專利名稱：動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，尤其涉及一種導(dǎo)彈威脅模擬 系統(tǒng)模擬導(dǎo)彈逼近過程中的輻射特性及實(shí)時(shí)的變化情況的模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，面對(duì)戰(zhàn)場上日趨嚴(yán)重的地空、空空導(dǎo)彈威脅，各種導(dǎo)彈逼近告警技 術(shù)發(fā)展極為迅速，運(yùn)用了各種先進(jìn)技術(shù)的導(dǎo)彈威脅告警裝備已大量裝備于各種 軍用飛機(jī)，國內(nèi)目前導(dǎo)彈逼近告警技術(shù)也正處于快速發(fā)展階段，但是相應(yīng)的作 戰(zhàn)訓(xùn)練方式大多停留在靜態(tài)形式，嚴(yán)重缺乏滿足實(shí)際作戰(zhàn)訓(xùn)練要求的訓(xùn)練設(shè)備， 達(dá)不到應(yīng)有的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練效果。導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)模擬導(dǎo)彈逼近過程屮的輻射特性及實(shí)時(shí)的變化情況，在 地面或空中飛行過程中(機(jī)載)模擬敵方來襲導(dǎo)彈威脅，為實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練提供高度 仿真的場景，評(píng)價(jià)導(dǎo)彈威脅告警系統(tǒng)的能力以及相應(yīng)作戰(zhàn)人員的反應(yīng)，起到模 擬真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境的訓(xùn)練效果。地空、空空導(dǎo)彈在飛行過程中彈體、尾噴管以及羽焰的輻射波段主要為位于日盲區(qū)的230 300nm的紫外波段和高溫尾噴管和羽焰輻射的3 5|_im的中波 紅外波段以及8 14|im的長波紅外波段，因此針對(duì)此類導(dǎo)彈的機(jī)載導(dǎo)彈告警系 統(tǒng)采用的大多為紅外、紫外探測器，針對(duì)這些常用波段進(jìn)行探測的導(dǎo)彈威脅告 警技術(shù)在近幾年越來越受到重視，發(fā)展速度很快。但是針對(duì)相應(yīng)的機(jī)載導(dǎo)彈逼 近威脅告警系統(tǒng)的作戰(zhàn)訓(xùn)練及相應(yīng)對(duì)抗手段有效性的測試方法大多停留在傳統(tǒng) 的地面模式，采用靜態(tài)的輻射源模擬來襲導(dǎo)彈，不能滿足針對(duì)實(shí)際作戰(zhàn)時(shí)，相 對(duì)高速條件下，導(dǎo)彈的輻射強(qiáng)度和方位快速變化的特性，達(dá)不到應(yīng)有的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn) 練效果。采用導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)，可以在飛行過程中對(duì)飛行員在導(dǎo)彈出現(xiàn)、逼近后 所采取的應(yīng)對(duì)過程進(jìn)行記錄，從而達(dá)到仿真訓(xùn)練的目的，為進(jìn)一步的有效性評(píng) 估提供重要、真實(shí)的參考數(shù)據(jù)，同時(shí)可以對(duì)相關(guān)機(jī)載告警系統(tǒng)的作用距離、監(jiān) 視視場、反應(yīng)時(shí)間、虛警率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，提高系統(tǒng)訓(xùn)練效果。在國外，作為一種有效的訓(xùn)練和評(píng)估手段，導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)或類似的場 景模擬系統(tǒng)在國外軍事強(qiáng)國中得到了廣泛的應(yīng)用。如美國空軍電子戰(zhàn)評(píng)估模擬 實(shí)驗(yàn)室采用三種類型的導(dǎo)彈威脅模擬器，充分模擬導(dǎo)彈的熱羽焰特性。1. 靜態(tài)強(qiáng)度點(diǎn)源生成系統(tǒng)，用于實(shí)驗(yàn)室研究；2. —種是動(dòng)態(tài)強(qiáng)度點(diǎn)源生成系統(tǒng)，主要用于測試導(dǎo)彈告警系統(tǒng)如AN/AAR-47， AN/AAR-60等；3. 