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专利号: 2018104387172
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种空间多目标立靶参数测试装置,其包括第一天幕靶(1)、高速面阵CCD靶(2)、第二天幕靶(3)和信号采集仪(45),其中,所述高速面阵CCD靶(2)设置在所述第一天幕靶(1)和所述第三天幕靶(3)之间连线的中点处,所述第一天幕靶(1)形成第一探测光幕(M1)和第二探测光幕(M2),所述第二天幕靶(3)形成第三探测光幕(M3),所述第三探测光幕(M3)与所述第一探测光幕(M1)相互平行并且垂直于目标飞行弹道线,所述高速面阵CCD靶(2)的视场中心位于所述第一探测光幕(M1)和所述第三探测光幕(M3)的中间,并且所述高速面阵CCD靶(2)的视场与所述第二探测光幕(M2)交汇,所述信号采集仪(45)分别与所述第一天幕靶(1)、所述高速面阵CCD靶(2)和所述第二天幕靶(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,所述第一天幕靶(1)包括三角底座(52)、调整转盘(53)以及第一壳体(54),所述调整转盘(53)布置在所述三角底座(52)上,所述第一壳体(54)固定安装在所述调整转盘(53)上并能够随着所述调整转盘(53)自由转动,所述第一壳体(54)的上表面包括一水平面和一斜面,在所述水平面上布置有第一光学镜头(4),所述第一光学镜头(4)与水平面相垂直。

3.根据权利要求2所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,在所述第一壳体(54)内设有光电探测单元、第一信号采集单元(12)以及激光发射单元,其中,所述光电探测单元设置在所述第一光学镜头(4)的垂直下方,其包括光电探测器(49)、固定狭缝(9)、可控狭缝(10)、电机盒(6)和自适应调节电路板(50),其中,所述光电探测器(49)设置在所述可控狭缝(10)的垂直下方,其通过所述第一光学镜头(4)形成垂直于水平面的所述第一探测光幕(M1);所述固定狭缝(9)为长方形光栅,其设置在所述第一光学镜头(4)的垂直下方;所述可控狭缝(10)设置在所述固定狭缝(9)的垂直下方,其一端与所述电机盒(6)相连接,所述电机盒(6)中设有步进电机,通过所述步进电机能够调整所述可控狭缝(10)的缝宽;所述自适应调节电路板(50)布置在所述光电探测器(49)的下方,所述第一信号采集单元(12)包括模拟信号采集卡和信号处理模块。

4.根据权利要求3所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,所述激光发射单元布置在所述第一壳体(54)上表面中的所述斜面上并且与所述斜面相互垂直,其包括固定盒(13)、激光发射器(11)和旋转轴(30),其中,所述激光发射器(11)固定在所述斜面上,其发射线激光光幕形成所述第二探测光幕(M2),将使得所述高速面阵CCD靶(2)采集的图像中正在穿过所述第二探测光幕(M2)的目标照亮成为亮目标;所述固定盒(13)位于所述第一壳体(54)内部并与所述激光发射器(11)相连接,所述旋转轴(30)的一端为固定端并固定在所述第一壳体(54)内表面上,其另一端连接锁紧旋钮(29),当松开所述锁紧旋钮(29)时,所述旋转轴(30)的旋转使得所述固定盒(13)旋转,当所述固定盒(13)旋转到所需要的位置时,拧紧所述锁紧旋钮(29)可以使所述固定盒(13)的位置固定,与所述旋转轴(30)相连接的角度编码器(31)设置在所述固定盒(13)的内部。

5.根据权利要求1所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,在所述第一壳体(54)的上表面上设有两个相互垂直的水平水泡(7),在所述第一光学镜头(4)的两侧设有两个辅助线激光器(5)。

6.根据权利要求1所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,在所述高速面阵CCD靶(2)的第二壳体(55)的上表面设有第二光学镜头(37),在所述第二壳体(55)内设有高速面阵CCD相机(38)和图像采集单元(33),其中,所述高速面阵CCD相机(38)位于所述第二光学镜头(37)的垂直下方,所述高速面阵CCD相机(38)配置为将采集的视场内的图像序列信息传输给所述图像采集单元(33)。

