周视观瞄仪跟踪精度检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到检测技术、光电技术、电控技术、图像处理技术以及精密机械领域； 具体涉及一种周视观瞄仪跟踪精度检测装置及检测方法，它通过硬件仿真的方式动态地检 测周视观瞄仪的俯仰和方位两个方向的角跟踪精度、角运动精度和角位置精度。
【背景技术】
[0002] 周视观瞄仪的多光谱光电跟踪能力直接关系到武器的作战能力，是武器装备战斗 力的集中体现，而对动目标的角跟踪精度是反映光电跟踪系统跟踪能力的关键技术指标， 因此对光电跟踪系统的角跟踪精度检测是必不可少的一项内容。
[0003] 目前，国内还没有通用的高精度动态角度标定系统，如果要检测系统的动态角跟 踪精度通常是在外场利用靶机作为目标，但靶机的运动规律不易掌握，不能给被测系统提 供标准的运动信息，不能定量的得到被测系统的跟踪精度，而且易受天气等其它因素的影 响。有些测量装置虽然能够在室内进行检测，但都只能提供方位或俯仰的独立检测，不能完 全仿真实战状态。因此国内急需从计量和溯源的需求出发，研制出可以在装配及室内检测 环境下标定出动态角跟踪能力的高精度检测系统，且可以同时完成俯仰、方位两个运动形 式下的跟踪精度检测，以满足武器装备中的跟踪系统的研制和战场靠前检测的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述技术中的不足，提供一种室内完成跟踪精度检测 的装置，模拟目标可以提供标准的运动(速度、加速度、位置)，目标可以同时仿真俯仰和方 位的运动。 为了达到上述目的，本发明的技术方案是： 一种周视观瞄仪跟踪精度检测装置，包括目标运动单元、设置于所述目标运动单元上 的目标模拟单元、伺服控制单元和人机测控单元，所述的各个单元均设置有控制处理器和 数据交换单元，各个数据交换单元通过电缆联接通讯； 所述的目标模拟单元包括平行光管和设置于平行光管末端的目标靶板；所述的目标运 动单元包括底座，垂直于水平面设置在底座上的方位框轴系组件和平行于水平面设置在方 位框轴系组件上的俯仰框轴系组件；所述的俯仰框轴系组件和方位框轴系组件的旋转轴相 互垂直，组成双轴四框架结构的转台；在所述的底座上设置有观瞄仪安装盘； 所述的目标运动单元连接伺服控制单元； 所述的目标模拟单元和伺服控制单元连接人机测控单元。
[0005] 所述的平行光管为大口径的多光谱卡塞格林式平行光管，它设置于俯仰框轴系组 件上，包括镜筒，镜筒内的光源，同轴设置于镜筒内的抛物面型主反射镜和双曲面型次反射 镜；所述的镜筒前端设置多个窗口，窗口外侧设置有保护盖； 所述的目标靶板为宽光谱目标靶板，它设置于所述镜筒末端，包括ZnS玻璃靶板基底， 所述的ZnS玻璃靶板基底表面镀铬，在镀铬层光刻分划线或星点； 所述的俯仰框轴系组件包括O形框； 所述的方位框轴系组件包括U形框；所述的U形框包括左框，右框和底框；U形框通过 其底框设置的芯轴与所述底座连接； 所述的O形框沿其旋转轴方向通过轴承与U形框的左、右框连接； 所述U形框的底框前后端面上各设置一个油压减震器； 在所述的O形框前后侧各设置一个油压减震器碰撞板，其设置位置与所述油压减震器 对应。
[0006] 所述的0形框与U形框均为中空的结构。
[0007] 所述的伺服控制单元是以工业控制计算机为载体并与专用DSP多轴运动控制系 统相结合的两级位置闭环数字复合控制结构。
[0008] 所述的人机测控单元以工业控制计算机为载体，由三部分软件组成：测试转台运 动控制程序、周视观瞄仪角跟踪精度测量程序和人机界面程序。