場景生成器，Amherst系統(tǒng)公司已經(jīng)為位于愛德華空軍季度的空軍飛行 試驗(yàn)中心提供了用于MWS試驗(yàn)的紅外場景生成系統(tǒng)。美國Amherst系統(tǒng)公司研制了針對(duì)日盲區(qū)(200 400nm)的紫外(UV)場 景生成模擬器用于導(dǎo)彈模擬/告警系統(tǒng)的閉環(huán)訓(xùn)練系統(tǒng)，用于對(duì)美國綜合防御航 空電子實(shí)驗(yàn)室(IDAL)的紫外導(dǎo)彈告警系統(tǒng)進(jìn)行測試和性能評(píng)估，獲取靜態(tài)和 飛行中的測試數(shù)據(jù)。美國喬治亞技術(shù)研究所開發(fā)了用于紫外告警系統(tǒng)(AN/AAR-47)測試的UV 模擬器，其系統(tǒng)采用帶有紫外透射罩的特殊的石英-鹵素?zé)粲米髂M輻射源，并 以光纖將紫外光耦合到發(fā)射系統(tǒng)，系統(tǒng)采用230 300nm帶通濾光片對(duì)輸出波長 進(jìn)行選擇。同時(shí)也開發(fā)了用于紅外告警系統(tǒng)(AN/AAR-44)測試的IR模擬器， 采用3.6mmx3.6mm、色溫1100K的黑體作為輻射源，利用快門、中性密度片、 帶通濾光片等控制輸出輻射。美國DSWA (Defense Special Weapons Agency)禾口 MRC (Mission ResearchCorporation)研制了多波段紅外羽焰模擬器，提供8 12pm和3 5pm兩個(gè)波 段的輻射。其中利用512x512的懸浮輻射膜陣列產(chǎn)生最高溫度為350K的長波紅 外輻射，模擬炸彈爆炸場景測試飛行器上的前視紅外(FLIR)系統(tǒng)；利用兩個(gè) 半導(dǎo)體激光器分別產(chǎn)生4.6,和3.8,的激光模擬大于1000K溫度的導(dǎo)彈羽焰 來測試雙色紅外告警裝置。以色列CI系統(tǒng)公司設(shè)計(jì)研制了中波紅外目標(biāo)模擬器系統(tǒng)(IRTS/JBR)用于中 波紅外導(dǎo)彈告警和對(duì)抗系統(tǒng)的測試。系統(tǒng)由紅外目標(biāo)模擬器、CCD成像系統(tǒng)和 紅外輻射計(jì)以及跟蹤運(yùn)動(dòng)平臺(tái)組成。紅外目標(biāo)模擬器由一個(gè)特殊材料的燈絲作 為電源目標(biāo)放置于一個(gè)反射器的焦平面上，通過控制一個(gè)百頁窗式的快門控制 目標(biāo)輻射強(qiáng)度。燈絲溫度最大為180(TC時(shí)最大輻射強(qiáng)度為350W/Sr，用于模擬 導(dǎo)彈在中波紅外的輻射特性；CCD成像系統(tǒng)用于瞄準(zhǔn)測試目標(biāo)并記錄測試過程 用于事后分析；紅外輻射計(jì)用于測量對(duì)抗時(shí)的被威脅對(duì)象的輻射強(qiáng)度。國內(nèi)有東北電子技術(shù)研究所研制了用于導(dǎo)彈告警系統(tǒng)測試的紅外標(biāo)靶，采 用紅外輻射球和拋物面鏡以及窗口濾光片組成點(diǎn)源輻射目標(biāo)，最高能夠模擬 700K的黑體輻射。但是，相對(duì)前面所述的國外配置完整的導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)相 比，我國在這方面的工作還很落后，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的系統(tǒng)嚴(yán)重匱乏。發(fā)明內(nèi)容為了改變目前國內(nèi)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)相對(duì)比較匱乏的 現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其具有定向性好、 工作距離遠(yuǎn)、強(qiáng)調(diào)制的速度快和系統(tǒng)輕便的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，包括輻射光源、輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊、 成像系統(tǒng)模塊、運(yùn)動(dòng)及控制模塊和主控模塊，其中輻射光源采用激光輻射源;輻射光源和輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊用于模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo)特征；成像系統(tǒng)模塊用 于獲取動(dòng)態(tài)目標(biāo)所跟蹤的目標(biāo)的信息，控制和調(diào)整運(yùn)動(dòng)及控制模塊，運(yùn)動(dòng)及控 制模塊根據(jù)成像系統(tǒng)模塊的信息，通過主控模塊處理，對(duì)其工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿 態(tài)進(jìn)行控制，跟蹤鎖定所跟蹤的目標(biāo)；主控模塊分別連接輻射光源、輻射強(qiáng)度 調(diào)節(jié)與控制模塊、成像系統(tǒng)模塊、運(yùn)動(dòng)及控制模塊，并根據(jù)信息對(duì)它們進(jìn)行控 制。