一種可見光目標模擬系統的製作方法
2023-10-28 20:23:25
本發明涉及目標特性探測的技術領域，特別涉及一種可見光目標模擬系統。
背景技術：
光電跟蹤經緯儀是採用電視測量技術，具有自動跟蹤和實時測量功能的光電測量設備，主要用於飛機、飛彈、星體等特種試驗場空間目標運動軌跡的測量。為考核光電跟蹤設備的跟蹤能力，衡量其目標探測、跟蹤和瞄準等指標的性能，在設備調試過程中及出廠前均需要對其進行測試與評估。可見光目標模擬裝置是用於測試評估光電跟蹤設備性能的設備之一，用於模擬生成可見光目標，測試時，光電跟蹤設備探測、跟蹤、瞄準模擬生成的可見光目標，根據測試結果評估光電跟蹤設備的指標性能。
目前使用的可見光目標模擬設備，模擬生成的目標所處背景為均勻暗背景，而實際目標所處的背景為複雜背景；現有的模擬目標僅為點目標，而實際目標具有一定的擴展性。即模擬生成的目標的真實性差，導致光電跟蹤設備的跟蹤性能測試結果不夠準確。
技術實現要素：
本發明的目的在於改善現有技術中所存在的不足，提供一種可見光目標模擬系統，可提高模擬生成的可見光目標的真實性。
為了實現上述發明目的，本發明實施例提供了以下技術方案：
一種可見光目標模擬系統，包括照明子系統、模擬目標子系統及光學投影子系統，所述模擬目標子系統包括第一模擬目標和第二模擬目標，所述第一模擬目標為模擬背景，所述第二模擬目標為模擬點目標和/或模擬擴展目標；
經所述照明子系統照明後的第一模擬目標及第二模擬目標，在所述光學投影子系統中疊加，生成模擬可見光目標。
進一步的，所述第二模擬目標為模擬點目標和模擬擴展目標。
進一步的，所述光學投影子系統包括第一分光稜鏡、第一準直單元、第二準直單元、分光鏡、第一成像境和成像面；
經所述照明子系統照明後的模擬背景、模擬點目標、模擬擴展目標中，任意兩項經所述第一分光稜鏡耦合至同一光路中，經所述第一準直單元準直後入射至所述分光鏡，另一項經所述第二準直單元準直後入射至所述分光鏡，經所述分光鏡疊加後再經所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模擬可見光目標。
進一步的，所述第二模擬目標為模擬點目標或模擬擴展目標。
進一步的，所述光學投影子系統包括第一分光稜鏡、第一準直單元、第一成像境和成像面；
所述經所述照明子系統照明後的第一模擬目標及第二模擬目標，經所述第一分光稜鏡耦合至同一光路中，再經所述第一準直單元準直後，經所述第一成像境成像至所述成像面，生成所述模擬可見光目標。
進一步的，所述光學投影子系統還包括第三準直單元，用於對從所述成像面出射的光線進行準直後形成模擬無窮遠可見光目標。
進一步的，所述第一準直單元、第二準直單元均包括兩組消色差雙膠合透鏡。
進一步的，還包括投影監控子系統及第二分光稜鏡；所述經所述照明子系統照明後的第一模擬目標及第二模擬目標，在所述光學投影子系統中疊加，生成模擬可見光目標，具體為：
經所述照明子系統照明後的第一模擬目標及第二模擬目標，在所述光學投影子系統中疊加後，經所述第二分光稜鏡分為兩路，其中一路生成模擬可見光目標，另一路入射至所述投影監控子系統。
進一步的，所述投影監控子系統包括第二成像境和成像探測器；
所述另一路入射至所述投影監控子系統，具體是：
另一路光線經所述第二成像境成像至所述成像探測器。
進一步的，所述照明子系統的照明均勻性大於等於80％。
與現有技術相比，本發明實施例提供的可見光目標模擬系統，添加了模擬背景，使得模擬生成的可見光目標更趨近於真實情況，可以提高測試精度；另一方面，模擬目標包括模擬點目標和/或模擬擴展目標，更符合真實情況，且可應用於更多的模擬場景。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1為本發明實施例1提供的可見光目標模擬系統組成示意圖。
圖2為本發明實施例2提供的可見光目標模擬系統組成示意圖。
主要元件符號說明：
