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一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统

申请号 CN201710089484.5 申请日 2017-02-20 公开(公告)号 CN106839879A 公开(公告)日 2017-06-13
申请人 哈尔滨工业大学; 发明人 康为民; 张建隆; 郭鑫民; 王祥鹏;
摘要 本 发明 公开了一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,所述系统由光学耦合系统、照明光学系统、高温 黑体 、合束器、目标光阑组件、 能量 控制组件、干扰光阑组件、旋转反光镜、干扰通道 旋转机 和遮 挡板 组成。本发明采用双通道结构,目标通道和干扰通道分开,每个通道可单独变化,互不影响,再通过合束器合束,使导引头在仿真测试过程中可同时观察到目标和干扰。通过目标光阑组件的设计,系统可提供大小不同的目标模型,通过干扰光阑组件,使系统可提供数量、大小均可改变的干扰。通过能量控制组件的设计,可快速控制目标或干扰能量变化,实现对不同能量的目标或干扰的模拟。
权利要求

1.一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述系统由光学耦合系统、照明光学系统、高温黑体、合束器、目标光阑组件、能量控制组件、干扰光阑组件、旋转反光镜、干扰通道旋转机和遮挡板组成,其中:
所述的光学耦合系统由成像镜组、目标成像镜组和干扰成像镜组组成;
所述的照明光学系统由目标照明光学系统和干扰照明光学系统构成;
所述的高温黑体包括第一高温黑体和第二高温黑体;
所述的能量控制组件包括第一能量控制组件和第二能量控制组件;
所述的第一高温黑体、目标照明光学系统、第一能量控制组件、目标光阑组件构成目标通道;
所述的第二高温黑体、干扰照明光学系统、第二能量控制组件、干扰光阑组件、旋转反光镜、干扰通道旋转机构和遮挡板构成干扰通道;
所述的干扰通道旋转机构用于旋转干扰通道,模拟干扰旋转及干扰释放方向;
所述目标通道由一次成像完成,第一高温黑体发出红外辐射,经照明光学系统进入第一能量控制组件成像,然后经过目标光阑组件由光学耦合系统成像到无限远处;
所述干扰通道采用二次成像原理,第二高温黑体发出红外辐射,经干扰照明光学系统进入第二能量控制组件后第一次成像,经过干扰光阑组件、旋转反光镜、遮挡板后第二次成像,然后由光学耦合系统成像到无限远处。
2.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的目标光阑组件由目标光阑片组件和驱动电机组成。
3.根据权利要求2所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的目标光阑片组件由一片有三形缺口的矩形金属片与另一相同大小的矩形金属片对接组成。
4.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的能量控制组件由渐变衰减片和驱动电机组成。
5.根据权利要求4所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的渐变衰减片为圆形薄板,薄板上平均分出若干扇形,每个扇形透过率均不同。
6.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的干扰光阑组件由干扰光阑和驱动电机组成。
7.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的干扰光阑为圆形薄板,在圆形薄板上分为若干扇形区域,在不同扇形区域中心位置沿薄板半径方向并排打上数量、大小均不同的小孔。
8.根据权利要求1或6所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的干扰光阑组件位于干扰通道一次成像位置。
9.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的旋转反光镜由反光镜和驱动电机组成。
10.根据权利要求1所述的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,其特征在于所述的遮挡板位于干扰通道二次成像位置。

说明书全文

一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统

技术领域

[0001] 本发明属于光学模拟仿真与测试技术领域,涉及一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统。

背景技术

[0002] 红外成像导引头属于被动制导方式,具有全天候、抗干扰能强等优点。为缩短红外成像导引头的研制周期,需要在实验室内使用红外目标模拟器对红外成像导引头的动态跟踪性能进行仿真测试。通常使用的红外目标模拟器为红外圆形目标模拟器。在对空作战中,来袭飞机或导弹(包括其尾喷)在红外成像导引头上的成像为红外三形目标。这类来袭目标刚进入导引头的识别距离时,在导引头上的成像小,可以等效为红外圆形目标,由红外圆形目标模拟器模拟,但当距离较近,能在导引头上清晰成像时,圆形目标模拟器就不能逼真模拟这类三角形目标。在仿真试验中,通常还需要对红外目标的能量进行调节,在不同能量条件下对导引头进行测试,以研究导引头在不同目标距离、不同天气状态下对目标的反应。除此之外,还需要对导引头抗干扰能力进行测试,这就需要红外目标模拟器在模拟目标的同时还可以释放不同大小、不同数量的干扰。
[0003] CN102279093A公开了一种红外动态三角形目标模拟器,该模拟器可模拟不同大小的三角形目标,可改变目标能量,同时可释放干扰,但其缺点在于目标和干扰能量的改变是通过偏振衰减片完成的,偏振衰减片由两片线偏振片构成,靠近红外目标的那一片偏振片吸收了50%左右的目标能量,在高能量状态需要对偏振片进行冷却才能正常工作,而且其干扰释放单一,无法改变释放方向及释放方式,也无法改变释放干扰数量。