7.根据权利要求1所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,所述第一天幕靶(1)中设有第一激光校准单元(14),所述高速面阵CCD靶(2)中设有第二激光校准单元(47)和第三激光校准单元(48),所述第二天幕靶(3)中设有第四激光校准单元(44),所述激光校准单元包括校准激光器(15),所述校准激光器(15)具有激光出光口,在所述激光出光口设有自校准刻度尺(27)。

8.根据权利要求2所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,在所述三角底座(52)的三个角部位置处设置有调整装置,其中,每个所述调整装置包括旋钮(18)、螺柱(17)和底角,所述旋钮(18)位于所述螺柱(17)的上端,所述螺柱(17)的下端与所述底角相连;所述调节转盘(53)包括连接凸起盘(22)和连接座(21),其中,所述连接凸起盘(22)与所述连接座(21)嵌套连接,所述三角底座(52)的上表面与所述连接凸起盘(22)固定连接,所述连接座(21)与所述第一壳体(54)固定连接。

9.根据权利要求8所述的空间多目标立靶参数测试装置,其附加特征在于,在所述三角底座(52)的上表面设有轴承(32),微调旋钮(19)与所述轴承(32)的一端连接,所述调整转盘(53)的所述连接座(21)与所述轴承(32)螺旋连接。

10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的空间多目标立靶参数测试装置的多目标立靶参数的测试方法,具体方法如下:

(1)当多目标依次穿过探测区后,读取第一信号采集单元(12)采集到多目标输出信号A1(k),其中,k=1,2Λ,m,且分别对应多目标穿过第一探测光幕(M1)的时刻值t11~t1m;读取高速面阵CCD相机(38)采集到的图像序列以及对应的时刻值t21~t2l;读取第二信号采集单元(39)采集到多目标输出信号A3(k),其中,k=1,2Λ,m,且分别对应多目标穿过第三探测光幕(M3)的时刻值t31~t3m;

(2)比较第一信号采集单元(12)采集到输出信号A1(k)的幅值、第二信号采集单元(39)采集到输出信号A3(k)的幅值,判断有无多目标同时到达同一探测光幕,若所有输出信号幅值相似,则该时间段内没有出现多个目标存在同一时刻到达第一探测光幕(M1)或第三探测光幕(M3)的情况,根据同一目标运动速度变化规律的一致性、第一探测光幕(M1)与第三探测光幕(M3)输出目标信号的先后一致性,每一个光电探测单元所获得的目标时刻顺序为实际发射目标的先后顺序;若出现多个目标存在同一时刻到达同一个探测光幕时,该时刻光电探测单元输出信号的幅值比单一目标探测输出信号的幅值大,说明该时刻出现多个目标重合的情况;

(3)根据所测量的第一天幕靶(1)和第二天幕靶(3)的靶距S3以及多目标对应采集到的时刻值t11~t1m与t31~t3m,计算每一目标相应的速度值Va,其中, i=1,2,Λm;

(4)列出所采集图像亮目标坐标(ui,vi)以及对应的时刻值t21~t2l,其中,i=1,2,Λm,图像坐标系uov是以采集图像的像素中心点为原点,由于第二探测光幕(M2)覆盖高速面阵CCD靶(2)的视场,所以每一个目标在某一个时刻会被照亮一次,依据第一天幕靶(1)与高速面阵CCD靶(2)之间的靶距S2,得到所有目标到达第二探测光幕(M2)的飞行距离为(vi+S2),按照理论速度Va以及亮目标对应时刻值,估算目标从第一探测光幕(M1)到第二探测光幕(M2)的飞行距离di,其中,i=1,2Λ,m,对比估算飞行距离di与所有目标到达第二探测光幕(M2)的飞行距离为((D/r)·vi+S2),按照接近原则匹配出每一目标所对应的信号,其中,目标实际尺寸为D,所占图像像素数为r;

(5)所匹配对应的信号通过高速面阵CCD相机(38)采集的图像可以得到位置坐标(xi,yi),其中,xi=(D/r)·ui,yi=(D/r)·vi,i=1,2Λ,m;根据线激光光幕的空间几何关系,计算目标高度zi,其中,zi=((D/r)·vi+S2)·tan(π/2-θ),可以区分同时到达某一探测光幕但俯仰方向不同的目标,得到匹配出的每一对应目标的空间位置坐标(xi,yi,zi),其中,i=

1,2Λ,m,所求空间位置坐标系xyz是以面阵相机视场中心点为原点建立。