作為優(yōu)選的方案，上述的輻射光源采用中波紅外激光器，波長選用3pm 5|im。當(dāng)然，上述的輻射光源采用長波紅外激光器，波長選用10pm ll^n?；?者，上述的輻射光源釆用紫外激光器，波長選用200nm 380nm。作為優(yōu)選的方案，上述的成像系統(tǒng)模塊獲取所跟蹤的目標(biāo)的圖像，并對(duì)圖 像進(jìn)行處理，獲取所跟蹤的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，再通過主控模塊處理，獲得工作 平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制。作為優(yōu)選的方案，上述的成像系統(tǒng)模塊采用可見光CCD或者中波紅外或者 長波紅外的成像系統(tǒng)。最優(yōu)選，成像系統(tǒng)模塊采用可見光CCD成像系統(tǒng)。作為優(yōu)選的方案，上述的輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊通過輔助設(shè)備獲取所要 模擬的目標(biāo)距離參數(shù)，再通過主控模塊處理調(diào)整輻射強(qiáng)度，用于模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo) 特征。作為再優(yōu)選的方案，上述的輻射強(qiáng)度的調(diào)整采用調(diào)整激光的輸出功率和 調(diào)整激光光束擴(kuò)散角中的一種或2種的結(jié)合。作為優(yōu)選的方案，上述的輸出功率通過調(diào)整重頻或占空比，實(shí)現(xiàn)激光輸出 的平均功率的快速調(diào)整；通過對(duì)激光器的驅(qū)動(dòng)電源的輸出電流或電壓或占空比進(jìn)行調(diào)制的方法，達(dá)到光強(qiáng)調(diào)制。作為另優(yōu)選的方案，上述的調(diào)整激光光束的擴(kuò)散角通過采用激光擴(kuò)散角調(diào) 整系統(tǒng)完成，其運(yùn)動(dòng)控制通過控制電機(jī)進(jìn)行，控制電機(jī)與主控模塊相連接。上述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)主要涉及三方面的工作輻射源、輻射特征的動(dòng)態(tài)模擬和目標(biāo)的跟蹤。主要的選擇依據(jù)如下 1、輻射源的選擇目前常用的機(jī)載導(dǎo)彈逼近告警系統(tǒng)常用的波段為8 14pm的長波紅外、3 5pm的中紅外波段和230 300nm的日盲區(qū)紫外波段，為了提高模擬源的定向輻 射性能，以降低對(duì)輻射源的功率要求，釆用激光作為輻射源采用波長為10.3 10.7nm的金屬穩(wěn)頻二氧化碳激光器或者波長6 8pm的一氧化碳激光器作為8 14pm的長波紅外輻射源、采用波長為3.8 4.3nm的中波紅外可調(diào)諧固體激光器 作為3 5lam波段的輻射源；釆用266nm的深紫外固體激光器作為230 300nm 告警波段的輻射源，這幾種激光器均采用風(fēng)冷的工作方式，結(jié)構(gòu)緊湊。1.1、中紅外固體激光器技術(shù)激光器的技術(shù)路線原理如圖7所示。整個(gè)激光器系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)室溫工 作的光參量振蕩器系統(tǒng)，具體由泵源(前級(jí))和參量振蕩(后級(jí))兩部分組成。激光器中作為泵源的前級(jí)為半導(dǎo)體激光器泵浦的線偏振的、調(diào)Q工作的高 重頻、準(zhǔn)連續(xù)激光器，其工作波長為1.94微米，重復(fù)頻率為lkHz到50kHz，輸 出功率最大值接近18W，所采用的激光晶體為Tm:YAP晶體。激光器運(yùn)行時(shí)， 激光晶體及Q開關(guān)的工作溫度設(shè)定為15i5"C。半導(dǎo)體激光器工作波長為792nm， 其尾纖輸出的最人激光功率為60W。