外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统

摘要

本发明涉及光学设备技术领域，具体涉及瞄准偏差测试装置技术领域，特别是一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统。本发明为克服现有技术存在的在外场环境下，光电瞄准设备以及精密测试装置工作精度差的问题，现采用的技术方案是：一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统，包括发射机构、调整机构和接收组件，所述发射机构包括第一观瞄镜和激光器，调整机构分别包括激光器调整机构、第一观瞄镜调整机构、第二观瞄镜调整机构和激光接收物镜调整机构；所述的接收组件包括第二观瞄镜、激光接收光学系统和CCD。与现有技术相比，本发明的优点如下：精度高，效果好。

说明书

技术领域：

本发明涉及光学设备技术领域，具体涉及瞄准偏差测试装置技术领域，特别是一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统。

背景技术：

激光和可见光在精密测试系统能否保证准确地瞄准目标，关键在于系统两波段光轴的瞄准一致性，若瞄准一致性偏差大，测试误差就会变大。现有的光电瞄准设备以及精密测试装置中的两光轴系统，在实验室精密装调后，可保证其基本处于平行。在国内光电瞄准设备以及精密测试装置大多是在实验室内利用反射式二米平行光管对两光轴进行校准和测试。

由于被测设备的实际工作均在外场环境下进行，因此直接影响被测设备的工作精度：

(1)在外场使用时，由于环境温度的变化和机体或车体振动等引起瞄准系统结构参数发生变化，即引起结构失调。其实际指向会严重偏离原始位置，引起多光轴漂移和不平行，有时不平行误差达到10′，导致装置的测试性能变差，命中率低。目前在外场条件下，还没有很好的手段解决多光轴瞄准偏差测试及校准问题。

(2)在远距离瞄准中，大气温度、气压、能见度、湿度及气溶胶等都会引起大气折射率发生变化，并使光传播路径改变，导致光轴和目标成像位置发生漂移，形成瞄准偏差，从而影响瞄准光轴的实际指向。

基于上述的原因，在科研和生产以及使用维护都需要光轴校准和瞄准参数测量设备，以提高光电瞄准设备以及精密测试装置的瞄准精度。但目前还没有在外场环境下可以进行光轴校准和瞄准参数测量设备，因此现有的光电瞄准设备以及精密测试装置难以在外场环境下保证其工作精度。目前可见光轴与激光光轴平行性的测试方法很多，但绝大多数都是基于实验室的平行光管法，用平行光管模拟远距离目标与外场环境下的远距离有较大偏差，而专用野外测量仪器或装备均没有考虑大气环境因素对两光轴的影响，且这些方法存在着针对性强，受主观因素影响大，精度不高等特点，故很难适应测量的需要，目前在国内还未见考虑大气环境因素外场动态的校准与测试系统。现有技术存在的问题是：在外场环境下，光电瞄准设备以及精密测试装置工作精度差，而且没有考虑大气环境因素对激光与可见光两光轴的影响。

发明内容：

本发明要提供一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统，以克服现有技术存在的在外场环境下，光电瞄准设备以及精密测试装置工作精度差的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统，包括发射机构、调整机构和接收组件，其特殊之处在于：所述发射机构包括设置于调整机构上的第一观瞄镜和激光器，调整机构分别包括设置于光学平台上的激光器调整机构、第一观瞄镜调整机构、第二观瞄镜调整机构和激光接收物镜调整机构；所述的接收组件包括第二观瞄镜、激光接收光学系统和CCD，所述第二观瞄镜设置于第二观瞄镜调整机构上，激光接收光学系统由滤光片、物镜第一透镜、物镜第二透镜、物镜第三透镜、物镜第一反射镜和物镜第二反射镜组成，第一观瞄镜光轴与激光器光轴保持等高水平，第二观瞄镜光轴和激光接收物镜光轴保持等高水平，CCD置于激光接收光学系统的成像面上，且其中心与激光接收光学系统的光轴保持同心等高水平。

与现有技术相比，本发明的优点是：激光接收光学系统采用6片折反式结构，其中，两组反射镜是用于折转光路，使光学系统的轴向尺寸缩短，整体尺寸减小；光学系统前面装有滤光片，该滤光片既可以保护内部光学系统，防止灰尘进入，同时又仅使1.06μm波段的激光光束进入光学系统，其它波段的光束被抑制，减小了散射噪声，提高了系统的信噪比，为后续光信号处理提供了有效信息；光学系统具有大入瞳(Φ120mm)、大相对孔径(1/5)特点，确保足够的光能量进入系统，有效地提高了系统的探测距离；光学系统的分辨率为1.17″，对3km的识别精度可达到0.017m，换算到探测器(CCD)光敏面上可达0.04mm，系统精度得到了提高；另外，光学系统采用外调焦结构，镜头相对CCD整体移动3.5mm，可实现100m～3000m的调焦范围，在该范围内，可对任何目标在识别精度下进行识别。

