一种跟踪稳定度测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种跟踪稳定度测试装置，整个测试装置有目标模拟组件、跟踪稳定度测量组件、运动模拟组件三部分组成。目标模拟组件位于跟踪稳定度测量组件的上方，目标模拟组件中的小口径平行光管与跟踪稳定度测量组件中的长焦距平行光管光轴平行，两者之间在高低方向的距离可根据被测光电跟踪成像设备的需要具体调整。被测光电跟踪成像设备位于运动模拟组件的上方，且被测光电跟踪成像设备位于目标模拟组件和跟踪稳定度测量组件的前方，被测光电跟踪成像设备位于小口径平行光管和长焦距平行光管出口处。本实用新型专利技术可以解决光电跟踪成像设备跟踪稳定度这一关键技术指标的实验室内的测试和评价问题，且具有较高的测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电测量
，涉及一种在实验室内对光电跟踪成像设备的跟踪稳定度测试的装置和检测方法。
技术介绍
光电跟踪成像设备是以光学成像和光电子探测为工作原理，具有目标探测、自动跟踪和动态成像的设备和装置。根据其工作平台可分为：机载光电跟踪成像设备、球载光电跟踪成像设备、舰载光电跟踪成像设备、星载光电跟踪成像设备以及地基光电跟踪成像设备，主要用于飞机、车辆、轮船、星体及其他目标的探测、跟踪及成像。光电跟踪成像设备的探测及成像对象为运动目标，此处的运动目标是被探测及成像的目标相对电跟踪成像设备是运动的，可能有以下几种情况：(1)目标运动，光电跟踪成像设备静止；(2)目标静止，光电跟踪成像设备运动；(3)目标运动，光电跟踪成像设备运动。光电跟踪成像设备旨在获得目标的高分辨率、高清晰度的图像。为了获得目标的高分辨率的图像，光电跟踪成像设备的成像相机通常需要具有较大口径(入瞳直径达到几百到一千毫米)、较长的焦距(焦距达到几米)，为了获得目标的高清晰度的图像，需要光电跟踪成像设备具有较好的跟踪能力，具有较高的跟踪稳定度，减小动态像移对成像清晰度的影响，因此，跟踪稳定度是光电跟踪成像设备最为关键的技术指标。光电跟踪成像设备在研制过程的跟踪参数调试、出厂测试均需要测试跟踪稳定度这一关键性能指标。由于光电跟踪成像设备具有较高的空间分辨力，为减小动态像移的影响，光电跟踪成像设备通常具有较短的曝光时间，曝光时间通常在毫秒量级，为保证成像清晰就要提高光电跟踪成像设备的跟踪能力，以减小像移带来的影响，通常需要将像移控制在0.2像元以内。光电跟踪成像设备的高分辨力特性，通常又赋予其大面帧特性，但受通信及存储资源的约束，一般光电跟踪成像设备的帧频都比较低，一般不超高50Hz。如何测量光电跟踪成像设备在对目标进行动态跟踪成像过程中，在毫秒级曝光时间内的像移，如何解决这个具有高空间分辨力、高时间分辨力、动态测量三重难点的问题，成为科研工作者的一大难题。目前，还没有查到能够在实验室内完成大口径、长焦距光电跟踪成像设备跟踪稳定度测试和评价的设备及方法。
技术实现思路
为了能够在实验室内完成大口径、长焦距光电跟踪成像设备跟踪稳定度测试和评价的设备及方法，本技术提供一种在实验室内测试光电跟踪成像设备跟踪稳定度的装置及测试方法。本技术解决技术问题的技术方案是：本技术提供一种光电跟踪成像设备跟踪稳定度的测试装置，包括目标模拟组件、跟踪稳定度测量组件及运动模拟组件，其特殊之处在于：所述目标模拟组件包括小口径平行光管1、目标靶或多个目标切换靶轮2、光谱辐射度计5、均匀光源6及多功能计算机7，所述小口径平行光管1为被测光电跟踪成像设备提供准直光束，其出射光束直径应大于被测光电跟踪成像设备探测相机的入瞳直径，其光谱范围应覆盖被测光电跟踪成像设备探测相机的工作谱段范围；所述目标靶或目标切换靶轮2置于小口径平行光管1的焦面位置，均匀光源6置于目标靶或目标切换靶轮2的后方均匀照亮目标；光谱辐射度计5的探头位于均匀光源6的出口处，且探头光轴垂直于均匀光源6出口所在平面，实现出口能量的测量；多功能计算机7分别与目标切换靶轮2、光谱辐射度计5、均匀光源6电气连接，用于控制目标切换靶轮实现目标切换、光谱辐射度计5数据的采集及均匀光源6亮度的控制与调节；所述跟