利用仿真系统对机载前视红外搜索设备闭环测试的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光电仿真技术领域，具体为一种利用仿真系统对机载前视红外搜索设 备闭环测试的方法。
【背景技术】
[0002] 光电仿真技术已经成为复杂光电武器系统，特别是高新光电装备不可缺少的分 析、研宄、设计、评估和训练的重要手段，其应用范围不断扩大，应用效益也日渐显著。我国 多项重点任务的研制已经将光电系统仿真技术纳入研制的全周期，以缩短研制周期，节约 研制经费。
[0003] 建立前视红外半实物闭环仿真系统，实现对机载前视红外搜索仪探测软件算法的 性能测试和优化设计，是光电仿真技术的一种重要应用方式。但在目前众多公开的多目标 探测方法和仿真系统方案中，存在没有形成闭环仿真测试环境下的理论数据和探测数据间 误差分析；在计算探测目标角度时，传统算法是将目标在光电稳瞄坐标系下的角度值和光 电转塔在飞机机轴坐标系下的角度值相加，存在大俯仰角度下进行多目标探测时，由于算 法带来的较大误差较大问题。
[0004][0005]
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种利用仿真系统对机载前视红外搜 索设备闭环测试的方法。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] 所述一种利用仿真系统对机载前视红外搜索设备闭环测试的方法，所述仿真系统 包括仿真中心、激励器、仿真器和显控终端；其特征在于：包括以下步骤：
[0009] 步骤1 :仿真中心产生机载前视红外搜索仪工作过程中的仿真飞行数据，所述仿 真飞行数据包括载机的轨迹坐标和姿态信息，以及若干个目标的轨迹坐标和姿态信息；激 励器根据仿真中心提供的载机以及若干目标的轨迹坐标和姿态信息，产生符合机载前视红 外搜索仪观瞄特征的激励视频图像；仿真器接收激励器产生的激励视频图像，并对激励视 频进行图像处理和信号处理，计算目标在光电稳瞄坐标系下的方位、俯仰角度信息，得到目 标探测信息，并将目标探测信息送入显控终端显示；其中仿真器完全模拟机载前视红外搜 索设备的工作方式和软件算法；
[0010] 步骤2 :根据步骤1中仿真中心产生的机载前视红外搜索仪工作过程中的仿真飞 行数据，通过理论计算方式得到目标在飞机机轴坐标系下的方位、俯仰角度信息（h zk，pzk)， 其中hzk为理论计算方式得到的目标在飞机机轴坐标系下的方位角，p zk为理论计算方式得 到的目标在飞机机轴坐标系下的俯仰角；
[0011] 根据步骤1仿真得到的目标在光电稳瞄坐标系下的方位、俯仰角度信息（Ht，P t)， 通过以下过程计算仿真得到的目标在飞机机轴坐标系下的方位、俯仰角度信息Pp，其 中H t为仿真得到的目标在光电稳瞄坐标系下的方位角，P t为仿真得到的目标在光电稳瞄坐 标系下的俯仰角，卜为仿真得到的目标在飞机机轴坐标系下的方位角，仿真得到的目 标在飞机机轴坐标系下的俯仰角：
[0012] 步骤2. 1 :得到目标在光电稳瞄坐标系下的坐标表示Ptj= (X tj，Ytj，Ztj)T:
[0014] PtJ=(-tan(Ht)XA,A,tan(Pt)XA)T；
[0015] 步骤2.2 :将目标在光电稳瞄坐标系下的坐标Ptj= (乂@\」，&」)1转换为飞机机轴 坐标系下的P」=(XpYpZp1:
[0018] PJ=TatXTPtXPtJ；
[0019] 其中，光电稳瞄坐标系在飞机机轴坐标系下的方位旋转角度为h'，光电稳瞄坐标 系在飞机机轴坐标系下的俯仰旋转角度为P' ；
[0020] 步骤2. 3 :计算目标在飞机机轴坐标下的方位、俯仰角度值（hp Pj):
[0022] Pj=arcsin(Z』）；
[0023] 步骤3 :对于同一个目标，计算通过理论计算方式得到的目标在飞机机轴坐标系 下的方位、俯仰角度信息（hzk，p zk)与采用仿真方法得到的目标在飞机机轴坐标系下的方 位、俯仰角度信息（hppP的均方根误差，以闭环方式实现对机载前视红外搜索设备的验 证。
