基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法，包括：目标尺寸模拟机构，将传输光纤出射的激光光斑投影到球形漫反射屏幕上，调节投影到球形漫反射屏幕上激光斑的大小；光斑运动模拟装置，实现俯仰偏航二维运动的环形运动模拟装置；球形漫反射屏幕，目标尺寸模拟机构投射出激光束落在球形漫反射屏幕上，漫反射涂层保证球形反射屏幕表面反射符合朗博散射规律。这个系统有效解决了在平面反射屏激光模拟系统中，随着模拟激光目标空间角位置的变化，入射位置和入射角度都会发生变化，从而导致反射给探测系统的能量和投影在屏幕上的光斑大小随之发生的变化的问题。在屏幕上的光斑大小随之发生的变化的问题。在屏幕上的光斑大小随之发生的变化的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法


[0001]本专利技术涉及激光探测
更具体的，涉及一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法。

技术介绍

[0002]在一些激光探测以及激光制导仿真试验中，探测系统需要观测到与真实的激光照射下目标反射回来的带有目标特性的回波信息，包括激光目标在探测方形成的目标张角，探测系统光学口面上接收到的能量大小，目标在探测系统方向形成的相对视线角等信息。能否稳定准确的模拟目标的张角，反射到探测系统光学口面上的能量的大小，以及与之形成的相对视线角，就是判断目标仿真系统仿真可信与否的重要的标准，也决定了最终的目标仿真精度。
[0003]目前已有的激光目标模拟系统，由激光目标生成装置，光斑运动模拟装置，和漫反射屏组成。激光目标生成装置包括激光器、衰减器、目标尺寸模拟机构，光斑运动模拟装置基本采用的是二维转台或者二维摆镜反射的思路，放置在一个固定的位置，通过俯仰偏航的二维摆动，带动激光光束投影到反射屏平面内的不同位置，形成激光目标的二维空间的运动，实现观测系统和目标相对视线角位置变化的模拟。
[0004]由于光斑运动模拟装置固定在一个位置做原地俯仰偏航转动，因此，在反射屏投影出来的光斑尺寸会随着位置的变化而变化，光程不同，入射角度也不同，由此导致，光斑大小和形状会因此产生一个跟模拟空间角位置有关的，不由激光目标生成装置中目标尺寸模拟机构控制的变化。同时，根据漫反射面的朗博反射特性，假设激光强度不变，在反射屏上不同的位置反射后，三轴转台回转中心处接收到的能量也会随三轴转台回转中心到反射点连线和该点处法线之间夹角的变化而变化，这些变化都会影响仿真精度。如果采用激光器安装在两周转台上的思路，实验室内用大功率激光器一般都无法耐受冲击，也无法做到高功率激光回波模拟。
[0005]因此，需要提供一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统和方法，以解决现有技术存在的问题中的至少之一。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统，包括目标尺寸模拟机构、光斑运动模拟装置和球形漫反射屏幕；
[0009]所述目标尺寸模拟机构包括多个投影镜，用于将入射的激光光斑投射到球形漫反射屏幕上；
[0010]所述光斑运动模拟装置，具有U型偏航运动轴和与其相交的俯仰运动轴，二者的交点为回转中心，用于带动安装于其上的目标尺寸模拟机构实现绕回转中心俯仰偏航环形二
维运动；
[0011]所述球形漫反射屏幕，以回转中心为球心，朝向回转中心的上半球面屏幕，其对投射激光束的反射符合朗博散射规律。
[0012]优选地，所述光斑运动模拟装置为二维转台，包括U型悬臂和位于悬臂之一顶端的俯仰运动机构，U型悬臂可沿穿过回转中心的U型偏航运动轴旋转，俯仰运动机构绕俯仰运动轴俯仰旋转。
[0013]优选地，所述目标尺寸模拟机构安装在俯仰运动机构外端面，安装方式使得目标尺寸模拟机构光轴与俯仰运动机构做俯仰运动围绕的中心均为回转中心，且目标尺寸模拟机构绕俯仰轴旋转。
[0014]优选地，所述激光目标模拟系统进一步包括位于另一悬臂上的配重结构。
[0015]优选地，所述多个投影镜的位置可以移动用于控制出射光斑的大小。
[0016]优选地，所述激光目标模拟系统包括激光器、光束整形镜组、激光光纤耦合装置和传输光纤，传输光纤将汇聚后激光束输出至目标尺寸模拟机构。
[0017]优选地，激光目标模拟系统还包括位于光束整形镜组和激光光纤耦合装置之间的衰减器，用于调节激光透过率。
[0018]优选地，所述光斑运动模拟装置环形运动的半径小于球形漫反射屏幕的半径。
[0019]优选地，所述球形漫反射屏幕朝向回转中心的表面涂覆以硫酸钡为主要成分的漫反射材料。
