一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法

摘要

本发明提供了一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法，能够实现在实验室环境下微波/红外双模制导系统的半实物仿真试验，从而为双模制导设备的研制、技术参数验证、性能评估等方面提供可靠试验手段，在缩短设备研制周期、减少试验耗资、提高设备战场生存能力等方面具有重要应用价值。本系统包括微波场景分系统、红外场景分系统、辐射阵列、计算机硬件平台、控制分系统、时统系统、三轴转台、两轴光学随动转台、波束合成器、支架、转台基础及校准分系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法，属于电子信息工程射频半实物仿真技术领域，尤其是微波/红外双模波束合成方法、波束合成系统。

背景技术

为了提高武器系统的制导性能，工程技术人员开始研究使用多种制导方式相结合，以扬长补短，提高装备的综合性能，而微波/红外双模复合制导具有一系列突出优点，是当前的研究热点。为了对复合制导系统进行半实物仿真试验及测试，必然需要在实验室环境下实现微波/红外的双模波束合成。

国外从20世纪80年代就开始了射频/红外半实物仿真系统的研究，已采用的方法和不足之处分析如下：

1、射频/红外组合式辐射源

这种方法是在天线上安装小红外辐射源，射频制导设备与红外制导设备共轴但不共口径，射频制导设备在后，红外制导设备在前。这种结构虽然简单但存在许多问题：不能仿真红外背景、干扰，也没有准直系统；而且由于红外制导设备的轴不与转台的轴线重合，从而出现了视差。

2、两个射频天线和准直红外源相组合

这套系统无法实现辐射源的旋转和平移，只适用于红外制导设备的回转轴与转台回转轴非常接近的系统，否则转台旋转时，红外制导设备很容易丢失目标。

3、双目标圆弧阵列与非准直的红外源相组合

这套系统只能实现辐射源在一个方向的平移，并且会产生视线误差。

4、射频紧缩场、红外源和五轴转台

红外黑体源和准直物镜放置在一个圆锥紧缩场结构的后端，紧缩场内放置一个小型射频阵列。这种紧缩场面临的困难是如何对射频源进行准直和控制。另外一种紧缩场采用了反射射频透射红外的波束组合器。采用紧缩场和五轴台方案的缺点主要是用于非共轴的双模制导设备的光学准直系统很庞大，因此五轴转台负载很大。

5、微波暗室、射频阵列、红外仿真分系统、转台、波束合成器

近年来，该方案成为微波/红外双模复合仿真试验系统的重要研究方向，即在微波暗室内，被试设备安装在转台上，由射频阵列产生微波目标信号和干扰信号，由红外仿真分系统产生红外场景和干扰信号，通过波束合成器将微波信号和红外信号送至被试设备。但是目前已有的方案转台和红外分系统均位于暗室外，这就要求红外仿真目标的出瞳距较长，导致红外仿真分系统过于复杂；而且对于微波/红外共口径设备的试验也带来很多问题。

综上分析，现有微波/红外双模波束合成方案均有不足之处，没有很好解决实验室环境下的双模半实物仿真试验。本专利提出一种新的双模波束合成方法和系统：采用波束合成器的随动结构解决微波和红外的波束合成，这种方案能够用于共轴共口径的双模制导设备，并且相比以前的方案，系统整体结构得到大幅简化。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法，实现了实验室环境下微波/红外双模制导系统的半实物仿真试验，从而为双模制导设备的研制、技术参数验证、性能评估等方面提供可靠试验手段，在缩短设备研制周期、减少试验耗资、提高设备战场生存能力等方面具有重要应用价值。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及合成方法，包括微波场景分系统、红外场景分系统、辐射阵列、计算机硬件平台、控制分系统、时统系统、三轴转台、两轴光学随动转台、波束合成器、支架、转台基础及校准分系统；所述三轴转台及两轴光学随动转台安装在转台基础上，所述两轴光学随动转台为门式框架结构，所述三轴转台位于门式框架内部，所述红外场景分系统安装在所述两轴光学随动转台的顶部，波束合成器通过支架安装在所述两轴光学随动转台上，被试设备安装在所述三轴转台上；实验前，所述校准分系统安装在所述三轴转台上对所述波束合成系统进行工作状态检查和信号校准，所述微波场景分系统、红外场景分系统、辐射阵列、三轴转台、两轴光学随动转台、校准分系统均由运行在计算机硬件平台上的控制分系统所控制，所述控制分系统与系统时统相连，并由系统时统将系统的时间基准统一。

