一种目标仿真系统的制作方法

本发明涉及仿真测试领域，尤其涉及一种目标仿真系统。

背景技术：

跟踪雷达的应用非常广泛，应用于火炮控制、导弹制导、外弹道测量、卫星跟踪、突防技术研究等军事领域，同时还应用于气象、交通等民用领域。

跟踪雷达对被跟踪目标的自动跟踪，就是雷达天线追随被跟踪目标的运动而连续地改变其指向，从而使天线始终指向被跟踪目标。当被跟踪目标运动到一个新的位置而偏离了雷达天线指向时，在目标和雷达天线指向之间产生一个角误差。角误差作为雷达扫描机(一般为两轴转台)的输入信号，经放大和变换后作为雷达扫描机控制算法的输入量，再经功率放大后控制方位轴和俯仰轴的驱动电机，进而改变天线的指向，使雷达天线重新跟踪目标。

为了验证跟踪雷达的性能，仿真测试过程必不可少。在仿真测试过程中，如果没有目标仿真系统，则使用真实飞行物(例如飞机)作为被跟踪物，而大大增加仿真测试成本。

为了节约仿真测试的成本，现有技术采用光源(如灯泡)的发光和关闭来模拟被跟踪的目标，如图1所示。但使用固定的光源阵列模拟的被跟踪目标，与真实的被跟踪目标(如导弹)的飞行轨迹相差较大，因此，现有的目标仿真程度无法满足需求。

技术实现要素：

本发明提供了一种目标仿真系统，目的在于解决如何为跟踪雷达的仿真测试提供成本低且仿真程度高的仿真目标的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种目标仿真系统，包括：

控制单元、位置模拟单元、姿态模拟单元和目标模拟单元；其中，所述控制单元分别与所述位置模拟单元、所述姿态模拟单元和所述目标模拟单元连接，所述目标模拟单元分别与所述位置模拟单元和所述姿态模拟单元连接；

