CN110806307B - 一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，属于光电稳瞄系统检测领域，以六自由度摇摆台、半导体激光指示器、准直透镜、PSD、处理电路和计算机为测试工具，该方法操作简便、计算简单，可实施性高。

Description

一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法

技术领域

本发明涉及光电稳瞄系统检测领域，具体涉及一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法。

背景技术

随着航空、航天、车载、舰载光电稳瞄系统的广泛应用，对光电稳瞄系统稳定性要求越来越高。稳定性指的是光电稳瞄系统在某一指定的坐标系中保持稳定的功能，即在周围环境发生动态改变的时候，光电稳瞄系统方位、俯仰和横滚方向相对于该坐标系的角度始终保持不变。光电稳瞄系统的稳定精度作为一项重要指标，其检测方法的可行性和可靠性尤为重要，因此本专利提出一种对光电稳瞄系统稳定精度进行检测的方法，该检测方法具有快速、有效的特点。

目前，存在一些检测光电稳瞄系统稳定精度的方法，如图1所示，是基于在光电稳瞄系统上固连平面反射镜并放置于六自由度摇摆台上，通过平面反射镜将光源发出的光反射进位敏探测器(PSD)，再根据相应的数据处理，计算出光电稳瞄系统的稳定精度，该方法存在的主要缺陷在于：基于陀螺稳定的光电稳瞄系统无法消除由运动载体平移而产生的光电稳瞄系统瞄线稳定误差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，该方法操作简便、计算简单，可实施性高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，以六自由度摇摆台、半导体激光指示器、准直透镜、PSD、处理电路和计算机为测试工具，该检测方法包括以下步骤：

1)将半导体激光指示器安装于光电稳瞄系统的稳瞄光具座上，使激光光束与光电稳瞄系统的稳瞄瞄准线平行；

2)保持六自由度摇摆台为停止状态，将光电稳瞄系统固定在六自由度摇摆台上；

3)在激光出射方向2～5米处放置光学平台，将准直透镜安装于光学平台上，使激光沿准直透镜光轴方向入射；

4)将PSD安装在光学平台上，置于距离准直透镜f米的焦平面处，用于接收激光出射光斑，并接上相应处理电路和电脑，记录光斑的运动数据；

5)检测工作正式开始，开启半导体激光指示器和光电稳瞄系统，用计算机记录下此时光斑在PSD上的位置数据P₀(x₀,y₀)；

6)开启六自由度摇摆台，用计算机记录下此时光斑在PSD上的位置坐标P_i(x_i,y_i)，则ΔS_x＝x_i-x₀，ΔS_y＝y_i-y₀；

7)根据公式tanα＝ΔS/f，计算光电稳瞄系统分别在方位和俯仰上的稳定精度σ_x＝actan(ΔS_x/f，σ_y＝actan(ΔS_y/f)，其中f为准直透镜的焦距，α表示光轴呈α角入射进准直透镜；ΔS表示在后焦面上形成的像点与原始像点之间相距。

本发明中，直接在光电稳瞄系统上安装激光器，使激光光束与光电稳瞄系统的瞄准线保持平行，沿光轴方向入射进准直透镜后聚焦到放置于准直透镜后焦面的PSD上，当光电稳瞄系统的姿态发生改变时，此时激光器发出的光线与光轴呈α角入射进准直透镜，在后焦面上形成的像点与原始像点之间相距ΔS，准直透镜的焦距为f，则光电稳瞄系统的稳定精度为σ_x＝actan(ΔS_x/f)，σ_y＝actan(ΔS_y/f)，σ_x表示激光光束在水平方向相对于初始点瞄准点的偏移量，σ_y表示激光光束在高低方向相对于初始瞄准点的偏移量，在六自由度摇摆台运行过程中，光电稳瞄系统克服载体扰动以保持瞄准线在惯性空间稳定指向，光电稳瞄系统瞄准线与激光光束平行，激光光斑的偏移量等价于瞄准线的偏移量，其值越小代表瞄准线偏离初始瞄准点的程度越小，则光电稳瞄系统瞄线稳定性越好，该方法操作简便、计算简单，可实施性高。

其中，步骤5)中，检测工作正式开始前，需要对测试工具进行校准。

进一步的，校准方法为：开启半导体激光指示器，微调准直透镜，使激光的入射点在准直透镜的中心点上，保证在六自由度摇摆台开启后，激光入射点能在准直透镜的口径之内，调整PSD平面，使出射光线落在PSD光敏面的中心点范围内，确保当六自由度摇摆台工作时，激光的透射光点能落在PSD器件线性度较好的区域，测试工作完成后，关闭所有器件。

进一步的，所述中心点范围为PSD光敏面的中心点半径A-Bcm内。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，本发明中，直接在光电稳瞄系统上安装激光指示器，使其激光光束l₀与光电稳瞄系统的瞄线s₀保持平行，激光光束l₀沿准直透镜光轴方向入射准直透镜后聚焦到放置于准直透镜后焦面的PSD上，当光电稳瞄系统在克服载体扰动保持瞄线在惯性空间稳定时，若瞄线s_i与初始瞄线s₀产生夹角α时，则激光指示器的激光光束l_i与准直透镜光轴呈α角入射进准直透镜，在后焦面上形成的像点与原始像点之间相距ΔS，准直透镜的焦距为f，则光电稳瞄系统的稳定精度为σ_x＝actan(ΔS_x/f)，σ_y＝actan(ΔS_y/f)。若载体在运动过程中包含了平移，则光电稳瞄系统的瞄线和激光指示器激光光束会同步且等量平移，由于准直透镜对平行于光轴入射的光束均汇聚在后焦面焦点上，故透过准直透镜的激光光束平移量被剔除，从而消除载体平移对稳定精度的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为背景技术中检测方法示意图。

