大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置，該大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動態(tài)目標發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學系統(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；動態(tài)目標發(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以及離軸三反光學系統(tǒng)依次設(shè)置在第二反射式聚光燈的出射光路上。本實用新型提供了一種能夠有效的在實驗室內(nèi)完成高精度、動態(tài)目標與干擾源的模擬的大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置。
【專利說明】大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光學領(lǐng)域，涉及一種大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置，尤其涉及一種主要用于實驗室目標場景仿真的大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前研究的大視場、雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置，是在實驗室內(nèi)驗證導引產(chǎn)品及預警相機的關(guān)鍵技術(shù)。動態(tài)目標與干擾源模擬裝置是航空、航天技術(shù)中空間環(huán)境模擬試驗的主要組成部分，用于測試導引產(chǎn)品及預警相機的目標捕獲性能及數(shù)據(jù)處理軟件的圖像處理算法。
[0003]過去研制的各種目標模擬與干擾源裝置，主要是以靜態(tài)目標模擬為主，無法實現(xiàn)目標和干擾源的圖像信息與光譜信息的實時動態(tài)仿真；而一般的動態(tài)目標模擬裝置，所模擬的目標光譜范圍窄、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)時大視場、多譜段、多目標跟蹤、導引、預警系統(tǒng)測試的需要。以往的多譜段目標導引、預警系統(tǒng)跟蹤識別能力的驗證只能在外場測試，因此，開展高精度、高分辨率、大視場、雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置作為研究課題，具有較高的實用價值。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的大天區(qū)、動態(tài)、高精度、多譜段目標與干擾源模擬的技術(shù)難題，本實用新型提供了一種能夠有效的在實驗室內(nèi)完成高精度、動態(tài)目標與干擾源的模擬的大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置。
[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案是:本實用新型提供了一種大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置，其特殊之處在于:所述大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動態(tài)目標發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學系統(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；所述動態(tài)目標發(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]本實用新型的優(yōu)點是:
[0009]本實用新型主要圍繞雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬技術(shù)開展研究，完成了一種雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置的設(shè)計；該裝置解決了高精度、大視場、動態(tài)目標與干擾源模擬難題，為衛(wèi)星與導彈上目標跟蹤系統(tǒng)的質(zhì)量考核、性能測試和生產(chǎn)具有重要意義。本實用新型所涉及的雙波段動態(tài)目標及干擾源場景的模擬裝置主要用于實驗室目標場景仿真，可同時模擬不同光譜場景的目標信息，并有效的模擬目標與干擾源的發(fā)光特性，用于導引產(chǎn)品及預警相機的性能測試。
[0010]具體而言，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0011]1、本實用新型可實時模擬不同目標與景物的變化情況，具有實時、動態(tài)模擬的優(yōu)
占.[0012]2、本實用新型利用光學視場拼接技術(shù)，將兩塊DMD器件進行像方視場拼接，突破了以往動態(tài)景物模擬器模擬視場范圍小的缺陷，最大模擬視場可擴展至5°左右(以往相同規(guī)格的動態(tài)目標模擬器視場只有2.5° )；
[0013]3、本實用新型根據(jù)實際需要，設(shè)計了一種大視場離軸三反式光學結(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"，光學系統(tǒng)準直性精度優(yōu)于10";同時可用于不同波段的目標模擬與仿真，解決了以往動態(tài)目標模擬器無法實現(xiàn)雙波段目標仿真的難題；
[0014]4、本實用新型采用離軸三反式結(jié)構(gòu)可實時模擬紫外光、可見光、紅外光波段的圖像信息，有效地對不同目標的特征進行仿真；
[0015]5、本實用新型采用雙DMD器件進行目標仿真，可保證不同目標圖像出射光的光軸的一致性；
