專利名稱：紅外動態(tài)三角形目標模擬器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于仿真測試技術領域，主要涉及一種紅外動態(tài)模擬器，尤其涉及一種帶有干擾的紅外動態(tài)模擬器。
背景技術：
紅外成像導引頭屬于被動制導方式，具有全天候、抗干擾能力強等優(yōu)點。為縮短紅外成像導引頭的研制周期，需要在實驗室內使用紅外目標模擬器對紅外成像導引頭的動態(tài)跟蹤性能進行仿真測試。通常，將紅外目標模擬器通過法蘭盤安裝在外框架兩軸運動模擬器上，紅外成像導引頭安裝在內框架三軸轉臺上，紅外目標模擬器模擬目標的輻射特性和動態(tài)特性，兩軸運動模擬器模擬目標在空中的偏航值、俯仰值，紅外成像導引頭計算目標中心和導引頭的位置偏差，控制內框架三軸轉臺運動，實現(xiàn)紅外成像導引頭動態(tài)跟蹤性能的仿真測試。通常使用的紅外目標模擬器為紅外圓形目標模擬器。在對空作戰(zhàn)中，來襲飛機或導彈(包括其尾噴)在紅外成像導引頭上的成像為紅外三角形目標。這類來襲目標剛進入導引頭的識別距離時，在導引頭上的成像小，可以等效為紅外圓形目標，由紅外圓形目標模擬器模擬；當距離較近，能在導引頭上清晰成像時，圓形目標模擬器就不能逼真模擬這類三角形目標。目前，在公開的文獻中，還沒有發(fā)現(xiàn)能夠模擬三角形目標的紅外三角形目標模擬器

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，為紅外成像導引頭的性能測試提供一種可以模擬來襲飛機或導彈的紅外動態(tài)三角形目標模擬器。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的三角形目標模擬器包括計算機控制系統(tǒng)，置于殼體中的三角形目標組件和合束器以及水平嵌在所述殼體側壁上的準直投射鏡頭，所述準直投射鏡頭與合束器組成準直光學系統(tǒng)；在所述三角形目標組件中，第一直線電機、第二直線電機相向且平行地固連在第一轉臺下端的旋轉部分上，鏤空有等腰三角形的三角形板置于所述準直光學系統(tǒng)反射方向的焦面上，三角形板一邊固定在第一直線電機的動力輸出端且該邊位于等腰三角形的頂點一側，擋板的一邊固定在第二直線電機的動力輸出端且與該邊相對的擋邊平行重疊在所述等腰三角形的底邊上，在第一、第二直線電機帶動下，三角形板和擋板以2 1的位移量作相向或背向運動，使得三角形板和擋板構成可變等腰三角形且可變等腰三角形的質心始終與第一轉臺的轉軸共軸，黑體、第一衰減器和第一轉臺由上至下均與所述殼體固連；所述第一衰減器含有第一偏振片、第二偏振片和第二轉臺，第一偏振片固定在第二轉臺的旋轉部分，第二偏振片固定在第二轉臺的固定部分，在初始位置時，第一、第二偏振片的取偏方向相互垂直；所述黑體和第一衰減器的中心均與所述第一轉臺共軸；所述黑體輻射的紅外光束由所述第一衰減器衰減，再經(jīng)可變等腰三角形約束后由所述合束器反射到所述準直投射鏡頭中，準直投射鏡頭最終將三角形目標以平行光束投射出去；所述計算機控制系統(tǒng)控制所述黑體的溫度，不斷接收仿真中心計算機的控制指令控制所述第一、第二直線電機作直線運動，以使所述可變等腰三角形的大小實時隨動到指令要求的大小，控制所述第一轉臺旋轉，以使所述可變等腰三角形在水平面內旋轉到指令要求的姿態(tài)，控制所述第二轉臺旋轉，以使第一衰減器的出射光強隨動到指令要求的光強。