踪稳定度测量组件包括面阵探测器8、长焦距平行光管9、光学平台10及单星模拟器11，长焦距平行光管9、面阵探测器8、多功能计算机7、光学平台10及单星模拟器11组成一个角度测量系统，长焦距平行光管9位于光学平台10上，面阵探测器8置于长焦距平行光管9的焦面位置，面阵探测器8与多功能计算机7电性连接完成面阵探测器8的积分时间及帧频的设置、信号的采集及分析；单星模拟器11固定在被测光电跟踪成像设备12上，其光轴与被测光电跟踪成像设备成像相机15及探测相机13的光轴平行，单星模拟器11与长焦距平行光管9基本等高；所述运动模拟组件包括二维速率仿真转台执行机构16、二维速率仿真转台D/A转换卡18、二维速率仿真转台控制箱19及控制计算机22，被测光电跟踪成像设备12位于二维速率仿真转台执行机构16上方，所述控制计算机依次通过二维速率仿真转台D/A转换卡18、二维速率仿真转台控制箱19与二维速率仿真转台执行机构16连接，实现目标不同运动参数的模拟。以上为本技术的基本结构，基于该基本结构，本技术还做出以下优化限定。当被测光电跟踪成像设备工作平台的振动对跟踪稳定度没有影响或影响较小可以忽略时，装置中起工作平台振动模拟功能的部件可以省略，若被测光电跟踪成像设备工作平台的振动对跟踪稳定度有较大影响，则振动模拟功能的部件不能够省略，否则目标运动模拟不真实，影响测试结果的可信度。基于此，本技术的运动模拟组件还包括振动模拟器执行机构17、振动模拟器D/A转换卡20及振动模拟器控制箱21，振动模拟器执行机构1716位于二维速率仿真转台执行机构的下方；所述控制计算机22依次通过振动模拟器D/A转换卡20、振动模拟器控制箱21与振动模拟器执行机构17连接，实现光电跟踪成像设备工作平台高频及低频振动的模拟。进一步的，本技术测试装置还包括与多功能计算机连接的滤光片切换靶轮3，所述滤光片切换靶轮3置于目标切换靶轮2的后方，并位于均匀光源6的前方，所述滤光片切换靶轮3主要实现目标光谱特性的模拟，能够安装多个带通滤光片，能够通过计算机控制实现不同滤光片之间的切换。再进一步的，本技术的测试装置还包括与多功能计算机连接的密度片切换靶轮4，密度片切换靶轮4置于滤光片切换靶轮3的后方或目标切换靶轮2的后方，并位于均匀光源6的前方，主要实现目标能量的模拟，能够安装多个均匀密度滤光片，能够通过计算机控制实现不同均匀密度滤光片之间的切换。基于上述的装置对光电跟踪成像设备跟踪稳定度的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将单星模拟器固定在被测光电跟踪成像设备上，并使单星模拟器光轴与被测光电跟踪成像设备12的探测相机13的光轴平行；(2)将被测光电跟踪成像设备固定在二维速率仿真转台执行机构16上，此时单星模拟器11的中心与长焦距平行光管的中心等高，通过调整工装使被测光电跟踪成像设备的方位旋转轴与二维速率仿真转台执行机构16的方位旋转轴同轴；(3)通过调整小口径平行光管1与长焦距平行光管9之间的垂直距离，使小口径平行光管1的中心与被测光电跟踪成像设备12的探测相机13的中心等高；长焦距平行光管9的焦距应满足公式(1)，式中，f9为长焦距平行光管9的焦距；d为面阵探测器8的像元尺寸；fp为面阵探测器8的帧频；ω为被测光电跟踪成像设备12的跟踪稳定度的估计值；k1为跟踪稳定度测量精度相关的系数，一般k1≥3；(4)对二维速率仿真转台执行机构16调平，使二维速率仿真转台执行机构能够自由停止在任何一个位置；(5)根据被成像目标的几何尺寸及距离，按公式(2)计算需要的目标靶板，驱动目标切换靶轮2使合适的目标板位于小口径平行光管焦面；式中，x′为需要的目标板尺寸；x为被成像目标的实际尺寸；f1为小平行光管的焦距；L为被成像目标的距离；(6)根据被测目标的光谱特性，通过驱动滤光片切换靶轮3选择合适的干涉型带通滤光片，使小口径平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