[0009] 一种周视观瞄仪跟踪精度检测方法，其特征在于： 所述的周视观瞄仪跟踪精度检测方法步骤如下： (1) .将被测周视观瞄仪安装到本装置的观瞄仪安装盘上； (2) .调整被测周视观瞄仪，使其方位轴和俯仰轴与本装置的方位轴和俯仰轴同轴； (3) .开启本装置的目标模拟单元，模拟目标的像； (4) .调整被测周视观瞄仪，使模拟目标的像出现在被测周视观瞄仪视场中心； (5) .在人机测控单元中输入模拟运动指令，伺服控制单元驱动目标运动单元运动；被 测周视观瞄仪进入跟踪状态； (6) .被测周视观瞄仪的CCD相机获取被测周视观瞄仪的像和本系统模拟目标的像，采 集的视频信号通过传输线输入人机测控单元； (7) .人机测控单元中的图像处理软件处理数字图像，计算获取被测周视观瞄仪的像和 模拟目标的像的位置偏差； (8) .人机测控单元中的数据处理子程序计算被测周视观瞄仪的像和模拟目标的像的 位置偏差所对应的角度偏差； (9) .人机测控单元中输出被测周视观瞄仪角跟踪精度的测量结果； 所述的周视观瞄仪跟踪精度检测方法的原理为： 目标模拟单元模拟目标的光点记做S，S以空间某一特定位置P为圆心，以直线OP为 旋转的轴线，在与OP相垂直的平面上旋转；S点的出射光线形成以0点为顶点的光锥，0点 为光锥的顶点，也是被测周视观瞄仪水平轴和垂直轴的交点，被测周视观瞄仪对S点进行 跟踪；其中：a为S点出射光与旋转轴OP的夹角，即光锥的半锥角，也是被测周视观瞄仪视 轴与检测系统旋转轴的夹角；b为旋转轴线与水平面的倾角；A为被测周视观瞄仪方位角；E 为被测周视观瞄仪俯仰角；当A=O时，以SO为检测系统旋转臂的旋转零点，光学目标从SO 运动到S点时，相对于旋转轴线的转角为Θ，即角度编码器的转角，θ=〇η，ω为目标匀速 运动的角速度，t为目标运动所用时间；量纲：a、b、A和Ε:度；ω :弧度/秒；t:秒、Θ :度； 检测系统将检测系统中目标模拟单元模拟目标的角速度、角加速度等参数与被测周视 观瞄仪的角速度、角加速度等参数进行实时对比，以获得周视观瞄仪的角跟踪精度； 周视观瞄仪跟踪精度检测装置采用数字图像处理方法获得被测周视观瞄仪的像和检 测系统模拟目标的像的位置偏差，经过人机测控单元的计算进而获得周视观瞄仪的角跟踪 精度；其计算步骤为： 目标模拟单元（2)的像坐标为（X ^Y1);被测周视观瞄仪的像52的坐标为（X2，Y2)， SjP S 2的位置偏差Δ X和Λ Y为： Δ X= X1- X2 Δ Y= V Y2 两像均由被测周视观瞄仪的CCD相机获得，因而两个像的质点坐标都是以CCD相机的 像素为基本单位，Δ X和Λ Y是CXD相机像素的整数倍； SjP S2的位置偏差所对应的ΛX角度ΛX。表征被测周视观瞄仪的角跟踪精度。
[0010] 本发明的有益效益是： 1. 本发明可以同时完成俯仰、方位两个运动形式下的跟踪精度检测，满足武器装备中 的跟踪系统的研制和战场靠前检测的需求； 2. 本发明卡塞式平行光管的设计提供平行光模拟无穷远处的目标，这样就可以在小 视场下进行光电稳定跟踪平台跟踪性能检测；卡塞格林式平行光管的镜筒前端设计了多个 小窗口与被测周视观瞄仪的光学窗口相对应，这样在每次调试前只需将对应的小窗口上的 保护盖去掉即可，方便实用。
[0011] 3.本发明应用CCD成像系统获取图像并计算出模拟目标像和被测周视观瞄仪像 的位置坐标，跟踪偏差量可以根据系统参数转换成实际的偏差量，从而将被测周视观瞄仪 跟踪精度实时显示在系统的界面上。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明目标模拟单元的结构示意图； 图3是本发明的俯仰框轴系的结构示意图； 图4是本发明的方位框轴系的结构示意图； 图5是本发明的配重与防碰结构示意图； 图6本发明的检测系统工作原理示意图； 图中，1-目标运动单元，2-目标模拟单元，3-伺服控制单元，4-人机测控单