中波紅外激光器的主體是一個(gè)光參量振蕩器系統(tǒng)，其泵源即為前級(jí)輸出的 1.94微米工作的線偏振準(zhǔn)連續(xù)脈沖激光器，所采用的激光非線性晶體為自行研 制的周期疇極化反轉(zhuǎn)的氧化鎂摻雜鈮酸鋰晶體(PPMgLN)，疇極化反轉(zhuǎn)周期為 27—30微米，長度為40mm。光參量振蕩器采用雙向單共振線性腔結(jié)構(gòu)，輸出 激光波長范圍為3.7 4.3微米。光參量振蕩器工作溫度為室溫(25 ±5 oC)，冃 前所獲得的最大激光輸出功率為3W(包括信號(hào)光和閑散光)。通過調(diào)整PPMgLN的設(shè)計(jì)周期，在實(shí)驗(yàn)中可以采用簡單的晶體平移方式實(shí)現(xiàn)激光輸出波長的快速 調(diào)諧。2、 輻射特征的動(dòng)態(tài)模擬目前，告警系統(tǒng)的目標(biāo)源多為導(dǎo)彈尾噴管和羽焰，所采用的探測波段也對(duì)應(yīng)于導(dǎo)彈尾噴管和羽焰輻射強(qiáng)度較大的中波紅外(3 5Pm)波段、以及位于日 盲區(qū)(200 300nm)的紫外波段。導(dǎo)彈的中波紅外輻射，主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)加力和巡航階段的燃料燃燒所產(chǎn)生 的，也就是導(dǎo)彈尾焰中水蒸氣、C02分子引起的在2.7 4.3Pm的輻射。從最小到最大的切換時(shí)間在9s內(nèi)即可滿足要求，實(shí)際上，切換時(shí)間還應(yīng)該 考慮在訓(xùn)練過程中導(dǎo)彈相對(duì)于告警系統(tǒng)的掛載平臺(tái)的最大速度。 一般告警系統(tǒng) 的掛載平臺(tái)為直升機(jī)或者戰(zhàn)斗飛機(jī)，其飛行速度約為1馬赫，因此，切換時(shí)間 應(yīng)該比9s要短一倍左右。在系統(tǒng)中利用高速電機(jī)控制鏡頭來控制光源出射強(qiáng)度， 最小到最大切換時(shí)間可以最快控制在ls內(nèi)。3、 目標(biāo)跟蹤鎖定目標(biāo)的跟蹤鎖定主要是模擬導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的功能，保證輻射源在實(shí)驗(yàn)過程中 能夠模擬導(dǎo)彈跟蹤、逼近飛機(jī)的過程，并通過對(duì)目標(biāo)的高精度瞄準(zhǔn)，保證激光 光束能夠準(zhǔn)確的覆蓋訓(xùn)練對(duì)象。系統(tǒng)計(jì)劃采用視頻導(dǎo)引方式，采用CCD作為跟 蹤傳感器，系統(tǒng)的跟蹤瞄準(zhǔn)精度取決于CCD角度分辨率和轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制精度。 CCD成像傳感器設(shè)為768x582，根據(jù)實(shí)際訓(xùn)練中的情況按照變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)成像 系統(tǒng)，最大視場角10°,用于大范圍監(jiān)視成像，小視場角3°，用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后 捕捉及跟蹤。成像系統(tǒng)最小角度分辨率為0.004°，因此瞄準(zhǔn)精度取決于轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 控制精度，設(shè)為0.06° (lmrad)。成像系統(tǒng)采用自動(dòng)變焦形式工作，工作過程示 意圖如下圖8所示。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，采用了激光輻射源作為輻射光源，具 有定向性好、工作距離遠(yuǎn)、強(qiáng)調(diào)制的速度快和系統(tǒng)輕便的特點(diǎn)。具有廣泛的實(shí) 際應(yīng)用價(jià)值，可以適用于多種動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明輻射特征的動(dòng)態(tài)模擬的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明目標(biāo)跟蹤鎖定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明系統(tǒng)吊艙式模型結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明系統(tǒng)地基式模型結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的使用示意圖。