基于视景仿真的光电经纬仪模拟训练器

　　传统的光电经纬仪操作手进行目标跟踪训练多采用跟踪实物飞机、导弹或航模飞机，训练成本高、不可重复、且受气候条件和场地空间限制，难以仿真出符合测试要求的运动轨迹。本文所研究的模拟训练系统主要包括目标运动姿态的模拟和背景环境的模拟，可根据运动目标的飞行轨迹及飞行速度由计算机自动生成目标的运动场景，实时观察到目标在各个阶段的飞行姿态和操作手对目标的捕获跟踪过程。本着操作逼真、经济实用、技术先进为原则，以实际装备为对象，系统结合光电经纬仪自身的光学系统及OLED光学引擎，利用“半实物仿真”这一先进手段，对光电经纬仪操作手进行目标跟踪的操作训练，有别于纯软件进行的“虚拟现实”仿真。本视景仿真模拟训练系统的研发在节约训练经费、推广模拟仿真训练技术和提高综合训练效果等方面具有重要的现实意义。

　　1模拟训练系统组成及工作原理

　　该模拟训练系统组成如图1所示，由有机电致发光显示器(Organic　light—emitting　display，OLED)、光学系统、视景生成系统、高速数据采集系统等构成。OLED及光学系统装在光电经纬仪的操作手40×瞄准望远镜前，利用原经纬仪的瞄准镜观察模拟的飞行目标，如图2所示。

　　模拟训练器的工作原理为：先由计算机控制自动生成目标运动的三维场景，然后经OLED把图像显示出来，OLED位于光学系统焦平面上，以模拟无限远目标。目标在空间作直线、等速、离远飞行，随着目标的运动，操作手也操纵单杆跟踪目标，根据飞行目标某一时刻所在位置的三维空间坐标，用计算机解算给出该时刻目标相应的方位角和俯仰角，然后通过计算机读取经纬仪的方位及俯仰编码器的数据，根据目标和经纬仪的方位角及俯仰角的差值，计算机实时不断地绘出目标相对于经纬仪的当前位置(仍为屏幕中央)的新场景图。随着经纬仪的运动，场景图中背景也实时发生变化。从OLED上可观察到操作手捕获跟踪目标的全过程，也可记录下来该过程以供回放。操作者可设置不同的目标飞行航迹，重复进行各种航迹的训练。

　　2视景仿真系统的光学系统设计

　　2.1准直光学系统的设计

　　准直光学系统的作用是为瞄准镜提供一无穷远目标，即把视景生成系统生成的图像置于准直物镜的焦面上，该靶面经准直物镜发出平行光进入瞄准镜物镜成像于其焦面上供操作人员瞄准。准直光学系统由OLED和准直物镜组成，工作原理如图3所示。

　　常用的复消色物镜结构形式有：三片型，匹兹瓦型及远距型。远距型具有大的空气间隔，可以有较大的相对孔径，故采用远距型结构。满足准直物镜相对孔径D/ f' 接近1/10的设计要求，视场角2ω=2°，线视场由OLED对角线尺寸决定，OLED线视场为1.52cm(0.6英寸)，长宽比为4∶3。宽度方向的视场角为1°50′，宽度方向线视场取10mm。由上述参数条件可以得出物镜的焦距为