照亮动态目标发生器2（其中第一反射式聚光灯11与第二反射式聚光灯12由两种特征波段的红外光产生辐射光能），第一DMD21与第二DMD22经过均匀光源1的照射后，可分别反射调制两种红外波段的辐射光；通过控制单元3内的图像生成软件对两个动态目标发生器2分别驱动输出特征图像信息；此时第一DMD21与第二DMD22分别位于离轴三反系统的焦面位置，第一DMD21透过半透半反镜44经过离轴三反系统形成来自无穷远处的目标辐射，第二DMD22通过半透半反镜44反射后经过离轴三反系统也可形成来自无穷远处的目标辐射；其中半透半反镜44采用锗玻璃来制作，可保证红外波段2μm～17μm的全波段模拟仿真；此时从离轴三反系统出口对着光学系统光轴方向看去，正如来自无穷远处的双波段、多目标辐射，即可实现双波段目标与干扰源模拟。其中，由第一DMD21来模拟目标信息，由第二DMD22来模拟干扰源信息，此时可实现目标源与干扰源在同一时刻、同一场景内模拟的目的；将被测产品5放置在此装置出口处，调整其光轴与动态目标与干扰源模拟装置光轴一致，可在被测产品5像面上成两种光谱信息的目标图像，有效的在实验室内模拟了目标与干扰源信息，为被测产品5的测试提供了有力的条件保障。另外，控制单元3内的图像生成软件可对目标模拟信息实时刷新，其刷新频率优于80Hz，可有效的模拟目标的实时动态仿真。其中各部分的功能如下介绍：

均匀光源1主要为了提供模拟目标发射器发光的光能，第一反射式聚光灯11与第二反射式聚光灯12分别为两种波段的均匀光源1，可有效的模拟不同目标的发光特性。动态目标发生器2（第一DMD21与第二DMD22）用于提供目标特征的仿真，通过驱动程序控制DMD内部的微镜翻转来实现不同目标与背景的变换，从而实现动态目标的模拟；另外，采用两个DMD的作用是为了实现大视场光学系统像面的光学拼接和不同光谱目标的动态仿真。离轴三反光学系统4主要是为了模拟无穷远处的目标与背景辐射，采用这种离轴三反式光学结构可使光学目标仿真从紫外到长波红外全光谱模拟；另外，光学系统的有效视场也可增大到5°以上，保证了图像目标的大视场模拟；该系统成像质量接近衍射极限，畸变小于0.05％，能量中心与主光线位置偏差小于8″。

Claims

1.一种大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，其特征在于：所述大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置包括均匀光源、动态目标发生器、控制单元以及离轴三反光学系统；所述均匀光源包括第一反射式聚光灯以及第二反射式聚光灯；所述动态目标发生器包括第一DMD以及第二DMD；所述第一DMD以及第二DMD分别与控制单元相连；所述第一DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第一反射式聚光灯的出射光路上；所述第二DMD以及离轴三反光学系统依次设置在第二反射式聚光灯的出射光路上。

2.根据权利要求1所述的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，其特征在于：所述离轴三反光学系统包括主镜、次镜、三镜以及半透半反镜；所述第一DMD、半透半反镜、三镜、次镜以及主镜依次设置在第一反射式聚光灯的出射光路上；所述第二DMD、半透半反镜、三镜、次镜以及主镜依次设置在第二反射式聚光灯的出射光路上。

3.根据权利要求2所述的大视场双波段动态目标与干扰源模拟装置，其特征在于：所述半透半反镜是锗玻璃半透半反镜。