进一步，所述支架为非金属支架。

进一步，所述红外场景分系统包括红外场景模拟器和镜筒。

进一步，所述镜筒通过法兰结构安装在所述两轴光学随动转台的顶部。

进一步，所述控制分系统包括运行在计算机硬件平台上的控制软件。

一种双模波束合成方法，包括以下步骤：

步骤一，系统校准，将校准分系统安装在三轴转台上，对系统进行校准；

步骤二，将校准分系统取下，将被试设备安装在三轴转台上，然后微波场景分系统在控制分系统的控制下产生微波信号，微波信号由辐射阵列向被试设备辐射；

步骤三，红外场景分系统在控制分系统的控制下产生红外信号，红外信号被波束合成器反射后与透射过波束合成器的微波信号由同一方向进入被试设备入瞳；

步骤四，试验完毕，在控制分系统的控制下，由计算机硬件平台进行试验数据采集和储存。

步骤五，根据采集到的试验数据进行后续处理，以对被试设备的性能参数进行评估。

本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法的优点为：1）波束合成器的作用是透射微波信号，反射红外信号。2）波束合成器通过非金属支架安装在两轴转台上，这样可以大大减小支架对微波信号的影响。3）波束合成器与被试设备之间是随动关系，可以减小波束合成器件边缘效应的影响。4）红外场景模拟器安装至两轴转台上，相对于安装在室外，可以大大减小入瞳距，从而简化红外仿真分系统的结构。5）镜筒通过法兰结构安装至两轴转台上，通过法兰可以调整入瞳距，因此可以适应多种类型的被试设备，可以扩展半实物仿真系统的适用性，提高系统的使用效率。6）本发明提供的用于半实物仿真试验的双模波束合成系统及方法便于波束合成器、非金属支架、红外场景模拟器和镜筒的拆卸，从而可以实现微波和红外的双模仿真试验，也可以实现微波或者红外的单模仿真试验。

附图说明

图1本发明之双模波束合成系统组成示意图；

图2本发明之硬件结构装配示意图。

具体实施方式

为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

如图1-2所示，本发明提供一种用于半实物仿真试验的双模波束合成系统，包括微波场景分系统、红外场景分系统、辐射阵列、计算机硬件平台、控制分系统、时统系统、三轴转台1、两轴光学随动转台2、波束合成器6、支架5、转台基础及校准分系统；所述三轴转台1及两轴光学随动转台2安装在转台基础上，所述两轴光学随动转台2为门式框架结构，所述三轴转台1位于门式框架内部，所述红外场景分系统安装在所述两轴光学随动转台2的顶部，波束合成器6通过支架5安装在所述两轴光学随动转台2上，被试设备3安装在所述三轴转台1上；实验前，所述校准分系统安装在所述三轴转台1上对所述波束合成系统进行工作状态检查和信号校准，所述微波场景分系统、红外场景分系统、辐射阵列、三轴转台1、两轴光学随动转台2、校准分系统均由运行在计算机硬件平台上的控制分系统所控制，所述控制分系统与系统时统相连，并由系统时统调整系统之间的时间基准统一。

所述支架5为非金属支架，可以大大减小支架对微波信号的影响。

所述红外场景分系统包括红外场景模拟器4和镜筒。所述镜筒通过法兰结构安装在所述两轴光学随动转台2的顶部。通过法兰可以调整入瞳距，因此可以适应多种类型的被试设备3，可以扩展半实物仿真系统的适用性，提高系统的使用效率。

所述控制分系统包括运行在计算机硬件平台上的控制软件。

用于半实物仿真试验的双模波束合成方法，包括以下步骤：

步骤一，系统校准，将校准分系统安装在三轴转台上，对系统进行校准；

步骤二，将校准分系统取下，将被试设备安装在三轴转台上，然后微波场景分系统在控制分系统的控制下产生微波信号，微波信号由辐射阵列向被试设备辐射；

步骤三，红外场景分系统在控制分系统的控制下产生红外信号，红外信号被波束合成器反射后与透射过波束合成器的微波信号由同一方向进入被试设备入瞳；

步骤四，试验完毕，在控制分系统的控制下，由计算机硬件平台进行试验数据采集和储存。

步骤五，根据采集到的试验数据进行后续处理，以对被试设备的性能参数进行评估。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。