在外场环境下，瞄准精度得到大幅提高，可达到0.3mrad；外场环境下的作用距离远，可达到1～3km。

附图说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是激光接收系统光学结构示意图。

附图标记说明如下：

1-激光器，2-第一观瞄镜，3-激光接收物镜，4-光学平台，5-激光器调整机构，6-第一观瞄镜调整机构，7-第二观瞄镜调整机构，8-激光接收物镜调整机构，9-第二观瞄镜，10-光学平台支架，11-靶标，12-滤光片，13-物镜第一透镜，14-物镜第二透镜，15-物镜第三透镜，16-第一反射镜，17-第二反射镜，18-CCD。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

参见图1～2，一种外场环境下激光光轴瞄准偏差测试系统，包括发射机构、调整机构和接收组件，所述发射机构包括设置于调整机构上的第一观瞄镜2和激光器1，调整机构分别包括设置于光学平台4上的激光器调整机构5、第一观瞄镜调整机构6、第二观瞄镜调整机构7和激光接收物镜调整机构8；所述的接收组件包括第二观瞄镜9、激光接收光学系统和CCD18，所述第二观瞄镜9设置于第二观瞄镜调整机构7上，激光接收光学系统由滤光片12、物镜第一透镜13、物镜第二透镜14、物镜第三透镜15、物镜第一反射镜16和物镜第二反射镜17组成，激光接收光学系统视场为1°，有效口径为Φ120mm，光学总长为613mm，焦距为1000mm；第一观瞄镜2光轴与激光器1光轴保持等高水平，两者相距150mm；第二观瞄镜9光轴和激光接收物镜3光轴保持等高水平，两者相距150mm；CCD18置于激光接收光学系统的成像面上，且其中心与激光接收光学系统的光轴保持同心等高水平。

激光器调整机构5和激光接收物镜调整机构8分别由电控平移台、电控旋转台、电控倾斜台3个调节台组成；第一观瞄镜调整机构6和第二观瞄镜调整机构7分别调整第一观瞄镜2和第二观瞄镜9的方位，第一观瞄镜调整机构6和第二观瞄镜调整机构7分别由平移台、升降台、旋转台、角位移台组成。上述结构均为常见的公知结构，因此本发明不对此进行详细描述。

本发明的工作原理是：在外场环境下，激光传输受大气影响，会产生漂移与扩展，使得实际指向相对于靶标发生偏离，直接影响光电瞄准系统中两光轴的实际平行性，产生了瞄准偏差，本发明采用以可见光为参考建立瞄准偏差测试系统的基准光轴，用激光和可见光两光轴瞄准偏差测试装置，确定在外场环境下，激光在靶标上的光斑分布相对于可见光在靶标上中心的偏离，获得二者的中心偏差数据，最终得到两光轴的实际瞄准偏差。

本发明的工作过程：

一、校准：用激光器调整机构5、第一观瞄镜调整机构6、第二观瞄镜调整机构7和激光接收物镜调整机构8将激光器1、第一观瞄镜2、第二观瞄镜9与激光接收物镜3的光轴调校平行，激光器1的光轴与第一观瞄镜2的光轴调整为平行等高，以便激光器1能迅速、准确瞄准目标，第二观瞄镜9光轴和激光接收物镜3的光轴平行等高，便于两光轴精确测量。将CCD18置于激光接收光学系统的成像面上，且其中心与激光接收光学系统的光轴保持同心等高；

二、发射：激光器1发射1.06μm的激光，激光在靶标11上形成不可见的光斑；

三、接收：光斑通过激光接收物镜3和激光接收光学系统，激光接收光学系统将光斑成像在CCD18的光敏面上同时接收靶标11的十字标记，并将光信息转换成电信息，以视频信号输出。

之后，可以通过常规的方式：例如；外置的计算机系统接收到激光接收光学系统传送的信息(该信息是经过图像处理在计算机显示屏幕上得到与目靶标11上不可见激光光斑位置相对应的视频可见光斑)，通过函数计算激光在靶标11上的光斑分布相对于可见光在靶标11上中心的偏离，获得二者的中心偏差数据，最终得到两光轴的实际瞄准偏差。