所述控制单元用于，接收仿真运动轨迹，并分解所述仿真运动轨迹得到位置参数和姿态参数；

所述位置模拟单元用于，依据所述位置参数，控制所述目标模拟单元移动；

所述姿态模拟单元用于，依据所述姿态参数，调整所述目标模拟单元的姿态；

所述目标模拟单元用于，射出用于模拟被跟踪目标的光点。

可选的，所述位置模拟单元包括水平轴电机、竖直轴电机、水平导轨和竖直导轨；

所述位置参数包括水平轴参数和竖直轴参数；

所述水平轴电机用于依据所述水平轴参数，控制所述目标模拟单元沿所述水平导轨移动；

所述竖直轴电机用于依据所述竖直轴参数，控制所述目标模拟单元沿所述竖直导轨移动。

可选的，所述水平轴电机固定在所述水平导轨的一端；

所述竖直轴电机固定在所述竖直导轨的一端；

所述竖直导轨可移动地设置在所述水平导轨上，所述目标模拟单元可移动地设置在所述竖直导轨上；

所述水平轴电机用于依据所述水平轴参数，控制所述目标模拟单元沿所述水平导轨移动包括：

所述水平轴电机具体用于，依据所述水平轴参数，控制所述竖直导轨沿所述水平导轨移动，以使得所述竖直导轨带动所述目标模拟单元沿所述水平导轨移动。

可选的，所述姿态模拟单元包括：

方位轴电机、俯仰轴电机和光点出射单元；

所述方位轴电机和所述俯仰轴电机分别与所述光点出射单元相连；

所述姿态参数包括方位轴参数和俯仰轴参数；

所述方位轴电机用于依据所述方位轴参数，控制所述光点出射单元的方位角；

所述俯仰轴电机用于依据所述俯仰轴参数，控制所述光点出射单元的俯仰角。

可选的，所述光点出射单元包括：

平行光管、两轴转台、以及设置在所述两轴转台上的反射镜；

所述两轴转台的一轴连接所述方位轴电机，另一轴连接所述俯仰轴电机；

所述两轴转台用于基于所述方位轴电机的控制，产生沿方位轴的转动，并基于所述俯仰轴电机的控制，产生沿俯仰轴的转动；

所述平行光管用于发射平行光线；

所述反射镜用于跟随所述两轴转台转动，并在所述平行光线射入的情况下，射出反射光线。

可选的，所述方位轴电机用于依据所述方位轴参数，控制所述光点出射单元的方位角包括：所述方位轴电机具体用于，依据所述方位轴参数，控制所述两轴转台的一轴转动；

所述俯仰轴电机用于依据所述俯仰轴参数，控制所述光点出射单元的俯仰角包括：

所述俯仰轴电机具体用于，依据所述俯仰轴参数，控制所述两轴转台的另一轴转动。

可选的，所述平行光管包括：

光源、聚光镜、针孔和光管；

所述光源用于产生光线；

所述聚光镜用于将所述光线聚拢到所述针孔；

所述光管用于将穿过所述针孔的光线转换为平行光线。

可选的，所述平行光管与所述两轴转台相对设置。

可选的，所述位置模拟单元包括水平轴电机、竖直轴电机、水平导轨和竖直导轨；

所述水平轴电机固定在所述水平导轨的一端；所述竖直轴电机固定在所述竖直导轨的一端；

所述竖直导轨可移动地设置在所述水平导轨上；

所述两轴转台可移动地设置在所述竖直导轨上；所述平行光管与所述两轴转台相对地设置在所述竖直导轨上；

所述水平轴电机用于依据所述水平轴参数，控制所述竖直导轨沿所述水平导轨移动，以使得所述竖直导轨带动所述方位轴电机、所述俯仰轴电机和所述两轴转台沿所述水平导轨移动；

所述竖直轴电机用于依据所述竖直轴参数，控制所述方位轴电机、所述俯仰轴电机和所述两轴转台沿所述竖直导轨移动。

可选的，所述控制单元还用于：接收运动参数，所述运动参数包括速度和/或加速度；

所述位置模拟单元用于控制所述目标模拟单元移动包括：

所述位置模拟单元具体用于，控制所述目标模拟单元以所述运动参数移动。

本发明所述的目标仿真系统，包括控制单元、目标模拟单元、与控制单元和目标模拟单元分别相连的位置模拟单元、以及与控制单元和目标模拟单元分别相连的姿态模拟单元，其中，控制单元用于接收仿真运动轨迹，并分解仿真运动轨迹得到位置参数和姿态参数，目标位置模拟单元用于依据位置参数，控制目标模拟单元移动，目标姿态模拟单元用于依据姿态参数，调整目标模拟单元的姿态，目标模拟单元用于射出用于模拟被跟踪目标的光点。因为分别控制目标模拟单元的位置和姿态，所以目标模拟单元射出的目标被跟踪目标的光点是可移动且朝向可变的，与现有的光源阵列相比，目标模拟单元射出的光点更接近于实际的被跟踪目标。并且，本发明所述的系统通过光点模拟目标，因此，与实际飞行物相比，具有更低的成本。综上所述，本发明所述的目标仿真系统，能够为跟踪雷达的仿真测试提供成本低且仿真程度高的仿真目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的目标仿真装置的示例图；

图2为本发明实施例公开的目标仿真系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的目标仿真系统中的位置模拟单元与控制单元的结构示例图；

图4为本发明实施例公开的目标仿真系统中的姿态模拟单元与控制单元的结构示例图；

图5为本发明实施例公开的目标仿真系统的具体结构示例图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本申请实施例公开的一种目标仿真系统，包括：控制单元1、位置模拟单元2、姿态模拟单元3和目标模拟单元4。

其中，控制单元1分别与位置模拟单元2、姿态模拟单元3和目标模拟单元4连接。目标模拟单元4分别与位置模拟单元2和姿态模拟单元3连接。

上述各个单元的功能为：

控制单元1用于：接收仿真运动轨迹，并分解仿真运动轨迹得到位置参数和姿态参数。其中，仿真运动轨迹为目标(例如导弹)的仿真飞行轨迹。仿真运动轨迹通常为空间中位置点的集合。并且，考虑到目标飞行过程中，姿态(用于指示目标的朝向，例如导弹头朝向哪个方向)也为重要的参数，因此，本实施例中，仿真运动轨迹包括位置参数和姿态参数。