圖7為全固態(tài)激光器的技術(shù)路線原理圖。圖8為CCD成像系統(tǒng)工作過程示意圖。圖9、圖IO為激光擴(kuò)散角調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。圖11為輻射照度與激光器擴(kuò)散角的關(guān)系曲線。圖12為輻射照度與透鏡L2移動(dòng)距離的關(guān)系曲線。圖13、圖14為針對(duì)地對(duì)空以及空對(duì)空威脅的訓(xùn)練使用示意圖，其中A為 導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)，B為裝有導(dǎo)彈威脅告警系統(tǒng)的飛行目標(biāo)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，以模擬導(dǎo)彈飛行作為實(shí)例對(duì)本發(fā)明做一個(gè)詳細(xì)的說明。 如圖1所示，系統(tǒng)由下面幾個(gè)部分組成紅外/紫外輻射源5、輻射強(qiáng)度調(diào) 節(jié)與控制模塊8、成像系統(tǒng)模塊4、運(yùn)動(dòng)及控制模塊3和主控模塊1。另外，根 據(jù)測試需求，為了更好的模擬導(dǎo)彈的飛行過程，通過預(yù)留接口的方式，可以選 裝導(dǎo)引頭和用于測量被跟蹤目標(biāo)(即訓(xùn)練對(duì)象)的輻射特性的輻射計(jì)模塊2。本發(fā)明系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，圖6為本發(fā)明的安裝、使用示意圖。1、 紅外/紫外模擬輻射源5紅外/紫外目標(biāo)模擬器采用中波紅外(3.8 4.3pm)可調(diào)諧激光器；紫外 光源采用紫外激光器，激光器輸出功率可調(diào)節(jié)。2、 輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊8如圖2所示，根據(jù)模擬的導(dǎo)彈的特征，通過調(diào)用主控模塊1數(shù)據(jù)庫的相應(yīng) 數(shù)據(jù)，對(duì)到達(dá)訓(xùn)練對(duì)象(告警裝備)位置的激光的功率密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡可能 接近所模擬的導(dǎo)彈的輻射特性。輻射強(qiáng)度的調(diào)整有兩個(gè)途徑， 一個(gè)是直接調(diào)整激光的輸出功率；另一個(gè)途 徑是調(diào)整激光光束的擴(kuò)散角。2.1、直接調(diào)整激光的輸出功率通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流的大小和激光的重頻頻率，可以實(shí)現(xiàn)激光輸出的平均功 率的快速調(diào)整，假定激光重頻在30KHz和3Khz之間調(diào)整，激光器的出光閾值 通常可以達(dá)到峰值的十分之一，同時(shí)使用這兩種方法，可以獲得100倍以上的 調(diào)整范圍。2.2調(diào)節(jié)激光的擴(kuò)散角采用激光擴(kuò)散角調(diào)整系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)控制通過特定的齒輪和控制電機(jī)7組合 進(jìn)行精密控制，其基本結(jié)構(gòu)如圖9、圖IO所示-通過一個(gè)電機(jī)控制鏡頭的移動(dòng)，來改變激光器的出射擴(kuò)散角。激光器輸出 功率設(shè)為p，擴(kuò)散角為e ，則在L米距離處激光器的激光輻射照度為其中S1為出射鏡頭的面積鏡頭移動(dòng)距離與發(fā)散角的關(guān)系式為:<formula>formula see original document page 12</formula>其中X為鏡頭從共焦位置向激光器移動(dòng)距離，r為鏡頭半徑。設(shè)激光器輸出功率為1W，測試距離lkm，鏡頭焦距為50mm，孔徑25mm， 則鏡頭移動(dòng)距離與發(fā)散角的關(guān)系如圖9、圖10所示。如果不考慮大氣吸收，到達(dá)訓(xùn)練對(duì)象(告警系統(tǒng))處的輻射照度與激光器 擴(kuò)散角的關(guān)系曲線如圖ll所示，輻射照度與透鏡L2移動(dòng)距離的關(guān)系如圖12所 示。通過擴(kuò)散角的調(diào)整，可以快速、大范圍的實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)整。 根據(jù)上述工作方式，以激光擴(kuò)散角0.18° 30°的變化范圍分別對(duì)中紅外和紫 外波段所需的激光功率進(jìn)行計(jì)算。 