图2为本发明检测方法示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-六自由度摇摆台，2-光电稳瞄系统，3-半导体激光指示器，4-准直透镜，5-PSD，6-处理电路，7-电脑。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图2所示，本发明一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，以六自由度摇摆台1、半导体激光指示器3、准直透镜4、PSD5、处理电路6和计算机7为测试工具，该检测方法包括以下步骤：

1)将半导体激光指示器3安装于光电稳瞄系统2的稳瞄光具座上，光束与光电稳瞄系统的稳瞄瞄准线平行；

2)保持六自由度摇摆台1为停止状态，将光电稳瞄系统2固定在六自由度摇摆台1上；

3)在激光出射方向2～5米处放置光学平台，将准直透镜4安装于光学平台上，使激光沿准直透镜4光轴方向入射；

4)将PSD5安装在光学平台上，置于距离准直透镜f米的焦平面处，用于接收激光出射光斑，并接上相应处理电路6和电脑7，记录光斑的运动数据；

5)检测工作正式开始，开启半导体激光指示器3和光电稳瞄系统2，用计算机记7录下此时光斑在PSD上的位置数据P₀(x₀,y₀)；

6)开启六自由度摇摆台1，用计算机7记录下此时光斑在PSD5上的位置坐标P_i(x_i,y_i)，则ΔS_x＝x_i-x₀，ΔS_y＝y_i-y₀；

7)根据公式tanα＝ΔS/f，计算光电稳瞄系统分别在方位和俯仰上的的稳定精度σ_x＝actan(ΔS_x/f)，σ_y＝actan(ΔS_y/f)，其中f为准直透镜的焦距，α表示光轴呈α角入射进准直透镜；ΔS表示在后焦面上形成的像点与原始像点之间相距。。

步骤5)中，检测工作正式开始前，需要对测试工具进行校准。

校准方法为：开启半导体激光指示器3，微调准直透镜4，使激光的入射点在准直透镜4的中心点上，保证在六自由度摇摆台1开启后，激光入射点能在准直透镜4的口径之内，调整PSD5平面，使出射光线落在PSD光敏面的中心点范围内，确保当六自由度摇摆台1工作时，激光的透射光点能落在PSD器件线性度较好的区域，测试工作完成后，关闭所有器件。

所述中心点范围为PSD光敏面的中心点半径A-Bcm内。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，其特征在于，以六自由度摇摆台(1)、半导体激光指示器(3)、准直透镜(4)、PSD(5)、处理电路(6)和计算机(7)为测试工具，该检测方法包括以下步骤：

1)将半导体激光指示器(3)安装于光电稳瞄系统(2)的稳瞄光具座上，光束与光电稳瞄系统的稳瞄瞄准线平行；

2)保持六自由度摇摆台(1)为停止状态，将光电稳瞄系统(2)固定在六自由度摇摆台(1)上；

3)在激光出射方向处放置光学平台，将准直透镜(4)安装于光学平台上，使激光沿准直透镜(4)光轴方向入射；

4)将PSD(5)安装在光学平台上，置于距离准直透镜f米的焦平面处，用于接收激光出射光斑，并接上相应处理电路(6)和电脑(7)，记录光斑的运动数据；

5)检测工作正式开始，开启半导体激光指示器(3)和光电稳瞄系统(2)，用计算机记(7)录下此时光斑在PSD上的位置数据P₀(x₀,y₀)；

6)开启六自由度摇摆台(1)，用计算机(7)记录下此时光斑在PSD(5)上的位置坐标P_i(x_i,y_i)，则ΔS_x＝x_i-x₀，ΔS_y＝y_i-y₀；

7)根据公式tanα＝ΔS/f，计算光电稳瞄系统分别在方位和俯仰上的稳定精度σ_x＝actan(ΔS_x/f)，σ_y＝actan(ΔS_y/f)，其中f为准直透镜的焦距，α表示光轴呈α角入射进准直透镜；ΔS表示在后焦面上形成的像点与原始像点之间相距。

2.根据权利要求1所述的一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，其特征在于，步骤5)中，检测工作正式开始前，需要对测试工具进行校准。

3.根据权利要求2所述的一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，其特征在于，校准方法为：开启半导体激光指示器(3)，微调准直透镜(4)，使激光的入射点在准直透镜(4)的中心点上，保证在六自由度摇摆台(1)开启后，激光入射点能在准直透镜(4)的口径之内，调整PSD(5)平面，使出射光线落在PSD光敏面的中心点范围内，确保当六自由度摇摆台(1)工作时，激光的透射光点能落在PSD器件线性度较好的区域，测试工作完成后，关闭所有器件。

4.根据权利要求3所述的一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，其特征在于，所述中心点范围为PSD光敏面的中心点半径A-Bcm内。

5.根据权利要求1所述的一种光电稳瞄系统稳定精度快速检测方法，其特征在于，所述半导体激光指示器(3)与光学平台距离为2～5米。

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