光电经纬仪伺服系统性能测试装置及测试方法

摘要

本发明涉及一种光电经纬仪伺服系统性能测试装置，包括：模拟目标生成器和伺服系统控制表现器；所述模拟目标生成器用于产生目标运动序列图片及确定每张图片对应的目标位置；所述伺服系统控制表现器用于：使光电经纬仪的伺服系统根据模拟目标脱靶量控制光电经纬仪转动；记录光电经纬仪旋转角度位置；显示每幅目标图像在光电经纬仪转动情况下的模拟运动目标图像。本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试装置及测试方法，可以精确评估伺服系统控制光电经纬仪的跟踪性能，测试系统通过图像中目标的运动状态直观的展示了伺服系统的目标跟踪稳定性，可以模拟出伺服系统真实的目标跟踪效果图像。

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服系统转动性能检测领域，特别涉及一种光电经纬仪伺 服系统性能测试装置及测试方法。

背景技术

光电经纬仪是一种高精度的空间位置测量设备，被广泛应用于海、陆、空 武器测试靶场及天文观测。它利用激光、红外、电视、雷达等探测器获得运动 目标在其视场内与视场中心的偏差，再将它传输给伺服跟踪系统进行校正跟踪， 使经纬仪瞄准该目标并引导其他跟踪设备。

经纬仪为了实现稳定的目标跟踪引导，必须具有良好的伺服系统，采用复 杂的控制算法来实现精度要求。伺服系统需要根据不同的经纬仪特性及精度要 求进行开发、匹配和调试。

为了验证光电经纬仪伺服系统的控制算法是否有效，是否适合该经纬仪的 精度需求，传统的仿真实验方法是利用电视系统显示靶标位置，然后再根据显 示偏移量，调整回视场中心，利用电视系统跟踪旋转的光电靶标来测量伺服系 统的运动曲线结果是否与正弦曲线拟合。这种方法依赖于电视系统，对伺服系 统的性能测试并不直观，电视系统测量目标的结果好坏严重影响伺服系统性能 评估的准确性。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种摆脱电视系统影响的，能 够精确测量伺服系统性能且表现直观的，光电经纬仪伺服系统性能测试装置及 测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种光电经纬仪伺服系统性能测试装置，包括：模拟目标生成器和伺服系 统控制表现器；

所述模拟目标生成器用于产生目标运动序列图片及确定每张图片对应的目 标位置；

所述伺服系统控制表现器用于：

使光电经纬仪的伺服系统根据模拟目标脱靶量控制光电经纬仪转动；记录 光电经纬仪旋转角度位置；显示每幅目标图像在光电经纬仪转动情况下的模拟 运动目标图像。

上述技术方案中的光电经纬仪伺服系统性能测试装置的测试方法，该测试 方法包括以下步骤：

由所述模拟目标生成器产生目标运动序列图片及确定每张图片对应的目标 位置；

将每张图片对应的目标位置通过通讯接口发送给光电经纬仪的伺服系统；

伺服系统根据目标脱靶量在其视场内与视场中心的偏差进行校正跟踪，同 时通过通讯接口发送光电经纬仪角度位置信息给伺服系统控制表现器；

伺服系统控制表现器记录角度位置信息并根据光电经纬仪角度位置变化情 况拟合出图像中目标的位置变化。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试装置及测试方法，可以精确评估伺 服系统控制光电经纬仪的跟踪性能，测试系统通过图像中目标的运动状态直观 的展示了伺服系统的目标跟踪稳定性，可以模拟出伺服系统真实的目标跟踪效 果图像。

本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试装置及测试方法，借助于计算机开 发的软件系统，通过通讯接口与光电经纬仪伺服系统通讯而实现性能测定的。 具有测量结果客观、表现方式直观准确、可以任意目标运动方式测量伺服系统 性能等特点。本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试装置及测试方法可完全取 代传统的光电跟踪靶标测试方式，即节省设备制作成本，又可去除其它系统带 来的误差，同时还灵活方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试装置的结构示意图。