[0020]本专利技术还提供了一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟方法，该方法包括：
[0021]激光器生成激光脉冲信号；
[0022]激光脉冲信号经过光束整形镜组之后，通过衰减器进行能量控制，调节激光的透过率；
[0023]调节后的激光经过激光光纤耦合装置耦合进入传输光纤，传输光纤将汇聚后的激光束传输到目标尺寸模拟机构的入射端；
[0024]经目标尺寸模拟机构的扩束控制后，多个投影镜将入射的激光光斑投射到球形漫反射屏幕上；
[0025]通过调节目标尺寸模拟机构的扩束倍率来调节激光出射的张角，实现激光目标大小的控制；
[0026]光斑运动模拟装置通过俯仰偏航运动带动目标尺寸模拟机构的出射方向，实现目标位置运动的模拟。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术公开了一种球幕的激光目标模拟系统和方法，激光探测位置在圆心O位置，激光照射装置、激光反射屏幕位于以O为圆心，半径分别为r和R的一小一大两个半径不同的同心圆面上，通过同心球面半径方向重合的关系，利用朗博反射面散射特性与入射角度非强关联的原理，解决平面反射屏的激光模拟系统中，随着模拟激光目标空间角位置的变化，入射位置和入射角度都会发生变化导致反射给探测系统的能量和投影在屏幕上的光斑大小都存在因入射位置和角度带来的变化的问题，实现反射能量分布情况不随入射角度变化而变化，有效提高仿真精度，从而保证当观测点在球形屏幕的球心沿球心至球形屏幕的半
径方向观测时，反射能量稳定且利用率最高。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术，结合优选实施例和附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0030]图1示出基于球幕的激光目标模拟系统的示意图。
[0031]图2示出基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统的示意图。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0033]为解决现有技术中存在的问题，本申请的一个事实例提供一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统，包括：激光器1、光束整形镜组2、衰减器3、目标尺寸模拟机构6，还包括激光光纤耦合装置4、传输光纤5、光斑运动模拟装置7、球形漫反射屏幕8和回转中心9。
[0034]在一个具体实施例中，目标尺寸模拟机构由一组投影镜组构成，功能是将传输光纤出射的激光光斑投影到球形漫反射屏幕上，并通过调节目标尺寸模拟机构的扩束倍率调节激光出射的张角，调节投影到球形漫反射屏幕上激光斑的大小，实现激光目标大小的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于球幕和环形运动模拟装置的激光目标模拟系统，其特征在于，包括目标尺寸模拟机构(6)、光斑运动模拟装置(7)和球形漫反射屏幕(8)，所述目标尺寸模拟机构(6)包括多个投影镜，用于将入射的激光光斑投射到所述球形漫反射屏幕上；所述光斑运动模拟装置(7)，具有U型偏航运动轴和与其相交的俯仰运动轴，二者的交点为回转中心，用于带动安装于其上的目标尺寸模拟机构(6)实现绕回转中心俯仰偏航环形二维运动；所述球形漫反射屏幕(8)以回转中心为球心，朝向回转中心的上半球面屏幕，其对投射激光束的反射符合朗博散射规律。2.根据权利要求1所述的激光目标模拟系统，其特征在于，所述光斑运动模拟装置(7)为二维转台，包括U型悬臂和位于悬臂之一顶端的俯仰运动机构，所述U型悬臂可沿穿过回转中心的U型偏航运动轴旋转，所述俯仰运动机构绕俯仰运动轴俯仰旋转。3.根据权利要求2所述的激光目标模拟系统，其特征在于，所述目标尺寸模拟机构(6)安装在俯仰运动机构外端面，安装方式使得目标尺寸模拟机构(6)光轴与俯仰运动机构做俯仰运动围绕的中心均为回转中心，且目标尺寸模拟机构(6)绕俯仰轴旋转。4.根据权利要求2所述的激光目标模拟系统，其特征在于，所述目标模拟系统进一步包括位于另一悬臂上的配重结构。5.根据权利要求1所述的激光目标模拟系统，其特征在于，所述多个投影镜的位置可以移动用于控制出射光斑的大小。6.根据权利要求1所述的激光目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，张兴，郝凯子，杜渐，尹思瑶，李扬，杜惠杰，李晓威，张琼怡，
申请(专利权)人：北京仿真中心，
类型：发明
国别省市：