大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，該大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)；均勻光源包括第一反射式聚光燈以及第二反射式聚光燈；動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器包括第一DMD以及第二DMD；第一DMD以及第二DMD分別與控制單元相連；第一DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第一反射式聚光燈的出射光路上；第二DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。本發(fā)明提供了一種能夠有效的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成高精度、動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源的模擬的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置。
【專利說明】大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，尤其涉及一種主要用于實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)場景仿真的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前研究的大視場、雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)驗(yàn)證導(dǎo)引產(chǎn)品及預(yù)警相機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置是航空、航天技術(shù)中空間環(huán)境模擬試驗(yàn)的主要組成部分，用于測試導(dǎo)引產(chǎn)品及預(yù)警相機(jī)的目標(biāo)捕獲性能及數(shù)據(jù)處理軟件的圖像處理算法。
[0003]過去研制的各種目標(biāo)模擬與干擾源裝置，主要是以靜態(tài)目標(biāo)模擬為主，無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和干擾源的圖像信息與光譜信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真；而一般的動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬裝置，所模擬的目標(biāo)光譜范圍窄、場景單一，且模擬器的圖像分辨率低、視場小，不能滿足現(xiàn)在戰(zhàn)時(shí)大視場、多譜段、多目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)引、預(yù)警系統(tǒng)測試的需要。以往的多譜段目標(biāo)導(dǎo)引、預(yù)警系統(tǒng)跟蹤識別能力的驗(yàn)證只能在外場測試，因此，開展高精度、高分辨率、大視場、雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置作為研究課題，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的大天區(qū)、動(dòng)態(tài)、高精度、多譜段目標(biāo)與干擾源模擬的技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種能夠有效的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成高精度、動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源的模擬的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，其特殊之處在于:所述大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)；所述均勻光源包括第一反射式聚光燈以及第二反射式聚光燈；所述動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器包括第一 DMD以及第二 DMD ;所述第一 DMD以及第二 DMD分別與控制單元相連；所述第一 DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第一反射式聚光燈的出射光路上；所述第二 DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。
[0006]上述離軸三反光學(xué)系統(tǒng)包括主鏡、次鏡、三鏡以及半透半反鏡；所述第一 DMD、半透半反鏡、三鏡、次鏡以及主鏡依次設(shè)置在第一反射式聚光燈的出射光路上；所述第二DMD、半透半反鏡、三鏡、次鏡以及主鏡依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。
[0007]上述半透半反鏡是鍺玻璃半透半反鏡。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0009]本發(fā)明主要圍繞雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬技術(shù)開展研究，完成了一種雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置的設(shè)計(jì)；該裝置解決了高精度、大視場、動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬難題，為衛(wèi)星與導(dǎo)彈上目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的質(zhì)量考核、性能測試和生產(chǎn)具有重要意義。本發(fā)明所涉及的雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)及干擾源場景的模擬裝置主要用于實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)場景仿真，可同時(shí)模擬不同光譜場景的目標(biāo)信息，并有效的模擬目標(biāo)與干擾源的發(fā)光特性，用于導(dǎo)引產(chǎn)品及預(yù)警相機(jī)的性能測試。