本發(fā)明還包括圓形干擾組件，所述圓形干擾組件包括由光闌、第三轉臺、第二衰減器和紅外光源組成的集成件以及與殼體固連的兩維平移機構，在所述集成件中，光闌的通光口置于所述準直光學系統(tǒng)透射方向的焦面上，光闌同軸固連在第三轉臺一側的旋轉部分上，光闌通過擺桿調節(jié)其通光口徑且該擺桿與第三轉臺的固定部分固連；第二衰減器和紅外光源依次同軸位于第三轉臺的另一側，第二衰減器與所述第一衰減器的結構形式相同； 所述集成件固連在所述兩維平移機構上，當兩維平移機構位于初始位置時，圓形干擾組件的光軸與所述準直投射鏡頭的光軸共軸；由所述紅外光源發(fā)射出的紅外光束由所述第二衰減器衰減，再經(jīng)所述光闌的限制后由所述合束器透射到所述準直投射鏡頭中，準直投射鏡頭最終將圓形干擾以平行光束投射出去；所述計算機控制系統(tǒng)控制所述紅外光源的溫度， 不斷接收仿真中心計算機的控制指令控制所述第三轉臺，以使所述光闌隨動到圓形干擾指令要求的大小，控制所述第二衰減器中的第四轉臺旋轉，以使第二衰減器的出射光強實時隨動到指令要求的光強，控制所述兩維平移機構在X方向、Y方向的移動，以使圓形干擾在垂直平面內實時隨動到指令要求的位置。本發(fā)明的整體技術效果體現(xiàn)在以下幾個方面。(一)本發(fā)明采用合束器將三角形目標組件產(chǎn)生的光束90°反射，將圓形干擾組件產(chǎn)生的光束水平透射，然后兩束光束合成一束光束，經(jīng)過準直投射鏡頭投射出去，產(chǎn)生既有三角形目標又有圓形干擾的平行光束，從而為紅外成像導引頭的仿真測試提供了模擬飛機或導彈的三角形目標和模擬飛機或導彈所釋放誘餌的圓形干擾。( 二)本發(fā)明采用的衰減器均采用兩個紅外寬光譜偏振片，當兩個偏振片取偏方向的夾角發(fā)生變化時，衰減器的輸出光強按一定規(guī)律變化，由此實現(xiàn)了寬光譜紅外輻射特性的連續(xù)快速調整，從而模擬三角形目標(飛機或導彈)或圓形干擾(誘餌)在不同距離的輻射特性。(三)在本發(fā)明中，當?shù)谝?、第二直線電機相向運動時，三角形目標變小，而第一、 第二直線電機背向運動時，三角形目標變大，且三角形目標的質心與帶動其作方位旋轉運動的第一轉臺旋轉中心重合。當?shù)谝?、第二直線電機以2 1的速度同步精確控制且第一轉臺旋轉時，三角形目標就可在質心不變的前提下，實現(xiàn)大小和旋轉的變化，從而模擬了飛機或導彈的遠近大小和姿態(tài)變化。(四)在本發(fā)明中，X方向平移臺和Y方向平移臺分別沿著X、Y方向的運動，實現(xiàn)了圓形干擾在X-Y平面內的任意運動；而光闌驅動旋轉臺的旋轉實現(xiàn)了圓形干擾的大小變化；從而可模擬飛機或導彈所釋放誘餌在視場內橫向及遠近的復合運動。


圖1是本發(fā)明紅外動態(tài)三角形目標模擬器的組成示意圖。圖2是本發(fā)明中大小可變三角形目標的構成示意圖。圖3是圖2中所示大小可變三角形目標的質心不變原理圖。
圖4是本發(fā)明紅外動態(tài)三角形目標模擬器的光學系統(tǒng)示意圖。圖5是圖1中所示計算機控制系統(tǒng)的隨動伺服控制工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的詳述。正如圖1所示，本發(fā)明紅外動態(tài)三角形目標模擬器的優(yōu)選實施例由三角形目標組件1、圓形干擾組件2、合束器3、準直投射鏡頭4、殼體5、法蘭盤6、計算機控制系統(tǒng)7組成。 準直投射鏡頭4為現(xiàn)有技術，其內含有變倍物鏡如和準直物鏡4b (見圖4)，光譜范圍為 3 μ m 12 μ m寬波段。合束器3為平板鍺單晶，其上鍍有3 μ m 12 μ m的半透半反光學膜層。