一种对空间突发性强闪光目标的测角方法

　　1　引　言

　　对空间随机发生的强闪光事件的实时定位,如测出在空中随机发生爆炸炸点的中心位置等,必须首先实现对其炸点中心的水平投影点和其高度的测量,即 对强闪光目标中心位置的方位角和俯仰角的测量。由于空中强闪光事件发生的随机性和瞬时性,要求测角仪器具有很强的实时性和全方位的探测能力。本文提出一种 利用光电技术和电子计算机应用技术相结合的测试方法。由该方法设计的探测装置能在外传感器的触发下,迅速地完成对空间突发性强闪光事件中心位置的测量。该 装置探测光谱范围为0.4~1.06μm,光电灵敏度为0.08μA/μW,监测范围为:方位角0~360°,俯仰角-4°~25°,测角的准确度优于2 密位,整个测角过程在0.5s内完成。

　　2　装置的组成与测角原理

　　2.1　测角装置的组成

　　测角装置包括刻有狭缝的扫描探头、柱面硅光伏接收器、绝对式光电轴角编码器和数据处理器等组成,原理框图如图1所示。

　　在外传感器的触发下,测角装置由计算机控制迅速起动测角探头,按严格几何尺寸刻有扫描狭缝的探头和绝对式编码器在力矩电机的驱动下以4.5转 /s的速度同轴旋转,对被测目标进行扫描,在扫描狭缝后安装三个固定不转动的柱面硅光伏接收器,通过扫描狭缝接收的目标光信号经光伏接收器转换成相应的电 信号,经过变增益信号放大器处理后,把信号最大值和对应的角度数据一起输入数据处理器,按给定的数据处理模型,实时地计算出空间球形光源的中心方位角和俯 仰角,从而实现空间目标方位角和俯仰角的测量。

　　2.2　测角装置探头的外形设计

　　探头的几何形状是依交汇测角原理和光的直线传播原理设计的。在扫描头的两层圆柱薄壁筒的筒壁上,按照一定的几何尺寸加工出起准直作用的通光狭 缝,并按一定的几何尺寸组合而成。因为在一个测角器件上既要能测方位角,又要同时测俯仰角,因而在内外筒壁上,分别按一定的几何尺寸要求开有正反两条倾斜 狭缝①和②,水平分度角为α,倾斜角为φ。狭缝③是居于两倾斜狭缝中间的无倾角直狭缝,如图2所示。狭缝的外表面到光电池之间装有一定光程的光阑,长度为 35mm,正对准光电池,狭缝宽为0.2mm,只有被测目标正对准硅光电池时,接受的信号最大。图3显示了其中一组狭缝的结构图。在设计中采用 α=180°,倾角φ=45°。并且根据测角要求,严格保持θ角、ω角、和φ角之间的tanθ=ω·tanφ的数学关系。

　　2.3　方位角和俯仰角的测量原理

　　在力矩电机的驱动下,主轴带动码盘和扫描头上的两组倾斜狭缝旋转,对目标的方位角和俯仰角进行扫描测量。在测量之前,扫描头“0”位与已知方位 (北)严格对准,扫描头水平位置“0”严格保持水平。此时,扫描头两倾斜狭缝相对空间的几何位置已确定。实际上,扫描头在停机时,位置是不确定的,即扫描 头“0”位在停机时,位置是随机的。但此时编码器总能显示扫描头“0”位所在的位置,即与方位角(北)的差数。