需要是说明的是，分解仿真运动轨迹得到位置参数和姿态参数，可以使用现有的运动学逆解的方式执行，这里不再赘述。

位置模拟单元2用于：依据位置参数，控制目标模拟单元移动。姿态模拟单元3用于：依据姿态参数，调整目标模拟单元的姿态。目标模拟单元4用于：射出用于模拟被跟踪目标的光点。

进一步的，控制单元1还可以接收运动参数，运动参数包括速度和/或加速度，并将运动参数发送至位置模拟单元2，位置模拟单元2控制目标模拟单元4以运动参数移动。

图2所示的目标仿真系统，将仿真运动轨迹分解为位置参数和姿态参数，依据位置参数控制目标模拟单元的位置，依据姿态参数控制目标模拟姿态的参数，可见，在位置改变的情况下，目标模拟单元的位置随之发生改变，在姿态改变的情况下，目标模拟单元的姿态随之发生改变，因此，能够使得目标模拟单元通过变换位置和姿态，射出不同位置和/或姿态的光点，所以，与图1所示的光阵列相比，本实施例所述的系统模拟的目标，能够移动且姿态可变，因此，更加贴近实际飞行物，并且，因为使用光点模拟目标，而无需实际飞行物，所以成本较低。

下面将对图2所示的系统中的各个单元的结构和功能实现，进行更为详细的说明。

如图3所示，位置模拟单元2包括水平轴电机21、竖直轴电机22、水平导轨23和竖直导轨24。

进一步的，水平轴电机21固定在水平导轨23的一端。竖直轴电机22固定在竖直导轨24的一端。

进一步的，竖直导轨24可移动地设置在水平导轨23上。

具体的，如图3所示，控制单元1分别通过驱动器与水平轴电机21和竖直轴电机22相连。

控制单元1分解得到的位置参数包括水平轴参数和竖直轴参数。水平轴电机21用于依据从控制单元1接收到的水平轴参数，控制目标模拟单元4沿水平导轨23移动。进一步的，基于竖直导轨24可移动地设置在水平导轨23上这一结构，水平轴电机21依据水平轴参数，控制竖直导轨24沿水平导轨23移动，以使得竖直导轨24带动目标模拟单元4沿水平导轨移动23。

需要说明的是，图3仅为位置模拟单元2的一种示例，并不作为限定。设置多个水平导轨23的目的在于，保证竖直导轨24移动的稳定性，也可以设置一个水平导轨23，本实施例不做限定。

姿态模拟单元3包括方位轴电机31、俯仰轴电机32和光点出射单元33。其中，方位轴电机31和俯仰轴电机32分别与光点出射单元33相连。

进一步的，光点出射单元33包括：平行光管331、两轴转台332、以及设置在两轴转台332上的反射镜333。其中，两轴转台332包括两个转轴，一轴连接方位轴电机31，另一轴连接俯仰轴电机32。

具体的，如图4所示，控制单元1分别通过驱动器与方位轴电机31和俯仰轴电机32相连。控制单元1分解得到的姿态参数包括方位轴参数和俯仰轴参数。方位轴电机31用于依据方位轴参数，控制光点出射单元33的方位角，进一步的，两轴转台332与方位轴电机31连接的一轴，基于方位轴电机31的控制，产生沿方位轴的转动。仰轴电机32用于依据俯仰轴参数，控制光点出射单元33的俯仰角。进一步的，两轴转台332与仰轴电机32连接的一轴，基于俯仰轴电机32的控制，产生沿俯仰轴的转动。

两轴转台332转动的过程中，带动反射镜333跟随转动。在平行光管发射的平行光线射入反射镜333的情况下，反射镜333射出反射光线，发射光线上的点被雷达捕获后，作为仿真目标。

需要说明的是，图4所示的两轴转台332，与31连接的轴，可以绕作为底座的圆盘转动，即沿水平面上的圆周转动，与32连接的轴，可以沿竖直面上的圆周转动。但图4所示的两轴转台332的具体结构以及形态，可以参见现有技术，这里不再赘述。

进一步的，平行光管331包括光源、聚光镜、针孔和光管。光源用于产生光线，聚光镜用于将光线聚拢到针孔，光管用于将穿过针孔的光线转换为平行光线。具体的结构示例，可以参见现有技术，这里不再赘述。