3、成像系統(tǒng)模塊如圖3所示，可見光CCD成像系統(tǒng)模塊3獲取所跟蹤的目標(biāo)的圖像，并對(duì) 圖像進(jìn)行處理，獲取所跟蹤的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，再通過主控模塊1處理，獲得 工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制?？梢姽釩CD成像系統(tǒng) 主要用于控制轉(zhuǎn)臺(tái)跟蹤所測試的告警系統(tǒng)以及讓用戶直觀的進(jìn)行操作。高清晰 CCD成像傳感器+長焦攝遠(yuǎn)鏡頭；其成像幀主要用于控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)使得系 統(tǒng)能夠鎖定激光告警設(shè)備、以及讓用戶直觀的進(jìn)行操作。本發(fā)明CCD采用德國Basler公司生產(chǎn)的scA780-54g/gc型高清晰黑白CCD，其具體指標(biāo)如下1. 工作波段380 1100nm;2. 分辨率782*582;3. 幀頻55Q)S;4. 采樣位數(shù)12bit;5. 圖像輸出方式千兆以太網(wǎng)。6. 系統(tǒng)的探測距離為0.2 10km，為能在該距離范圍內(nèi)能夠有效地觀察到 被測目標(biāo)，鏡頭的視場角定為3° 10°可調(diào)，相應(yīng)的角度分辨精度為0.004°(65urad)，能夠滿足lmrad的瞄準(zhǔn)精度的需求，同時(shí)保證即使在10km距離的 情況下，如果飛機(jī)的長度為20m，飛機(jī)在CCD上的成像在長度方向不小于25 個(gè)象素。在系統(tǒng)進(jìn)行初始定位時(shí)，可以采用大視場對(duì)位置尚不確定的訓(xùn)練目標(biāo)進(jìn)行 粗略定位，之后控制變焦系統(tǒng)，減小視場角到合適角度，實(shí)現(xiàn)高精度瞄準(zhǔn)和圖 像記錄。CCD設(shè)備同時(shí)可以作為視頻記錄系統(tǒng)，用于事后的訓(xùn)練情況分析。4、 運(yùn)動(dòng)及控制模塊運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)根據(jù)CCD成像系統(tǒng)模塊3的圖像信息跟蹤鎖定目標(biāo)；采用 PID算法對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制，平臺(tái)上放置模擬輻射光源5、輻射強(qiáng)度調(diào) 節(jié)與控制模塊8和CCD成像系統(tǒng)模塊3。5、 主控模塊主控模塊1包括輸出強(qiáng)度控制模塊、導(dǎo)彈模擬數(shù)據(jù)庫模塊，網(wǎng)標(biāo)模擬參數(shù) 設(shè)置模塊，CCD成像及控制模塊，以及附加的輻射計(jì)探測模塊。軟件能夠?qū)Ω鶕?jù)實(shí)際訓(xùn)練環(huán)境設(shè)置導(dǎo)彈的模擬參數(shù)，并以此參數(shù)控制輻射 源5的輸出，同時(shí)結(jié)合大氣輻射傳輸模型計(jì)算告警系統(tǒng)接收到的輻射照度數(shù)據(jù) 并顯示，并能夠保存當(dāng)前的測試數(shù)據(jù)；能夠根據(jù)已有的模擬數(shù)據(jù)庫的文件進(jìn)行 目標(biāo)輻射控制；軟件能夠?qū)崟r(shí)顯示并保存CCD成像系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù)圖 像控制轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)以便能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行跟蹤，并能夠根據(jù)CCD的成像質(zhì)量調(diào)節(jié) 鏡頭成像清晰度；軟件能夠?qū)?shí)時(shí)顯示輻射計(jì)所測得的目標(biāo)或者干擾的輻射本發(fā)明的導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)目前地空、空空導(dǎo)彈的輻射 特性，采用激光作為輻射源5，通過動(dòng)態(tài)控制輻射源的輸出激光強(qiáng)度和擴(kuò)散角的 大小，模擬實(shí)際導(dǎo)彈在發(fā)射和逼近過程中的輻射強(qiáng)度特征以及輻射強(qiáng)度隨著相 對(duì)速度、飛行角度以及時(shí)間的變化過程，以此來模擬真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境中的導(dǎo)彈威 脅。