[发明专利]一种光电跟踪仪跟踪精度测试装置与方法

说明书

本发明公开了一种光电跟踪仪跟踪精度测试装置与方法，属于测试技术领域，本发明测试装置，包括光电跟踪仪、平行光管、空间光调制器、合束镜、光束整形系统、黑体辐射源、白光光源和工控机。本发明方法基于数字光处理技术的模拟目标生成方案可达到比传统方式更高的空间分辨率、更宽的速度和加速度测试范围；该测试装置可以实现折叠式设计，减小体积，利于测试系统的小型化；该测试装置可进行多个复杂的目标在多场景中的模拟；控制方式简单，且同步采集与控制技术的运用可以高精度测量跟踪精度。

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种光电跟踪仪跟踪精度测试装置与方法。

背景技术

光电跟踪装备、系统作为光电侦查与跟瞄系统的重要组成部分，主要用于目标搜索和自动跟踪，通过测角、测距等实现对移动目标的实时追踪，为其搭载任务设备提供准确的指向。

光电跟踪设备依使用场景不同分路基地面站、舰载、车载、机载和星载等多种平台，系统的框架结构也具有地坪式、极轴式、多轴式和复合轴等不同形式，但绝大多数光电跟踪装备的组成架构基本是一致的。具有电视(可见光)成像系统、红外成像系统、激光测距系统。图像采集和处理单元、型号处理电路以及跟瞄平台等。随着传感器技术数字处理技术的发展，光电跟踪设备的发展有如下趋势：(1)使用新型光学结构和数字处理技术，整个系统高度集成，缩小体积，减小重量；(2)多探测器并用，一方面保证全天时，全天候、复杂环境下工作，另一方面不仅限于对目标外形和轮廓的侦查和跟踪，同时获取多种目标信息，并进行测量、定位和识别；(3)全数字化方式工作，提高信息获取和处理能力，包括数字化图像采集、捕获、识别和跟踪数字伺服控制、数字信息传输和显示等。

光电跟踪设备的跟踪性能指标包括光谱范围、静态跟踪精度、动态跟踪精度等。要实现对这些指标的检测，测试系统必须提供一个可见光波段内模拟无穷远的目标。此目标能显示设定位置的精确定位以及设定速度的轨迹运动实现跟踪精度的测量。最接近实战的测试方案是进行外场校飞试验，但这种试验即费钱又费时，成本太高，所以室内检测是目前采用的主流测试方案。

图1(a)所示的移动靶标加平行光管系统中，旋转支架的两个臂对称并与水平面平行，旋转轴垂直于水平面，支架两端分别安装可见光平行光管，模拟无穷远可见光目标，并由直流力矩电机带动支架旋转实现模拟目标的运动速度和加速度控制。测试时，光电跟踪设备的测角系统所测目标的方位角与测量系统所测的目标方位角分别读出，并进行求差，从而得出光电跟踪设备的方位跟踪精度。激光模拟空间目标系统如图1(b)所示，激光发射器安装在两轴转台上，转台两轴安装有提供角度输出基准的光电码盘，转台可作方位和俯仰两维运动，其运动规律可通过计算机编程控制。测试时，转台按编程规律运动，激光器出射的激光光束打在幕墙上，形成一个按编程规律运动的模拟空间目标轨迹，光电跟踪设备跟踪此目标，给出目标的方位角。同时根据激光发射轴线和被测设备视轴线之间的距离等关系，确定任意时刻激光模拟空间目标相对被测设备的空间位置信息，进而对被测设备进行检测。这两种测试系统的测试原理基本相同，均是将测试系统所测的模拟目标方位角，与光电跟踪设备测得的目标方位角进行同步对比，得到光电跟踪设备跟踪精度，其主要区别主要在于模拟靶标的生成方式。

上述室内检测采用的简化模拟目标测试方法存在无法模拟目标背景、大多数测试只能在任务前进行测试、无法进行任务中或现场维修检测等问题。同样的，室内检测与外场校飞均不能经历系统可能应用的所有场合，所以很有必要进行成像系统跟踪目标的全过程的模拟与推演。

现有测试光电跟踪设备的手段

目前常规的测试方法有以下三种：

(1)外场测试：利用实际飞行目标进行跟踪性能和测量精度校飞、协调困难，人力物力时间成本极高。

(2)旋转靶标：模拟靶标的运动形式单一，系统结构庞大，相关控制较为复杂，测量精度受限于系统自身的测角精度和测角数据的同步性，适合室内检测，很难提供现场实时测量。