半实物仿真系统多源目标模拟装置指向精度的校准方法与流程

本发明涉及光学探测系统测试设备的标定和校准技术领域，具体涉及一种半实物仿真系统多源目标模拟装置指向精度的校准方法。

背景技术：

近年来光学探测系统持续发展，广泛应用于工业检测、遥感、安保以及国防等领域。其探测模式由原来的点源探测体制发展为凝视成像体制，所探测的目标也覆盖了多种类型。探测系统的工作波段由原来单一工作波段发展为双波段或多波段探测模式，目标探测和识别能力因此有了显著提升。为了保证探测系统性能，需要对其进行仿真与测试，其中半实物仿真是最为有效的试验验证手段之一，为此光学探测系统半实物仿真技术也随之快速发展。

在探测系统半实物仿真中，最为关键的组成部分为目标模拟装置，该设备用于模拟目标在特定波段的物理特性，从而供被测光学探测系统接收。由于目标模拟技术受元器件性能的限制，采用单一通道的目标系统无法满足日益复杂的光学探测系统半实物仿真需求。因此，目前国内科研生产单位多采用多通道复合的方式，研制多源目标模拟装置，使目标模拟装置能够同时模拟多个波段、多种目标类型的目标，进而应用于光学探测系统半实物仿真试验。

采用多源目标模拟装置能够解决复杂光学探测系统半实物仿真中对复杂场景的模拟需求，但是由此也带来了一系列问题，其中最为关键的是多源目标模拟装置指向精度问题。在实际应用过程中，急需一种能够准确、快速、方便的对多通道目标模拟装置的指向精度进行校准的方法，从而保证目标模拟装置的多通道复合精度。目前没有发现与本发明有相同的同类技术存在，也没有发现有关相同技术的文献记载。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对多源目标模拟装置指向精度的校准方法，使用标准成像探测设备与被测目标模拟装置组成校准系统，针对目标模拟装置多通道复合的特点，使用所述校准方法对其指向精度进行校准。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种半实物仿真系统多源目标模拟装置指向精度的校准方法，通过所述标准成像探测设备分别接收由多源目标模拟装置内部多个通道发射的光束；所述校准方法，进一步包含以下过程：

S1、通过标准成像探测设备分别测得多源目标模拟装置中每个通道的光轴指向角度；

S2、通过标准成像探测设备分别测得多源目标模拟装置中每个通道的视场覆盖范围；

S3、根据每个通道的视场覆盖范围确定多源目标模拟装置中多个通道的视场重叠区域，将视场重叠区域的几何中心位置确定为多源目标模拟装置的中心轴；

S4、根据中心轴和每个通道的光轴指向角度的夹角测试结果，将每个通道的光轴指向角度调整至多源目标模拟装置的中心轴。

优选地，在S1中测试多源目标模拟装置N个通道的光轴指向角度时，控制所述多源目标模拟装置中每个通道的中心点位置工作，其余位置不工作；

并且，通过所述标准成像探测设备依次测试，并记录多源目标模拟装置N个通道的中心点位置在所述标准成像探测设备上相应的位置坐标。

优选地，在S2中测试多源目标模拟装置N个通道的视场覆盖范围时，控制所述多源目标模拟装置中每个通道的边界位置工作，其余位置不工作；

并且，通过所述标准成像探测设备依次测试，并记录N个通道的视场边缘位置坐标，以确定N个通道的视场覆盖范围。

优选地，在S3中，确定多源目标模拟装置N个通道的视场重叠区域的几何中心位置，记录所述几何中心位置的位置坐标作为多源目标模拟装置的中心轴位置坐标。

优选地，在S4中，将中心轴位置坐标与各个通道的光轴指向角度之间的位置偏差作为固定偏置量，对应补偿在各个通道的初始中心位置参数之中，使每个通道的光轴指向角度得以调整至多源目标模拟装置的中心轴。

优选地，所述标准成像探测设备对焦至无限远。

优选地，所述校准方法的校准精度为所述标准成像探测设备的角分辨率。

优选地，所述标准成像探测设备的视场范围，大于多源目标模拟装置的视场，且覆盖多源目标模拟装置所有通道的视场范围。

与现有技术相比，本发明的上述校准方法，可以使多源目标模拟装置多个通道的光轴指向与系统中心轴重合，使多源目标模拟装置模拟的复杂光学场景精度提高，进而保证了半实物仿真系统置信度。