1為第一光源；2為第一照明鏡組；3為模擬擴展目標；4為第一分光稜鏡；5為模擬背景；6為第二照明鏡組；7為第二光源；8為第一準直單元；9為分光鏡；10為第二準直單元；11為模擬點目標；12為第三照明鏡組；13為第三光源；14為第二分光稜鏡；15為第二成像境；16為成像探測器；17為第一成像境；18為成像面；19為第三準直單元。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語「第一」、「第二」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
為了提高模擬目標的真實性，本發明實施例提供了一種可見光模擬系統，用於生成模擬可見光目標，該系統包括照明子系統、模擬目標子系統及光學投影子系統，模擬目標子系統包括第一模擬目標和第二模擬目標，第一模擬目標為模擬背景，第二模擬目標為模擬點目標和/或模擬擴展目標；在該系統中，經照明子系統照明後的第一模擬目標及第二模擬目標，在光學投影子系統中疊加，生成模擬可見光目標。
在一個實施例中，第二模擬目標為模擬點目標和模擬擴展目標。在另一個實施例中，第二模擬目標為模擬點目標或模擬擴展目標。
為了更清楚地闡述本發明實施例提供的可見光模擬系統，如下通過兩個具體的實施例來進行說明。
實施例1
請參閱圖1，本實施例中提供的可見光目標模擬系統，包括照明子系統、模擬目標子系統及光學投影子系統，其中，照明子系統包括第一照明子系統、第二照明子系統和第三照明子系統，模擬目標子系統包括第一模擬目標、第二模擬目標及第三模擬目標，第一模擬目標、第二模擬目標、第三模擬目標不同，且分別為模擬擴展目標3、模擬點目標11、模擬背景5中的一項，本實施例中，第一模擬目標為模擬擴展目標3，第二模擬目標為模擬背景5，第三模擬目標為模擬點目標11，光學投影子系統包括第一分光稜鏡4、第一準直單元8、第二準直單元10、分光鏡9、第一成像境17和成像面18。
經第一照明子系統照明的第一模擬目標及經第二照明子系統的第二模擬目標，經第一分光稜鏡4耦合至同一光路中，經第一準直單元8準直後入射至分光鏡9，經第三照明子系統照明的第三模擬目標，經第二準直單元10準直後入射至分光鏡9，經分光鏡9疊加後的光線再經第一成像境17成像至成像面18，生成模擬可見光目標。
需要說明的是，本實施中是模擬擴展目標3與模擬背景5耦合後再與模擬點目標11會聚，作為可實施方式，也可以是模擬擴展目標3與模擬點目標11耦合後再與模擬背景5會聚，或者模擬點目標11與模擬背景5耦合後再與模擬擴展目標3會聚。
本實施例中，具體地，第一照明子系統包括第一光源1及第一照明鏡組2，第二照明子系統包括第二光源7及第二照明鏡組6，第三照明子系統包括第三光源13及第三照明鏡組12，第一光源1、第二光源7、第三光源13均可以為LED光源，光譜範圍覆蓋可見光波段，光強可通過調節脈寬的方式調節，在調節過程中光譜不產生變化。第一照明鏡組2和第二照明鏡組6的結構相同，均包括準直透鏡、複眼陣列及會聚鏡，LED光源發出的光線經過準直透鏡準直後入射至複眼陣列，複眼陣列對準直後的光線進行勻化後經由會聚鏡會聚到第一分光稜鏡4。第三照明鏡組12包括兩片成像鏡，組成臨界照明系統。
第一照明子系統、第二照明子系統、第三照明子系統的實現方式可以有多種，例如上述的複眼照明系統，又如坷垃照明系統，但需要滿足如下要求：
1)第一照明子系統的照明範圍大於模擬擴展目標3的有效區域，第二照明子系統的照明範圍大於模擬背景5的有效區域，以使照明區域覆蓋模擬擴展目標3、模擬背景5。
2)第一照明子系統、第二照明子系統的照明均勻性均大於等於80％，以免生成的擴展目標或背景像產生較大的不均勻性。
3)由於系統中存在多組分光鏡，整個光路的透過率不高，若照明系統設計不當，會使得產生的模擬目標或背景像光強不足，可以採取如下措施提高光強的利用率：a)第一照明子系統、第二照明子系統應儘可能多的收集第一光源1、第二光源7的照明光通量；b)第一照明子系統的發散角、第二照明子系統、第三照明子系統的發散角均與第一準直單元8的孔徑角相匹配，使照明光強得到充分的利用。