三角形目標組件1、圓形干擾組件2、合束器3均位于殼體5的內腔中，準直投射鏡頭4 的一側位于殼體5的外部，另一側位于殼體5的內腔中，其中三角形目標組件1的光軸為豎直光軸，準直投射鏡頭4的光軸和圓形干擾組件2初始位置光軸重合且為水平光軸，合束器3在豎直光軸和水平光軸的交點處放置且與水平方向成45° ；三角形目標組件1中的三角形板la、圓形干擾組件2中光闌加的通光口分別置于由準直投射鏡頭4和合束器3組成的準直光學系統(tǒng)反射方向和透射方向的焦面上。三角形目標組件1的出射光和圓形干擾組件2的出射光分別通過合束器3的反射和透射進入準直投射鏡頭4中。法蘭盤6用于將紅外動態(tài)三角形目標模擬器與外框架兩軸運動模擬器連接，法蘭盤6的軸線與準直投射鏡頭 4的軸線共軸。三角形目標組件1包括三角形板la、擋板lb、第一直線電機lc、第二直線電機Id、 第一轉臺le、第一衰減器和黑體lj。黑體Ij的溫度范圍為室溫 600°C，為全波段光譜輻射。三角形板Ia是一個上面鏤空有一個等腰三角形的矩形薄板(參見圖2)，矩形薄板的一邊固定在第一直線電機Ic的動力輸出端上且該邊位于等腰三角形的頂點一側。擋板Ib 是一個矩形薄板，其一邊固定在第二直線電機Id的動力輸出端上，與該邊相對的另一邊即擋邊平行且重疊于等腰三角形的底邊。第一直線電機Ic和第二直線電機Id通過夾具固定于第一轉臺Ie的旋轉部分上，且兩者位于三角形板Ia和擋板Ib的外側。第一轉臺Ie通過相應的連接件懸掛在殼體5之中。在第一、第二直線電機帶動下，三角形板Ia和擋板Ib 作相向或背向運動，從而使三角形板Ia上的等腰三角形的兩個腰長和擋板Ib的擋邊構成一個可變等腰三角形。為了保證可變等腰三角形的質點不變，必需合理控制第一、第二直線電機Ic和Id 的輸出比例關系。在圖3中所示的等腰三角形Δ ABC中，設其高度為h，質心為G，BC邊為χ
軸，高DA為y軸，由等腰三角形的三角關系可以得到質心位置:GD = I ；縮小后的等腰三角
形為Δ A’ B’ C’，底邊BC向上移動位移為δ χ，頂點A向下移動位移為δχ’，ΔΑ’Β’(Τ的
高h' =h-5x-5x'，其質心位置
權利要求
1.一種紅外動態(tài)三角形目標模擬器，包括準直投射鏡頭(4)和計算機控制系統(tǒng)(7)，其特征在于還包括置于殼體( 中的三角形目標組件(1)和合束器(3)，所述準直投射鏡頭 (4)水平嵌在所述殼體(5)的側壁上并與合束器C3)組成準直光學系統(tǒng)；在所述三角形目標組件⑴中，第一直線電機(Ic)、第二直線電機(Id)相向且平行地固連在第一轉臺(Ie) 下端的旋轉部分上，鏤空有等腰三角形的三角形板(Ia)置于所述準直光學系統(tǒng)反射方向的焦面上，三角形板(Ia) —邊固定在第一直線電機(Ic)的動力輸出端且該邊位于等腰三角形的頂點一側，擋板(Ib)的一邊固定在第二直線電機(Id)的動力輸出端且與該邊相對的擋邊平行重疊在所述等腰三角形的底邊上，在第一、第二直線電機帶動下，三角形板(Ia) 和擋板(Ib)以2 1的位移量作相向或背向運動，使得三角形板(Ia)和擋板(Ib)構成可變等腰三角形且可變等腰三角形的質心始終與第一轉臺(Ie)的轉軸共軸，黑體(Ij)、第一衰減器和第一轉臺(Ie)由上至下均與所述殼體(5)固連；所述第一衰減器含有第一偏振片(If)、第二偏振片(Ig)和第二轉臺(Ih)，第一偏振片(If)固定在第二轉臺(Ih)的旋轉部分，第二偏振片(Ig)固定在第二轉臺(Ih)的固定部分，在初始位置時，第一、第二偏振片(lf、lg)的取偏方向相互垂直；所述黑體(Ij)和第一衰減器的中心均與所述第一轉臺共軸；所述黑體(Ij)輻射的紅外光束由所述第一衰減器衰減，再經(jīng)可變等腰三角形約束后由所述合束器C3)反射到所述準直投射鏡頭(4)中，準直投射鏡頭(4)最終將三角形目標以平行光束投射出去；所述計算機控制系統(tǒng)(7)控制所述黑體(Ij)的溫度，不斷接收仿真中心計算機的控制指令控制所述第一、第二直線電機作直線運動，以使所述可變等腰三角形的大小實時隨動到指令要求的大小，控制所述第一轉臺旋轉，以使所述可變等腰三角形在水平面內旋轉到指令要求的姿態(tài)，控制所述第二轉臺旋轉，以使第一衰減器的出射光強隨動到指令要求的光強。
