[发明专利]一种具有球面运动轨迹的光学目标运动仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于光学成像制导导引头的半实物仿真技术领域，涉及一种可使光学目标模拟器具有球面运动轨迹，能实现光学成像制导导引头对光学目标跟踪性能测试的光学目标运动仿真系统。

背景技术

光学成像制导导引头是导弹中极为关键的系统之一，是导弹的“眼睛”，其性能的优劣将直接影响导弹的打击精度，所以对光学成像制导导引头性能的测试至关重要。

目前，对光学成像制导导引头性能的测试方法有两种：一种方法是通过实物导弹的外场实验，获取导弹飞行过程中的数据，通过对数据的分析来评价导引头的性能；另一种方法是采用半实物仿真技术，在实验室条件下模拟目标的运动特性，实现对光学成像制导导引头跟踪性能的测试。

由于实物导弹的外场实验成本高、信息反馈慢和安全性差等原因，针对光学成像制导导引头的半实物仿真技术受到各国科研人员的重视。国外的统计结果表明，由于仿真技术的引入可使导弹飞行试验次数减少30~60%，研制经费节省10~40%，研制周期缩短30~40%。因此，研制与导弹配套的可评价其光学成像制导导引头性能的半实物仿真系统是导弹研制过程中不可缺少的环节。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有球面运动轨迹的光学目标运动仿真系统，该系统中光学目标模拟器具有球面运动轨迹，且在运动过程中光学目标模拟器的光轴始终通过球心，使用时将导引头光学扫描系统的回转中心与球心重合，通过观测该系统模拟的不同运动状态的光学目标，实现导引头跟踪性能的测试，该系统具有结构紧凑、稳定性好和成本低的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有球面运动轨迹的光学目标运动仿真系统，包括光学目标模拟器、带动光学目标模拟器实现球面运动轨迹且使目标模拟器的光轴始终指向球心的球面运动系统以及支撑平台机构，其中：

所述球面运动系统包括方位圆弧运动机构、俯仰圆弧运动机构和位于方位圆弧运动机构与俯仰圆弧运动机构之间的导轨连接件，光学目标模拟器采用侧面安装方式安装在俯仰圆弧运动机构上，光学目标模拟器的光轴与安装面平行，通过调节导轨连接件的位置使光学目标模拟器做俯仰圆弧运动时光轴的回转中心与方位圆弧运动机构的圆心的连线垂直于方位圆弧运动的导轨面，从而实现了光学目标模拟器的球面运动轨迹，且光学目标模拟器的光轴始终指向球面运动系统的球心；

所述方位圆弧运动机构包括实现方位圆弧运动的方位伺服电机、方位减速器、方位传动齿轮、带有齿圈的方位圆弧导轨、方位滑座、带有V型槽的方位滚动轴承，方位圆弧导轨通过螺栓固定在支撑平台机构上，方位滑座通过带有V型槽的方位滚动轴承与方位圆弧导轨相连，实现沿方位圆弧导轨V型导轨面的滑动，方位滑座的表面与方位圆弧导轨的导轨面平行，方位伺服电机和方位减速器连接后固定在方位滑座的下方，与方位减速器传动轴相连的方位传动齿轮通过与方位圆弧导轨齿圈的咬合使方位滑座在方位伺服电机的驱动下按照预定轨迹运动；

所述俯仰圆弧运动机构包括实现俯仰圆弧运动的俯仰伺服电机、俯仰减速器、俯仰传动齿轮、带有齿圈的俯仰圆弧导轨、俯仰滑座、带有V型槽的俯仰滚动轴承，俯仰圆弧导轨通过导轨连接件安装在方位滑座上，俯仰圆弧导轨的导轨面与水平圆弧导轨的导轨面垂直，俯仰滑座通过带有V型槽的俯仰滚动轴承与俯仰圆弧导轨相连，实现沿俯仰圆弧导轨V型导轨面的滑动，俯仰滑座的表面与俯仰圆弧导轨的导轨面平行，光学目标模拟器安装在俯仰滑座一侧，目标模拟器的光轴与俯仰圆弧导轨的导轨面平行，俯仰伺服电机和俯仰减速器连接后固定在俯仰滑座的另一侧，与俯仰减速器传动轴相连的俯仰传动齿轮通过与俯仰圆弧导轨齿圈的咬合使俯仰滑座在俯仰伺服电机的驱动下按照预定轨迹运动。

本发明中，所述导轨连接件使光学目标模拟器在沿俯仰圆弧导轨随俯仰滑座运动时的光轴指向中心与方位圆弧导轨圆心的连线垂直于方位圆弧导轨的导轨面，该指向中心是俯仰圆弧导轨圆心向光学目标模拟器光轴随俯仰滑座运动时所在运动面的投影，同时该指向中心也是光学目标模拟器球面运动轨迹的球心和球面运动过程中的光学目标模拟器光轴的指向中心。

本发明具有如下优点：

1、使用该光学目标运动仿真系统测试导引头的跟踪性能具有重复性，通过控制方位伺服电机和俯仰伺服电机可精确模拟实际目标的运动轨迹。相比其他光学目标运动仿真系统，该光学目标运动仿真系统具有结构紧凑和成本低的特点。

2、该光学目标运动仿真系统中的球面运动系统仅使用两根圆弧导轨，通过导轨连接件使它们满足上述的特定空间位置关系，使目标模拟器实现了球面运动且运动过程中目标模拟器的光轴始终指向球心。