瞄准线稳定精度的室内测试技术

　　1　引　　言

　　现代武器的火控系统通常都装备有用于观察、跟踪和瞄准的光学仪器,为了使武器在行进过程中操作手观察、瞄准目标不受外界扰动的影响,以实现对目标的准确瞄准和跟踪,这些瞄准或跟踪的光学仪器通常是具有稳定瞄准线功能的稳像仪。瞄准线的稳定精度是反映稳像仪性能的重要参数。测试稳定精度的传统方法是:在野外设立一目标靶,武器系统在一规定的路面行进同时对目标跟踪和瞄准,将CCD摄像机固定在稳像瞄准镜的目镜处,利用录像机记录整个试验过程瞄准镜对目标的稳定情况,经过事后判读处理,可得到稳定精度。由于这种方法测量精度低,试验条件不可知,且不可控制,因此测量数据只能对稳像仪性能作出粗略的评价。为了克服以上难题,发展了一种室内测量系统,通过在室内对野外目标和环境的模拟实现对稳定精度的高精度测量。本文主要介绍环境模拟、数据处理、系统标定等技术。

　　2　测试系统组成

　　瞄准线稳定精度的室内测试系统由目标发生器、三自由度环境模拟台、CCD摄像机、测控计算机等四部分组成。设备框图如图1所示。目标发生器是一平行光管,在其物镜焦平面的分划上装定一小园孔靶板,在照明系统的作用下,产生一无穷远的园孔目标(平行光)。经被测稳像仪后在目镜出瞳处CCD摄像机将稳定后的园孔目标成像在CCD光敏面上,测控计算机一方面控制三自由度环境模拟台的运动,一方面通过图像卡采集CCD输出的视频图像,经过大规模逻辑门阵列处理出目标的坐标和运动轨迹。并计算出在此环境模拟条件下稳像仪的稳定精度。

　　为了实现精确测量,系统必须满足以下两个条件:

　　(1)CCD摄像机和被测稳像仪与三自由度环境模拟台均以刚性连接;

　　(2)目标发生器的光管口径必须覆盖被测稳像仪在摇摆过程中的视场。

　　3　环境模拟

　　环境模拟是通过三自由度环境模拟台来实现的。三自由度环境模拟台由内环、中环、外环和底座组成,三个环分别实现水平、横向和纵向的摆动,以三个自由度的综合运动模拟车辆在野外行进间对稳像瞄准镜的扰动。如图2所示是控制系统的原理框图。

　　三自由度的摆动动力均由装有电液伺服阀的液压缸提供。计算机通过控制电路给伺服阀控制信号,伺服阀根据控制信号的大小以信号成比例的流量流进或流出液压缸,高压油推动活塞使活塞杆与缸体间产生相对运动,实现有控摆动。

　　如图2所示,从位移传感器反馈来的位移信号,通过单片机A/D采样后变成离散信号,将其值由十进制变成二进制,此反馈值与输入信号进行比较,得到偏差量,根据相应的控制规律对此差值进行处理,由单片机高速输出口D/A输出得到连续信号,放大后,成为电液伺服阀的输入信号,通过改变油量驱动液压缸产生相应的运动,实现按控制信号的有规律摇摆。在单片机控制中,应用单片机内部的时钟定时进行采样,在采样时间到时,A/D变换器开始采样,经计算,D/A变换,产生预期控制。这些控制都在一个周期内完成,在下一个周期到达时,重复上一过程。