光电跟踪成像设备跟踪稳定度的测试装置，包括目标模拟组件、跟踪稳定度测量组件及运动模拟组件，其特征在于：所述目标模拟组件包括小口径平行光管(1)、目标靶或多个目标切换靶轮(2)、光谱辐射度计(5)、均匀光源(6)及多功能计算机(7)，所述小口径平行光管(1)为被测光电跟踪成像设备提供准直光束，其出射光束直径应大于被测光电跟踪成像设备探测相机的入瞳直径，其光谱范围应覆盖被测光电跟踪成像设备探测相机的工作谱段范围；所述目标靶或目标切换靶轮(2)置于小口径平行光管(1)的焦面位置，均匀光源(6)置于目标靶或目标切换靶轮(2)的后方均匀照亮目标；光谱辐射度计(5)的探头位于均匀光源(6)的出口处，且探头光轴垂直于均匀光源(6)出口所在平面，实现出口能量的测量；多功能计算机(7)分别与目标切换靶轮(2)、光谱辐射度计(5)、均匀光源(6)电气连接，用于控制目标切换靶轮实现目标切换、光谱辐射度计(5)数据的采集及均匀光源(6)亮度的控制与调节；所述跟踪稳定度测量组件包括面阵探测器(8)、长焦距平行光管(9)、光学平台(10)及单星模拟器(11)，长焦距平行光管(9)、面阵探测器(8)、多功能计算机(7)、光学平台(10)及单星模拟器(11)组成一个角度测量系统，长焦距平行光管(9)位于光学平台(10)上，面阵探测器(8)置于长焦距平行光管(9)的焦面位置，面阵探测器(8)与多功能计算机(7)电性连接完成面阵探测器(8)的积分时间及帧频的设置、信号的采集及分析；单星模拟器(11)固定在被测光电跟踪成像设备(12)上，其光轴与被测光电跟踪成像设备成像相机(15)及探测相机(13)的光轴平行，单星模拟器(11)与长焦距平行光管(9)基本等高；所述运动模拟组件包括二维速率仿真转台执行机构(16)、二维速率仿真转台D/A转换卡(18)、二维速率仿真转台控制箱(19)及控制计算机(22)，被测光电跟踪成像设备(12)位于二维速率仿真转台执行机构(16)上方，所述控制计算机依次通过二维速率仿真转台D/A转换卡(18)、二维速率仿真转台控制箱(19)与二维速率仿真转台执行机构(16)连接，实现目标不同运动参数的模拟。...

【技术特征摘要】
1.光电跟踪成像设备跟踪稳定度的测试装置，包括目标模拟组件、跟踪稳定度测量组件及运动模拟组件，其特征在于：所述目标模拟组件包括小口径平行光管(1)、目标靶或多个目标切换靶轮(2)、光谱辐射度计(5)、均匀光源(6)及多功能计算机(7)，所述小口径平行光管(1)为被测光电跟踪成像设备提供准直光束，其出射光束直径应大于被测光电跟踪成像设备探测相机的入瞳直径，其光谱范围应覆盖被测光电跟踪成像设备探测相机的工作谱段范围；所述目标靶或目标切换靶轮(2)置于小口径平行光管(1)的焦面位置，均匀光源(6)置于目标靶或目标切换靶轮(2)的后方均匀照亮目标；光谱辐射度计(5)的探头位于均匀光源(6)的出口处，且探头光轴垂直于均匀光源(6)出口所在平面，实现出口能量的测量；多功能计算机(7)分别与目标切换靶轮(2)、光谱辐射度计(5)、均匀光源(6)电气连接，用于控制目标切换靶轮实现目标切换、光谱辐射度计(5)数据的采集及均匀光源(6)亮度的控制与调节；所述跟踪稳定度测量组件包括面阵探测器(8)、长焦距平行光管(9)、光学平台(10)及单星模拟器(11)，长焦距平行光管(9)、面阵探测器(8)、多功能计算机(7)、光学平台(10)及单星模拟器(11)组成一个角度测量系统，长焦距平行光管(9)位于光学平台(10)上，面阵探测器(8)置于长焦距平行光管(9)的焦面位置，面阵探测器(8)与多功能计算机(7)电性连接完成面阵探测器(8)的积分时间及帧频的设置、信号的采集及分析；单星模拟器(11)固定在被测光电跟踪成像设备(12)上，其光轴与被测光电跟踪成像设备成像相机(15)及探测相机(13)的光轴平行，单星模拟器(11)与长焦距平行光管(9)基本等高；所述运动模拟组件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：田留德，赵建科，王涛，赵怀学，周艳，刘艺宁，万伟，潘亮，张海洋，张婷，段亚轩，薛勋，曹昆，李坤，刘尚阔，张洁，胡丹丹，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61