图2为图1所示的光电经纬仪伺服系统性能测试装置的信号传递示意图。

图3为本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试方法的模拟目标图像生成流 程示意图。

图4为本发明的光电经纬仪伺服系统性能测试方法的伺服系统控制过程评 估表现流程示意图。

具体实施方式

本发明的发明思想为：

光电经纬仪伺服系统性能测试系统输入包含一个目标的序列图片，该目标 在每幅图片中的位置具有一定运动规律。每幅图片中的目标位置均是已知的。 将已知的运动目标位置通过通讯接口发送给光电经纬仪伺服系统。伺服系统根 据目标脱靶量在其视场内与视场中心的偏差进行校正跟踪，同时通过通讯接口 发送光电经纬仪角度位置信息给性能测试系统。性能测试系统记录角度位置信 息并根据光电经纬仪角度位置变化情况拟合出图像中目标的位置变化，通过图 像方式展示给测试人员。直观的展现出运动的空间目标在光电经纬仪伺服系统 的测量跟踪状态下的影像效果。

下面结合附图对本发明做以详细说明。

本发明所使用的设备基本结构，如图1和图2所示：整个系统包括模拟目 标生成器和伺服系统控制表现器两部分，各部分的作用如下。

模拟目标生成器：

模拟目标生成器用于产生目标运动序列图片及每张图片对应的目标位置。 目标在每幅模拟图上的运动轨迹由指定公式生成，目标位置精度可以指定为经 纬仪要求的任意级别精度。

伺服系统控制表现器：

该模块用于使伺服系统根据模拟目标脱靶量控制光电经纬仪转动。记录光 电经纬仪旋转角度位置，以此评估伺服系统的控制技术性能。显示每幅目标图 像在光电经纬仪转动情况下的模拟运动目标图像。

如图3所示，模拟目标生成器采用软件处理方式可以生成根据经纬仪需要 任意类型的模拟目标图像序列。模拟图像的分辨率按照经纬仪实际采用的图像 传感器设定。目标的运动轨迹根据伺服系统的应用测试需要设定，目标在每一 幅虚拟图像中的像素位置根据光电经纬仪的光学视场角度，图像传感器的帧频、 分辨率，指定的目标X、Y方向的运动速度、加速度计算得出。为了测试伺服 系统在各种条件下的运动效果可以指定目标的运动轨迹为圆形、椭圆形、直线， 速度可以是匀速、加速、静止。目标在各模拟图像中的位置可以通过文本方式 记录，记录格式中包括生成的图像文件名及对应的目标X、Y方向位置或者将 目标位置直接记录到图像中，通过伺服系统控制表现器在调用时自动解析。

如图4所示，伺服系统控制表现器打开生成的模拟目标图像序列，按照预定 的帧频显示播放。同时将图像中的目标位置通过通讯接口按指定协议发送给伺 服系统。伺服系统将接受到的目标脱靶量作为电视系统发送的目标脱靶量，控 制光电经纬仪转动来校正目标在视场内与视场中心的偏差，实现目标模拟跟踪。 伺服系统将光电经纬仪的编码器角度按照图像帧频发送给伺服系统控制表现 器。伺服系统控制表现器将编码器角度用文本或表格的形式记录下来或在系统 界面上绘制出来，同时用接收到的光电经纬仪的编码器角度计算每帧图像间角 度变化情况。采用变化角度、光学系统视场角度、图像分辨率计算每帧图像中 目标的偏移象素个数。将目标的偏移量与图像中的目标位置拟合，计算出在经 纬仪转动情况下目标的模拟真实显示位置。将偏移后的目标以图像的方式显示 在界面上，在播放多帧图像后如果伺服系统可将目标按照上述方式始终显示在 生成图像的中心位置表示伺服系统性能满足性能要求。同时用记录下来的编码 器角度绘制成曲线，用此评估伺服系统性能是否满足指标要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由 此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。