2.根據(jù)權利要求1所述的紅外動態(tài)三角形目標模擬器，其特征在于還包括圓形干擾組件O)，所述圓形干擾組件( 包括由光闌( )、第三轉臺(2b)、第二衰減器和紅外光源 (2f)組成的集成件以及與殼體(5)固連的兩維平移機構，在所述集成件中，光闌Oa)的通光口置于所述準直光學系統(tǒng)透射方向的焦面上，光闌Oa)同軸固連在第三轉臺Ob) —側的旋轉部分上，光闌Oa)通過擺桿調節(jié)其通光口徑且該擺桿與第三轉臺的固定部分固連； 第二衰減器和紅外光源Of)依次同軸位于第三轉臺Ob)的另一側，第二衰減器與所述第一衰減器的結構形式相同；所述集成件固連在所述兩維平移機構上，當兩維平移機構位于初始位置時，圓形干擾組件( 的光軸與所述準直投射鏡頭(4)的光軸共軸；由所述紅外光源Of)發(fā)射出的紅外光束由所述第二衰減器衰減，再經(jīng)所述光闌Oa)的限制后由所述合束器C3)透射到所述準直投射鏡頭(4)中，準直投射鏡頭(4)最終將圓形干擾以平行光束投射出去；所述計算機控制系統(tǒng)(7)控制所述紅外光源Of)的溫度，不斷接收仿真中心計算機的控制指令控制所述第三轉臺(2b)，以使所述光闌Qa)隨動到圓形干擾指令要求的大小，控制所述第二衰減器中的第四轉臺Oe)旋轉，以使第二衰減器的出射光強實時隨動到指令要求的光強，控制所述兩維平移機構在X方向、Y方向的移動，以使圓形干擾在垂直平面內實時隨動到指令要求的位置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的紅外動態(tài)三角形目標模擬器，其特征在于，所述第一、 第二偏振片(lf、lg)和所述第三、第四偏振片(2c、2d)的光譜范圍均為2 μ m 14 μ m，所述合束器C3)為平板鍺單晶，其上鍍有3μπι 12μπι的半透半反光學膜層，所述準直投射鏡頭(4)為3 μ m 12 μ m寬光譜紅外準直鏡頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外動態(tài)三角形目標模擬器，屬于紅外仿真技術領域。該模擬器包括豎直放置的三角形目標組件、合束器、水平放置的圓形干擾組件和準直投射鏡頭。三角形目標組件用于產(chǎn)生大小、光強和姿態(tài)連續(xù)可變的三角形目標，圓形干擾組件用于產(chǎn)生大小、光強和位置連續(xù)可變的圓形干擾，三角形目標和圓形干擾分別通過合束器的反射和透射后由準直投射鏡頭以平行光束投射到被測的紅外成像導引頭中。本發(fā)明通過三角形目標模擬來襲飛機或導彈，通過圓形干擾模擬飛機或導彈釋放的誘餌，不僅解決了仿真用目標模擬器的逼真度問題，而且提高了紅外成像導引頭動態(tài)跟蹤和抗干擾性的仿真測試評估精度。
文檔編號G01M11/00GK102279093SQ201110091738
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月13日
發(fā)明者孫科峰, 李俊娜, 李建軍, 王軍, 王吉龍, 鄭雅衛(wèi), 高教波, 高澤東, 高飛 申請人:中國兵器工業(yè)第二〇五研究所