[0010]具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本發(fā)明可實(shí)時(shí)模擬不同目標(biāo)與景物的變化情況，具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)模擬的優(yōu)點(diǎn)；
[0012]2、本發(fā)明利用光學(xué)視場拼接技術(shù)，將兩塊DMD器件進(jìn)行像方視場拼接，突破了以往動(dòng)態(tài)景物模擬器模擬視場范圍小的缺陷，最大模擬視場可擴(kuò)展至5°左右(以往相同規(guī)格的動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器視場只有2.5° )；
[0013]3、本發(fā)明根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一種大視場離軸三反式光學(xué)結(jié)構(gòu)，其成像質(zhì)量接近衍射極限，畸變小于0.05%，能量中心與主光線位置偏差小于8"，光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直性精度優(yōu)于10";同時(shí)可用于不同波段的目標(biāo)模擬與仿真，解決了以往動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器無法實(shí)現(xiàn)雙波段目標(biāo)仿真的難題；
[0014]4、本發(fā)明采用離軸三反式結(jié)構(gòu)可實(shí)時(shí)模擬紫外光、可見光、紅外光波段的圖像信息，有效地對不同目標(biāo)的特征進(jìn)行仿真；
[0015]5、本發(fā)明采用雙DMD器件進(jìn)行目標(biāo)仿真，可保證不同目標(biāo)圖像出射光的光軸的一致性；
[0016]6、本發(fā)明采用鍺玻璃作為半透半反鏡，可同時(shí)透射紅外光波，并反射可見光或紫外光，為不同譜段目標(biāo)的實(shí)時(shí)仿真模擬提供了技術(shù)支持(以往的裝置采用反射鏡切換機(jī)構(gòu)對不同目標(biāo)光譜的仿真進(jìn)行模擬)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所提供的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中:
[0019]1-均勻光源；2_動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器；3_控制單元；4_離軸三反光學(xué)系統(tǒng)；5_被測產(chǎn)品；11-第一反射式聚光燈；12-第二反射式聚光燈；21_第一 DMD ;22_第二 DMD ;41_主鏡；42-次鏡；43_三鏡；44_半透半反鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明結(jié)合被測試導(dǎo)引產(chǎn)品及預(yù)警相機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，基于離軸三反光學(xué)結(jié)構(gòu)，提出了一種動(dòng)態(tài)雙波段目標(biāo)模擬裝置，能夠有效的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成高精度、動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源的模擬。該雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)及干擾源模擬裝置利用雙DMD器件，可實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)與背景的模擬，其中第一 DMD21可模擬紅外特征波段I，第二 DMD22可模擬紅外特征波段2，通過半反半透鏡44后可實(shí)現(xiàn)雙目標(biāo)的合成，即在被測產(chǎn)品5同一視場內(nèi)產(chǎn)生兩種波長、多種景物的實(shí)時(shí)仿真。大視場、雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置設(shè)計(jì)原理如圖1所示。DMD，DigitalMicro mirror Device,數(shù)字微鏡兀件。
[0021]如圖1所示，在導(dǎo)引產(chǎn)品及預(yù)警相機(jī)測試時(shí)，將其光學(xué)系統(tǒng)光軸與動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置光軸調(diào)至平行，由兩路光源及目標(biāo)發(fā)生器模擬的景物與目標(biāo)圖像，可在被測產(chǎn)品5視場內(nèi)像面上成兩種光譜信息圖像，此時(shí)可用于目標(biāo)源與干擾源的實(shí)時(shí)仿真，從而可驗(yàn)證被測產(chǎn)品5的目標(biāo)識別算法。
[0022]本發(fā)明所提供的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置主要包括:均勻光源I(第一反射式聚光燈11與第二反射式聚光燈12)、動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器2 (第一 DMD21與第二DMD22)、控制單元3、離軸三反光學(xué)系統(tǒng)4(主鏡41 ;次鏡42 ;三鏡43 ;半透半反鏡44)組成。
[0023]其中:第一 DMD21以及第二 DMD22分別與控制單元相連；第一 DMD21以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第一反射式聚光燈11的出射光路上；第二DMD22以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第二反射式聚光燈12的出射光路上?？刂茊卧饕瓿蒁MD器件的驅(qū)動(dòng)控制，并完成圖像目標(biāo)的生成。