[0016]6、本實用新型采用鍺玻璃作為半透半反鏡，可同時透射紅外光波，并反射可見光或紫外光，為不同譜段目標的實時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構(gòu)對不同目標光譜的仿真進行模擬)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型所提供的大視場雙波段動態(tài)目標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_動態(tài)目標發(fā)生器；3_控制單元；4_離軸三反光學系統(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。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型結(jié)合被測試導引產(chǎn)品及預警相機的結(jié)構(gòu)要求，基于離軸三反光學結(jié)構(gòu)，提出了一種動態(tài)雙波段目標模擬裝置，能夠有效的在實驗室內(nèi)完成高精度、動態(tài)目標與干擾源的模擬。該雙波段動態(tài)目標及干擾源模擬裝置利用雙DMD器件，可實現(xiàn)空間目標與背景的模擬，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后可實現(xiàn)雙目標的合成，即在被測產(chǎn)品5同一視場內(nèi)產(chǎn)生兩種波長、多種景物的實時仿真。大視場、雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置設(shè)計原理如圖1所示。DMD，Digital Micro mirror Device,數(shù)字微鏡兀件。
[0021]如圖1所示，在導引產(chǎn)品及預警相機測試時，將其光學系統(tǒng)光軸與動態(tài)目標與干擾源模擬裝置光軸調(diào)至平行，由兩路光源及目標發(fā)生器模擬的景物與目標圖像，可在被測產(chǎn)品5視場內(nèi)像面上成兩種光譜信息圖像，此時可用于目標源與干擾源的實時仿真，從而可驗證被測產(chǎn)品5的目標識別算法。
[0022]本實用新型所提供的大視場雙波段動態(tài)目標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)、動態(tài)目標發(fā)生器2 (第一 DMD21與第
二DMD22)、控制單元3、離軸三反光學系統(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)動控制，并完成圖像目標的生成。
[0024]離軸三反光學系統(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]本實用新型的工作原理是:采用均勻光源I分別照亮動態(tài)目標發(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動態(tài)目標發(fā)生器2分別驅(qū)動輸出特征圖像信息；此時第一 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)形成來自無窮遠處的目標輻射，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處的目標輻射；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；此時從離軸三反系統(tǒng)出口對著光學系統(tǒng)光軸方向看去，正如來自無窮遠處的雙波段、多目標輻射，即可實現(xiàn)雙波段目標與干擾源模擬。其中，由第一 DMD21來模擬目標信息，由第二 DMD22來模擬干擾源信息，此時可實現(xiàn)目標源與干擾源在同一時刻、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)整其光軸與動態(tài)目標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圖像，有效的在實驗室內(nèi)模擬了目標與干擾源信息，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模擬信息實時刷新，其刷新頻率優(yōu)于80Hz，可有效的模擬目標的實時動態(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的發(fā)光特性。動態(tài)目標發(fā)生器2 (第一 DMD21與第二 DMD22)用于提供目標特征的仿真，通過驅(qū)動程序控制DMD內(nèi)部的微鏡翻轉(zhuǎn)來實現(xiàn)不同目標與背景的變換，從而實現(xiàn)動態(tài)目標的模擬；另外，采用兩個DMD的作用是為了實現(xiàn)大視場光學系統(tǒng)像面的光學拼接和不同光譜目標的動態(tài)仿真。離軸三反光學系統(tǒng)4主要是為了模擬無窮遠處的目標與背景輻射，采用這種離軸三反式光學結(jié)構(gòu)可使光學目標仿真從紫外到長波紅外全光譜模擬；另外，光學系統(tǒng)的有效視場也可增大到5°以上，保證了圖像目標的大視場模擬；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態(tài)目標與干擾源模擬裝置，其特征在于:所述大視場雙波段動態(tài)目標與干擾源模擬裝置包括均勻光源、動態(tài)目標發(fā)生器、控制單元以及離軸三反光學系統(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；所述動態(tài)目標發(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態(tài)目標與干擾源模擬裝置，其特征在于:所述離軸三反光學系統(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態(tài)目標與干擾源模擬裝置，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】G01S7/497GK203798363SQ201420143691
【公開日】2014年8月27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:中國科學院西安光學精密機械研究所