需要说明的是，由于平行光管重量比较大，为了实现更高精度的控制，本实施例中，出射给被测目标跟踪雷达的光线，采用平行光管的出射光线经平面反射镜反射后的出射光线。

结合图2以及图3，位置模拟单元2中的各个部分与姿态模拟单元3中的各个部分的连接关系，如图5所示：两轴转台332可移动地设置在竖直导轨24上。平行光管331固定在竖直导轨24上。平行光管331与两轴转台332在竖直导轨24上相对设置。因为反射镜333固定在两轴转台332上，所以反射镜333跟随两轴转台332可移动地设置在竖直导轨24上。

可选的，图5所示的结构，可以固定在支架上，以保持稳定性。

可选的，方位轴电机31和俯仰轴电机32可以可移动的设置在竖直导轨24上，也可以固定设置在竖直导轨24上，也可以设置在其它位置，例如水平导轨23或支架上。

可选的，图5所示的结构可以安装在基座上，控制单元1设置在基座之外，或者，本实施例所述的目标仿真系统可以整体安装在基座上。

基于图5的具体结构，本实施例所述的目标仿真系统仿真目标的具体流程为：

控制单元1接收仿真运动轨迹和运动参数，并通过运动学的逆分解，得到水平轴参数、竖直轴参数、方位轴参数和俯仰轴参数。控制单元1通过驱动器，驱动水平轴电机21以水平轴参数和运动参数控制两轴转台332沿水平导轨23运动，并驱动竖直轴电机22以竖直轴参数和运动参数控制两轴转台332竖直导轨24移动，以使得两轴转台332移动到各个水平轴参数-竖直轴参数对指示的位置。控制单元1通过驱动器，驱动方位轴电机31控制两轴转台332转动，并通过驱动器，驱动俯仰轴电机32转动，以使得两轴转台332转置方位轴参数-俯仰轴参数对指示的姿态。反射镜333在跟随两轴转台332移动并转动的过程中，将平行光管331入射到反射镜333的光线反射到空间中，形成仿真目标。

雷达捕捉并跟踪反射到空间中的光点，以便于雷达测试设备测试雷达的性能。

从上述流程可以看出：

1、本实施例所述的目标仿真系统，更符合目标跟踪系统被测设备的测试要求，实现了一个高动态的测试过程。

2、采用基于半物理仿真的测试技术，使得测试系统灵活性增强，在测试目标跟踪系统时，能够通过简单的测试管理软件，将仿真轨迹和运动参数配置到控制单元中，即可完成测试参数的设定。同时对于不同的目标跟踪系统，通过修改运动学逆解的相关参数，即可完成不同目标跟踪系统的适用。提高了测试效率，加快系统测试进度。

3、该目标仿真系统采用高性能伺服电机控制，能够实现目标的高精度模拟，而且模拟目标的运动轨迹可以根据需求合理配置，运动轨迹的速度和加速度也可以设定，因此可以通过该系统模拟出一些极限的工况来测试被测目标跟踪系统的功能和性能。

4、控制单元可以集成数据采集和分析功能，从而对目标仿真系统中的输入和输出数据进行分析，大大提升测试分析效率。

需要说明的是，本实施例所述的目标仿真系统，通过反射到空间的光点，仿真目标，因此，在雷达能够捕捉到光点的情况下，才能够对雷达进行测试，也就是说，光点需要打在雷达的正常捕获范围内。基于此，仿真轨迹的设定，需要参考目标仿真系统与被测雷达之间的距离(如基座与被测雷达之间的距离)。

同时，仿真轨迹的设定也要考虑硬件的承受范围，即不能超出电机、导轨和转轴的承受范围。

反过来说，为了保证仿真轨迹最大程度地贴近实际目标的运行轨迹，需要依据实际目标的运行轨迹，设置目标仿真系统与被测雷达之间的距离、以及电机、导轨和转轴的工程范围。

仿真轨迹的设定以及距离、硬件的工程范围的设置，可以依据经验进行，并参考现有的数学计算方法，这里不再赘述。

本发明实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。