发明内容

[0004] 本发明为了克服现有技术的不足,提供了一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,可为导引头仿真实验提供可变的目标及干扰,可对导引头跟踪目标和抗干扰能力进行测试分析。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006] 一种基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统,采用目标通道与干扰通道分开的双通道结构,干扰通道采用二次成像原理,整个系统由光学耦合系统、照明光学系统、高温黑体、合束器、目标光阑组件、能量控制组件、干扰光阑组件、旋转反光镜、干扰通道旋转机和遮挡板组成,其中:
[0007] 所述的光学耦合系统由成像镜组、目标成像镜组和干扰成像镜组组成;
[0008] 所述的照明光学系统由目标照明光学系统和干扰照明光学系统构成;
[0009] 所述的高温黑体包括第一高温黑体和第二高温黑体;
[0010] 所述的能量控制组件包括第一能量控制组件和第二能量控制组件;
[0011] 所述的第一高温黑体、目标照明光学系统、第一能量控制组件、目标光阑组件构成目标通道;
[0012] 所述的第二高温黑体、干扰照明光学系统、第二能量控制组件、干扰光阑组件、旋转反光镜、干扰通道旋转机构和遮挡板构成干扰通道;
[0013] 所述的干扰通道旋转机构用于旋转干扰通道,模拟干扰旋转及干扰释放方向;
[0014] 所述目标通道由一次成像完成,第一高温黑体发出红外辐射,经照明光学系统进入第一能量控制组件成像,然后经过目标光阑组件由光学耦合系统成像到无限远处;
[0015] 所述干扰通道采用二次成像原理,第二高温黑体发出红外辐射,经干扰照明光学系统进入第二能量控制组件后第一次成像,经过干扰光阑组件、旋转反光镜、遮挡板后第二次成像,然后由光学耦合系统成像到无限远处。
[0016] 本发明中,所述的目标光阑组件由目标光阑片组件和驱动电机组成,目标光阑片组件由一片有三角形缺口的矩形金属片与另一相同大小的矩形金属片对接组成,实现对三角形目标的模拟,驱动电机带动两金属片相对移动,改变目标模型大小。
[0017] 本发明中,所述的能量控制组件由渐变衰减片和驱动电机组成,渐变衰减片为圆形薄板,薄板上平均分出若干扇形,每个扇形透过率均不同,驱动电机带动渐变衰减片转动,不同的角度对应不同的透过率来模拟能量的变化,其作用是控制高温黑体辐射到目标光阑组件及干扰光阑组件中目标和干扰的能量的变化,使在仿真时看到能量变化的目标和干扰。
[0018] 本发明中,所述的干扰光阑组件位于干扰通道一次成像位置,由干扰光阑和驱动电机组成,干扰光阑为圆形薄板,在圆形薄板上分为若干扇形区域,在不同扇形区域中心位置沿薄板半径方向并排打上数量、大小均不同的小孔,驱动电机带动干扰光阑运动,其作用是干扰光阑提供不同大小、不同数量的干扰。
[0019] 本发明中,所述的旋转反光镜由反光镜和驱动电机组成,反光镜与驱动电机通过二维联动装置连接,驱动电机带动反光镜旋转,改变成像位置,模拟干扰释放。
[0020] 本发明中,所述的遮挡板为两个半圆形薄板,可通过控制遮挡板遮挡面积及遮挡位置控制模拟的干扰个数和干扰释放的位置。
[0021] 本发明中,所述的合束器的作用将目标通道和干扰通道辐射的目标和干扰进行合束。
[0022] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0023] 1、系统采用双通道结构,目标通道和干扰通道分开,每个通道可单独变化,互不影响,再通过合束器合束,使导引头在仿真测试过程中可同时观察到目标和干扰。
[0024] 2、通过目标光阑组件的设计,系统可提供大小不同的目标模型,通过干扰光阑组件,使系统可提供数量、大小均可改变的干扰。
[0025] 3、通过能量控制组件的设计,可快速控制目标或干扰能量变化,实现对不同能量的目标或干扰的模拟。
[0026] 4、干扰通道采用二次成像原理设计,遮挡板和干扰光阑组件分别位于干扰通道两个成像位置,分别控制释放干扰数量、大小及干扰释放位置。