[0024] 进一步的优选方案，所述一种利用仿真系统对机载前视红外搜索设备闭环测试的 方法，其特征在于：步骤1中，激励器与仿真器采用复合视频和RS422两种接口方式；激励 器产生的激励视频信号以复合视频格式发送到仿真器；RS422通讯为双向信息发送，激励 器接收仿真器的扫瞄中心和工作方式设置信息，仿真器接收激励器的当前实时视场中心信 息。
[0025] 进一步的优选方案，所述一种利用仿真系统对机载前视红外搜索设备闭环测试的 方法，其特征在于：步骤1中，仿真器与显控终端之间有DVI视频传输和1553B通讯两种连 接方式；仿真器将处理后的视频图像以DVI方式发送到显控终端；1553B总线为双向通讯， 仿真器接收显控终端的光轴控制信息和工作方式设置信息，仿真器向显控终端上报目标探 测信息。
[0026] 有益效果
[0027] 本发明的有益效果体现在以下几个方面。
[0028] (一）本发明中仿真中心产生的飞行数据以载机、目标实际运动轨迹采集记录或 仿真轨迹模拟计算得到，与真实载机、目标运动轨迹具有高度吻合性；激励器采用计算机视 景仿真三维场景生成技术，产生符合机载前视红外搜索仪传感器空对地探测效果的红外特 征仿真场景，与真实机载前视红外搜索仪在作战应用环境下的观目苗场景高度吻合。仿真过 程中飞行数据的有效性和仿真场景的高逼真度保证了仿真系统输入源的高置信度。
[0029] (二）本发明所述前视红外仿真系统属于闭环测试方式，输入数据是仿真中心模 拟产生的载机坐标、姿态信息和目标坐标、姿态信息；激励器产生受控的定量化三维仿真场 景视频，作为激励源输入到仿真器；仿真器对激励视频进行图像处理和信号处理，计算目标 的方位、俯仰角度信息，形成探测输出数据，发送到显控终端；仿真系统中的数据信息均以 定量化计算；输入数据通过理论解析算法，得到理论的多目标相对载机的方位、俯仰信息， 理论计算数据与探测输出数据比对，计算两者均方根误差，从而以闭环方式验证和优化探 测软件算法，以提尚跟踪精度。
[0030] (三）本发明中仿真器在场景图像中检测出目标后，传统算法是将目标在光电稳 瞄坐标系下的角度值和光电转塔在飞机机轴坐标系下的角度值相加，由于算法原因产生了 误差的问题；采用基于坐标系变化的三维坐标转换方法，将目标在光电稳瞄坐标系下的方 位、俯仰值转换到飞机机轴坐标系下，消除了大俯仰角度下多目标探测角度的误差，解决了 传统角度计算方法误差较大的问题。本发明所述角度校正算法不仅适用于前视红外仿真系 统，而且适用于真实机载前视红外搜索仪；算法能够提高光电系统仿真技术的应用置信度， 扩展视景仿真应用范围。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明仿真系统的组成和信息交联图。
[0032] 图2是本发明中仿真器的软件设计流程图。
[0033] 图3是本发明中仿真器目标探测信息计算坐标系转换示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合具体实施例描述本发明：
[0035] 正如图1所示，本发明以机载红外搜索跟踪仪系统性能和接口作为模拟仿真对 象，优选实施例包括仿真中心1、激励器2、仿真器3和显控终端4。
[0036] 本发明优选实施例中，仿真中心1产生机载前视红外搜索仪工作过程中的模拟飞 行数据（载机和8个目标的轨迹坐标和姿态信息）；所述激励器2产生符合机载前视红外 搜索仪观瞄特征的激励视频图像；所述仿真器3实现符合机载前视红外搜索仪的图像处理 和信号处理流程的综合处理功能；所述显控终端4显示仿真器3输出的视频图像和目标信 息态势，并实现人机交互功能。
[0037] 本发明优选实施例包括四种工作方式：自动扫描1、自动扫描2、随动方式和单目 标跟踪方式，各种工作方式均支持大视场4.8°X6. 4°和