空间标准动态目标发生器的设计

摘要

目标发生器是一种模拟信号源，即采用可见光、激光、红外、毫米波和精密光机等手段，依据理论建模和数理统计等基础，模拟实战环境中的坦克、飞机、导弹或卫星目标，以光点、图案或信号源等形式，定量地产生出目标的光谱、运动和背景融合度特征，在室内模拟战场环境;用于科研中导引头和观瞄仪的测试以及靶场的验证;目标发生器的设计是装备研制和科学决策中不可缺失的环节。空间标准动态目标发生器的设计，着重体现出目标特征的量化参数，其特点是以高精度的装置评估低等级精度的产品。通常此类装置设计成一系列独立的模拟目标，如几何型、运动型、光谱型、照度型、分辨率型和视场型模拟目标，这些目标发生器的功能单一，费用昂贵，种类繁多，难以通用，使用效率低，故设计集成化、多功能组合化的空间标准动态目标发生器，对降低工程造价，提高效率及科学决策有重要意义。
　　本研究对空间标准动态目标发生器进行了光机一体化设计，首先，对空间标准动态目标发生器的构成及工作原理作了详细说明;其次，对两轴测试转台中的目标模拟单元和U-O运动框轴进行了设计，在目标模拟单元中，选择设计了共轴三反系统作为准直投影光学系统，用来完成对无穷远场景目标的模拟工作，同时选择液晶光阀作为场景目标发生器并对从场景目标发生器中出射的光进行了光谱辐射响应度的分析;两轴测试转台机械结构方面对机械台体U-O运动框轴作了设计，并应用有限元分析软件ANSYS对U-O运动框轴进行了动力学分析;最后运用两轴电子模拟转台装置对本文所设计的目标发生器从角位置、角速度、正交性和“零位”进行了标定实验，从设计的角度对空间标准动态目标发生器的误差来源进行了详细分析计算。提出的综合型空间标准动态目标发生器被设计成被测品置中固定，模拟目标周转的形式，随着被试品种类的更换和检测项目的变化，模拟目标随之更换，构成灵活高效的测试模式，取代惯用的大型装置，不但将轴系精度和跟踪精度在一台设备上完成检测，而且提高了角速率和正交性的设置精度，且能以较小的空间完成原有设计所不能完成的连续转角跟踪的测试。所设计的空间标准动态目标发生器能够有效地解决两轴仿真转台动态角跟踪精度的检测问题，很大程度上减少了检测环节的支出成本，而且其结构相对简单，易于装调，从根本上实现了由一般向标准转化的过程。这种设计逐步成为行业规范;并可推广到大型舰载、机载设备的检验;也可用于大型光电对抗的校准和测试。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外现状

1．2．1 国外现状

1．2．2 国内现状

1．3 研究的目的和意义

1．4 本论文研究的主要内容

2 空间标准动态目标发生器的设计原理

2．1 目标发生器简介

2．2 空间标准动态目标发生器组成原理

2．3 空间标准动态目标发生器的构成和原理

2．3．1 空间标准动态目标发生器的组成

2．3．2 空间标准动态目标发生器的工作原理

2．4 跟踪精度检测系统的检测方法

2．5 本章小结

3 准直投影光学系统的设计

3．1 准直投影光学系统的设计指标

3．2 光学设计步骤流程

3．3 几种常用的准直投影光学系统

3．3．1 折射系统

3．3．2 折反系统

3．3．3 反射系统

3．4 共轴三反射光学系统的设计

3．4．1 共轴三反射光学系统初始结构参数的确定

3．4．2 共轴三反系统初始结构参数优化

3．5 结论

3．6 本章小结

4 场景目标发生器的设计

4．1 场景目标发生器构成

4．2 空间光调制器

4．2．1 液晶及其特性

4．2．2 液晶空间光调制器

4．2．3 空间光调制器的分类

4．3 液晶光阀图像显示原理

4．4 场景目标发生器光谱辐射特性的标定校准

4．4．1 标准探测器的选型及标定校准流程

4．4．2 光谱辐射特性的标定校准原理及实验

4．5 结论

4．6 本章小结

5．转台机械台体的动力学分析

5．1 两轴仿真转台机械台体

5．2 U-O型框轴

5．2．1 U型方位框轴

5．2．2 O型俯仰框轴

5．3 U-O框架结构

5．4 两轴测试转台的动力学分析

5．4．1 两轴测试转台的动力学分析基础

5．4．2 两轴测试转台的模态分析

5．4．3 ANSYS有限元分析结果

5．4．4 结论

5．5 本章小结

6 目标发生器角跟踪精度的标定方法研究

6．1 目标发生器角跟踪精度的标定方法

6．1．1 自准直式平行光管的标定原理

6．1．2 电动台及其控制器

6．1．3 平面反射镜

6．2 方位轴和俯仰轴正交性的测量标定

6．3 “零位"测量标定

6．4 对角跟踪精度的测量标定

6．4．1 对角位置的测量标定

6．4．2 对角速度的测量标定

6．5 误差分析

6．5．1 两轴电动平移台误差

6．5．2 自准直式平行光管引入的误差

6．5．3 平面反射镜带入的误差

6．5．4 安装及其他误差

6．6 本章小结

7 结论及展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

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