導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)在作為一種有效的訓(xùn)練裝備的同時(shí)，可以真實(shí)檢驗(yàn)導(dǎo)彈 逼近告警系統(tǒng)的告警性能，為準(zhǔn)確有效評(píng)價(jià)目前復(fù)雜電子環(huán)境中的光電告警及 對(duì)抗裝備的實(shí)戰(zhàn)效果提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)的導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)1. 導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)導(dǎo)彈威脅信號(hào)模擬器采用全固態(tài)中波紅外(3.8 4.3pm)和266nm波長的紫外激光器作為輻射模擬源，全固態(tài)激光器具有體積小、 功耗低等特點(diǎn)，即能夠滿足既在地面使用，也能滿足機(jī)載訓(xùn)練使用。針對(duì)地對(duì)空以及空對(duì)空威脅的訓(xùn)練使用示意圖，如圖13和圖14所示。2. 導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)以實(shí)際導(dǎo)彈輻射數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫可以進(jìn)行擴(kuò) 展，根據(jù)當(dāng)時(shí)的工作高度、氣象條件和大氣特性，對(duì)傳輸過程中不同波段的輻 射衰減進(jìn)行修正，可以準(zhǔn)確的模擬不同類型、型號(hào)導(dǎo)彈在不同距離發(fā)射的來襲 過程中輻射強(qiáng)度的變化。3. 為了更好的模擬實(shí)戰(zhàn)，起到實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的效果，導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)平臺(tái)設(shè) 置了導(dǎo)彈導(dǎo)引頭接口，在已知數(shù)據(jù)接口的條件下(或由導(dǎo)引頭廠家自行設(shè)置)， 可以在系統(tǒng)平臺(tái)上加裝設(shè)定信號(hào)導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭模塊，系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)引頭得到的目 標(biāo)信息實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)，進(jìn)一步提高模擬過程的真實(shí)性；4. 導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)可選裝輻射計(jì)，實(shí)時(shí)測試目標(biāo)的輻射能量，除了能夠 評(píng)估導(dǎo)彈告警系統(tǒng)性能外，還能夠評(píng)價(jià)所采取的光電對(duì)抗手段的有效性。
權(quán)利要求
1.動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于包括輻射光源(5)、輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊(8)、成像系統(tǒng)模塊(4)、運(yùn)動(dòng)及控制模塊(3)和主控模塊(1)，其中輻射光源(5)采用激光輻射源；輻射光源(5)和輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊(8)用于模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo)特征；成像系統(tǒng)模塊(4)用于獲取動(dòng)態(tài)目標(biāo)所跟蹤的目標(biāo)的信息，控制和調(diào)整運(yùn)動(dòng)及控制模塊(3)，運(yùn)動(dòng)及控制模塊(3)根據(jù)成像系統(tǒng)模塊(4)的信息，通過主控模塊(1)處理，對(duì)其工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制，跟蹤鎖定所跟蹤的目標(biāo)；主控模塊(1)分別連接輻射光源(5)、輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊(8)、成像系統(tǒng)模塊(4)、運(yùn)動(dòng)及控制模塊(3)，并根據(jù)信息對(duì)它們進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輻射光源(5)采用中波紅外激光器，波長選用3pm 5^im。