模擬擴展目標3是採用光刻方式做成的靶板，擴展目標區域要求在可見光波段透過率良好，其餘部分為不透光的黑色。模擬擴展目標3設置於運動臺上，通過運動臺做一維運動、二維運動或其他方式運動，帶動模擬擴展目標3相應地運動，用以實現運動目標的模擬。模擬背景5是採用膠片拍攝的各種實際天空背景，並將其安裝於運動臺(與模擬擴展目標3使用的不是同一個運動臺)上，以模擬各種運動複雜天空背景。模擬點目標11為星點目標，用以模擬無窮遠星點。
第一準直單元8、第二準直單元10均包括兩組消色差雙膠合透鏡，第一成像鏡17、第二成像鏡15也優選為兩組消色差雙膠合透鏡，模擬擴展目標3及模擬背景5的成像質量接近衍射極限，第一準直單元8、第二準直單元10及第一成像鏡17、第二成像鏡15所形成的線視場應大於模擬擴展目標3和模擬背景5的有效區域。第三準直單元19優選為卡塞格林準直系統，口徑大、焦距長。
較優地，本實施例中，分光鏡9的表面鍍有寬光譜高增透膜，以防止成像面18處產生鬼像。所述鬼像是指如果在平行光路中存在分光鏡9或者分光稜鏡，那麼極易在光路中形成來回反射，在成像CCD的主像附近可能會存在與主成像一致的多個像，稱為鬼像。
本實施例中，在成像面18的後方設置有第三準直單元19，第三準直單元19可以包括兩組消色差雙膠合透鏡，用於對從成像面18出射的光線進行準直後形成無窮遠目標，通過使成像面18與第三準直單元19之間產生相對位移(移動成像面18或第三準直單元19)，即成像面18與第三準直單元19產生定量離焦時，則在第三準直單元19後產生從無窮遠到有限遠的目標。
本實施例提供的可見光目標模擬系統，一方面採取了複雜背景疊加擴展目標的方式，可以有效地對被測設備在複雜背景下低對比度狀態時的跟蹤能力進行有效地檢測和評估，使得被測設備的使用狀態與實際情況更接近；另一方面彌補了過去傳統的動態模擬系統模擬目標僅為點目標的不足，模擬目標由過去的星點目標改進為擴展目標，且在無窮遠目標模擬的基礎之上增加了距離調節功能，解決了過去不能對被測設備的有限遠調焦能力進行評估的問題。
為了有效地對成像面18處的模擬擴展目標3、模擬背景5和模擬點目標11疊加成像進行有效地監控，本實施例中，較優地，可見光目標模擬系統還包括投影監控子系統，投影監控子系統可以包括第二分光稜鏡14、第二成像境15和成像探測器16，第二分光稜鏡14設置於分光鏡9與第一成像境17之間，經分光鏡9疊加後的光線入射至第二分光稜鏡14，經第二分光稜鏡14分為兩路光線後，其中一路光線經第一成像境17成像至成像面18，另一路光線經第二成像境15成像至成像探測器16。
實施例2
請參閱圖2，本實施例提供的可見光目標模擬系統，包括照明子系統、模擬目標子系統及光學投影子系統，照明子系統包括第一照明子系統和第二照明子系統，模擬目標子系統包括第一模擬目標和第二模擬目標，第一模擬目標維模擬背景5，第二模擬目標可以是模擬點目標11或模擬擴展目標3，本實施例中，第一模擬目標為模擬擴展目標3，光學投影子系統包括第一分光稜鏡4、第一準直單元8、第一成像境17、成像面18和第三準直單元19；
經第一照明子系統照明的第一模擬目標及經第二照明子系統照明的模擬背景5，經第一分光稜鏡4耦合至同一光路中，再經第一準直單元8準直後，經第一成像境17成像至所述成像面18，再經第三準直單元19準直後形成模擬無窮遠可見光目標。
作為進一步優選的實施方式，本實施例中，可見光目標模擬系統還包括投影監控子系統，該投影監控子系統包括第二分光稜鏡14、第二成像境15和成像探測器16，第二分光稜鏡14設置於分光鏡9與第一成像境17之間，經分光鏡9疊加後的光線入射至第二分光稜鏡14，經第二分光稜鏡14分為兩路光線後，其中一路光線經第一成像境17成像至成像面18，另一路光線經第二成像境15成像至成像探測器16。
本實施例中，第一照明子系統、第二照明子系統、模擬背景5、模擬擴展目標3、第一分光稜鏡4、第一準直單元8、第一成像境17、成像面18和第三準直單元19的具體結構與實施例1相同，具體請參見實施例1中相應描述。
本實施例提供的可見光目標模擬系統，採取了複雜背景疊加擴展目標的方式，可以有效地對被測設備在複雜背景下低對比度狀態時的跟蹤能力進行有效地檢測和評估，使得被測設備的使用狀態與實際情況更接近。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。