本发明对多源目标模拟装置指向精度校准时，不需要调整任何硬件或结构，只需要依靠多源目标模拟装置控制系统对每个通道的初始位置进行固定补偿即可保证目标模拟装置指向精度。对任意通道数的多源目标模拟装置都可以进行指向精度校准，校准精度为标准成像探测设备的角分辨率。

附图说明

图1是多源目标模拟装置指向精度校准系统的示意图；

图2是多源目标模拟装置指向精度校准方法中确定视场重叠区域几何中心位置的原理示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用于光学探测系统半实物仿真中多源目标模拟装置指向精度校准的方法，使用该方法可以对多源目标模拟装置的指向精度进行校准，从而保证目标模拟装置中多个通道的复合精度。

如图1所示，是本发明搭建的一种多源目标模拟装置指向精度校准系统的示意图。校准系统由标准成像探测设备10和目标模拟装置20两部分组成。校准过程中，使标准成像探测设备10对焦至无限远，接收目标模拟装置20出射的光束。通过搭建校准系统，可以使标准成像探测设备10接收目标模拟装置20内部各个通道发射的光束，从而使用标准成像探测设备10完成目标模拟装置20指向精度的校准。测试所使用的标准成像探测设备10，其视场范围需大于多源目标模拟装置20视场，且必须覆盖所有通道的视场范围。

本实施方案所述目标模拟装置指向精度校准方法的基本原理，如图2所示，其具体实现过程如下：

1）使用标准成像探测设备对目标模拟装置每个通道的光轴指向角度进行测试，依次记录测试得到的数据；

2）使用标准成像探测设备对目标模拟装置每个通道的视场覆盖范围进行测试，依次记录测试得到的数据；

3）根据光轴指向角度和视场覆盖范围的测试结果，确定多源目标模拟装置中心轴，将各个通道重叠区域的中心确定为多源目标模拟装置中心轴；

4）根据中心轴和每个通道的光轴指向的夹角测试结果，将每个通道的光轴指向调整至多源目标模拟装置中心轴。

具体地，在所述步骤1）中，标准成像探测设备对焦至无限远，接收目标模拟装置内每个通道出射的光束，测试每个通道的光轴指向角度。以第一通道为例，控制目标模拟装置，使其中的每个通道中心点工作，其余位置不工作。使用标准成像探测设备可以测得第一通道的中心点位置，记录该点在标准成像探测设备上的位置坐标P_1-1（x，y）。若目标模拟装置共包括N个通道，则依次测试并记录这些通道中心点位置的数据P_1-1（x，y）～P_N-1（x，y）。

在所述步骤2）中，测试每个通道的视场覆盖范围。以第一通道为例，控制目标模拟装置，使其中的每个通道边界位置工作，其余位置不工作。使用标准成像探测设备可以测得第一通道在视场边缘位置坐标P_1-2（x，y）、P_1-3（x，y）、P_1-4（x，y）、P_1-5（x，y），从而确定该通道视场覆盖范围。使用该方法依次对N个通道的视场覆盖范围进行测试。

在所述步骤3）中，确定所有通道视场覆盖范围的重叠区域，如图2所示。1、2、3所示的区域是对本例中目标模拟装置内三个通道分别测得的视场覆盖范围，则可以确定三者重叠的区域为4所示的阴影区域。若目标模拟装置共包含N个通道，则该重叠区域为N个通道的视场覆盖范围的重叠区域。找到重叠区域的几何中心位置5，将该位置坐标确定为目标模拟装置的中心轴位置坐标P（x，y）。

在所述步骤4）中，根据中心轴位置P（x，y）和每个通道的光轴指向角度测试结果P_1-1（x，y）～P_N-1（x，y），将每个通道的光轴指向角度调整至目标模拟装置中心轴。在具体调整时，不需要对目标模拟装置的硬件及机械结构进行改动，仅需将中心轴位置P（x，y）和每个通道的光轴指向角度测试结果P_1-1（x，y）～P_N-1（x，y）之间的位置偏差作为固定偏置量，补偿在各个通道的初始中心位置参数中。

以上使用三通道的目标模拟装置为例，对多源目标模拟装置校准方法的详细实施方式进行了说明。对于二通道以及更多通道参与构成的多源目标模拟装置，其校准原理相同，具体实施方法可以参见上述方法。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。