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輻射光源(5)采用長波紅外激光器，波長選用1(Him llnm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輻射光源(5)采用紫外激光器，波長選用200nm 380nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)， 其特征在于成像系統(tǒng)模塊(4)獲取所跟蹤的目標(biāo)的圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行 處理，獲取所跟蹤的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，再通過主控模塊(1)處理，獲得工 作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)工作平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制，跟蹤鎖定所跟蹤的目 標(biāo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于成像系統(tǒng) 模塊(4)采用可見光CCD或者中波紅外或者長波紅外的成像系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊(8)通過輔助設(shè)備獲取所要模擬的 目標(biāo)距離參數(shù)，再通過主控模塊(1)處理調(diào)整輻射強(qiáng)度，用于模擬動(dòng)態(tài)目 標(biāo)特征。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輻射強(qiáng)度 的調(diào)整采用調(diào)整激光的輸出功率和調(diào)整激光光束的擴(kuò)散角中的一種或2種的妙入
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于輸出功率 通過調(diào)整重頻或占空比，實(shí)現(xiàn)激光輸出的平均功率的快速調(diào)整；通過對(duì)激光 器的驅(qū)動(dòng)電源的輸出電流或電壓或占空比進(jìn)行調(diào)制的方法，達(dá)到光強(qiáng)調(diào)制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，其特征在于調(diào)整激光 光束的擴(kuò)散角通過采用擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡組成，其運(yùn)動(dòng)控制通過控制電機(jī)進(jìn)行，控 制電機(jī)(7)與主控模塊(1)相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，尤其涉及一種導(dǎo)彈威脅模擬系統(tǒng)模擬導(dǎo)彈逼近過程中的輻射特性及實(shí)時(shí)的變化情況的模擬系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬系統(tǒng)，包括輻射光源、輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)與控制模塊、成像系統(tǒng)模塊、運(yùn)動(dòng)及控制模塊和主控模塊，其中輻射光源采用激光輻射源。本發(fā)明采用了激光輻射源作為輻射光源，具有定向性好、工作距離遠(yuǎn)、強(qiáng)調(diào)制的速度快和系統(tǒng)輕便的特點(diǎn)。具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，可以適用于多種動(dòng)態(tài)目標(biāo)輻射特性模擬。
文檔編號(hào)G03B15/16GK101246651SQ20081005953
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
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