[0027] 5、系统设置有干扰旋转机构和旋转反光镜,可改变干扰释放的方向及释放的方式。附图说明
[0028] 图1为基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统的整体结构机械图;
[0029] 图2为基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统的光学原理图;
[0030] 图3为目标光阑组件的结构示意图;
[0031] 图4为能量控制组件的结构示意图;
[0032] 图5为干扰光阑组件的结构示意图;
[0033] 图6为旋转反光镜的结构示意图;
[0034] 图7为干扰通道旋转机构的结构示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0036] 如图1所示,本发明提供的基于二次成像原理的点源目标及干扰模拟系统采用目标通道与干扰通道分开的双通道结构,干扰通道采用二次成像原理,整个系统由光学耦合系统1、照明光学系统2、高温黑体3、合束器4、目标光阑组件5、能量控制组件6、干扰光阑组件7、旋转反光镜8、干扰通道旋转机构9和遮挡板10组成,可为导引头仿真测试提供点源目标和干扰,对导引头跟踪目标和抗干扰能力进行测试分析。
[0037] 如图2所示,所述的光学耦合系统1由成像镜组1-1、目标成像镜组1-2和干扰成像镜组1-3组成,其作用是把具有一定能量的目标和干扰经光学耦合系统1准直后以相当于无限远的目标和干扰被导引头光学系统接收,光学耦合系统1的出瞳孔径完全覆盖导引头的入瞳孔径,实现与导引头入瞳完善耦合。所述的照明光学系统2由目标照明光学系统和干扰照明光学系统两部分组成,其作用是将高温黑体3辐射的能量经照明光学系统2后以一定的孔径角将目标光阑组件5及干扰光阑组件7的目标和干扰均匀照亮,使导引头能够观察到一定能量均匀的目标和干扰。所述的合束器4的作用将目标通道和干扰通道辐射的目标和干扰进行合束,使导引头在仿真测试过程中,可同时观察到目标和干扰。所述的干扰通道采用二次成像原理,干扰光阑组件7和遮挡板10分别位于干扰通道的两个成像位置。
[0038] 如图3所示,所述的目标光阑组件5由目标光阑片组件5-1和驱动电机5-2组成,目标光阑片组件5-1用于实现三角形目标的模拟,由一片有三角形缺口的矩形金属片与另一相同大小的矩形金属片对接组成,驱动电机5-2带动两金属片的移动改变三角形大小,实现模拟目标大小的变化。
[0039] 如图4所示,所述的能量控制组件6由渐变衰减片6-1和驱动电机6-2组成,渐变衰减片6-1为圆形薄板,根据需要在圆形薄板上分出8个面积相等的扇形,每个扇形为45°,采用光刻膜等办法,使每个扇形的透过率分别为0%、15%、30%、45%、60%、75%、90%、100%,驱动电机6-2带动渐变衰减片运动,不同的角度对应不同的透过率来控制高温黑体3辐射到目标光阑组件5及干扰光阑组件7中目标和干扰能量的变化,实现对能量不同的目标和干扰的模拟。
[0040] 如图5所示,所述的干扰光阑组件7由干扰光阑7-1和驱动电机7-2组成,干扰光阑7-1为圆形薄板,薄板平均分为13个面积相等的扇形区域,在不同扇形区域中心位置沿半径方向并排打上不同数量、不同大小的小孔,驱动电机7-2带动干扰光阑7-1运动,使不同扇形上的小孔分别经过光学系统,模拟干扰数量和大小的变化。
[0041] 如图6所示,所述的旋转反光镜8由反光镜和驱动电机组成,反光镜与驱动电机通过二维联动装置连接,驱动电机带动反光镜旋转,改变干扰通道成像位置,模拟干扰释放。
[0042] 如图7所示,所述的干扰通道旋转机构9连接干扰通道与模拟系统主体,遮挡板10位于干扰通道旋转机构9中部,干扰通道旋转机构9可将干扰通道整体旋转,模拟干扰旋转及干扰释放方向。
[0043] 旋转反光镜经过自身旋转可以调节干扰释放的方向,在旋转反光镜像固定的方向旋转时,干扰有固定的方向释放,此时旋转干扰通道旋转机构,即可使干扰沿着固定方向旋转释放。
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