[0024]離軸三反光學(xué)系統(tǒng)包括主鏡41、次鏡42、三鏡43以及半透半反鏡44 ;第一 DMD21、半透半反鏡44、三鏡43、次鏡42以及主鏡41依次設(shè)置在第一反射式聚光燈11的出射光路上；第二 DMD22、半透半反鏡44、三鏡43、次鏡42以及主鏡41依次設(shè)置在第二反射式聚光燈12的出射光路上。
[0025]本發(fā)明的工作原理是:采用均勻光源I分別照亮動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器2(其中第一反射式聚光燈11與第二反射式聚光燈12由兩種特征波段的紅外光產(chǎn)生輻射光能)，第一 DMD21與第二DMD22經(jīng)過均勻光源I的照射后，可分別反射調(diào)制兩種紅外波段的輻射光；通過控制單元3內(nèi)的圖像生成軟件對兩個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器2分別驅(qū)動(dòng)輸出特征圖像信息；此時(shí)第一DMD21與第二 DMD22分別位于離軸三反系統(tǒng)的焦面位置，第一 DMD21透過半透半反鏡44經(jīng)過離軸三反系統(tǒng)形成來自無窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)輻射，第二 DMD22通過半透半反鏡44反射后經(jīng)過離軸三反系統(tǒng)也可形成來自無窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)輻射；其中半透半反鏡44采用鍺玻璃來制作，可保證紅外波段2 μ m?17 μ m的全波段模擬仿真；此時(shí)從離軸三反系統(tǒng)出口對著光學(xué)系統(tǒng)光軸方向看去，正如來自無窮遠(yuǎn)處的雙波段、多目標(biāo)輻射，即可實(shí)現(xiàn)雙波段目標(biāo)與干擾源模擬。其中，由第一 DMD21來模擬目標(biāo)信息，由第二 DMD22來模擬干擾源信息，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)源與干擾源在同一時(shí)刻、同一場景內(nèi)模擬的目的；將被測產(chǎn)品5放置在此裝置出口處，調(diào)整其光軸與動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置光軸一致，可在被測產(chǎn)品5像面上成兩種光譜信息的目標(biāo)圖像，有效的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬了目標(biāo)與干擾源信息，為被測產(chǎn)品5的測試提供了有力的條件保障。另外，控制單元3內(nèi)的圖像生成軟件可對目標(biāo)模擬信息實(shí)時(shí)刷新，其刷新頻率優(yōu)于80Hz，可有效的模擬目標(biāo)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真。其中各部分的功能如下介紹:
[0026]均勻光源I主要為了提供模擬目標(biāo)發(fā)射器發(fā)光的光能，第一反射式聚光燈11與第二反射式聚光燈12分別為兩種波段的均勻光源1，可有效的模擬不同目標(biāo)的發(fā)光特性。動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器2 (第一 DMD21與第二 DMD22)用于提供目標(biāo)特征的仿真，通過驅(qū)動(dòng)程序控制DMD內(nèi)部的微鏡翻轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)與背景的變換，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的模擬；另外，采用兩個(gè)DMD的作用是為了實(shí)現(xiàn)大視場光學(xué)系統(tǒng)像面的光學(xué)拼接和不同光譜目標(biāo)的動(dòng)態(tài)仿真。離軸三反光學(xué)系統(tǒng)4主要是為了模擬無窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)與背景輻射，采用這種離軸三反式光學(xué)結(jié)構(gòu)可使光學(xué)目標(biāo)仿真從紫外到長波紅外全光譜模擬；另外，光學(xué)系統(tǒng)的有效視場也可增大到5°以上，保證了圖像目標(biāo)的大視場模擬；該系統(tǒng)成像質(zhì)量接近衍射極限，畸變小于
0.05%，能量中心與主光線位置偏差小于8"。
【權(quán)利要求】
1.一種大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，其特征在于:所述大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)；所述均勻光源包括第一反射式聚光燈以及第二反射式聚光燈；所述動(dòng)態(tài)目標(biāo)發(fā)生器包括第一 DMD以及第二 DMD ;所述第一 DMD以及第二 DMD分別與控制單元相連；所述第一 DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第一反射式聚光燈的出射光路上；所述第二 DMD以及離軸三反光學(xué)系統(tǒng)依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，其特征在于:所述離軸三反光學(xué)系統(tǒng)包括主鏡、次鏡、三鏡以及半透半反鏡；所述第一 DMD、半透半反鏡、三鏡、次鏡以及主鏡依次設(shè)置在第一反射式聚光燈的出射光路上；所述第二 DMD、半透半反鏡、三鏡、次鏡以及主鏡依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大視場雙波段動(dòng)態(tài)目標(biāo)與干擾源模擬裝置，其特征在于:所述半透半反鏡是鍺玻璃半透半反鏡。
【文檔編號】G01S7/497GK103884357SQ201410119379
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】徐亮, 趙建科, 周艷, 楊菲, 劉峰, 胡丹丹, 薛勛 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所