一种一体式多目标立靶测试装置和测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种一体式多目标立靶测试装置和测试方法，测试装置包括高速面阵CCD靶、探测框架和上位机，探测框架内部设置有第一探测光幕、第二探测光幕、第三探测光幕、第四探测光幕和第五探测光幕，高速面阵CCD靶安装在探测框架的底部，上位机通过线缆与高速面阵CCD靶相连接，高速面阵CCD靶的视场中心位于第二探测光幕和第四探测光幕的中间，并且其视场与第二探测光幕和第四探测光幕互相交汇。本发明专利技术能够精准匹配识别出高速连发目标或武器弹药爆炸产生的破片群，并且能够高精度测量多目标飞行方向、速度以及散布等参数。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式多目标立靶测试装置和测试方法
本专利技术涉及光电测试领域，特别涉及一种一体式多目标立靶测试装置和测试方法。
技术介绍
在武器测试领域，多目标的速度、散布等参数高精度测量是武器校验与目标毁伤效能评估的重要理论依据。由于多目标在飞行过程中的多样性和随机性，通过探测区时存在重合以及同时到达同一探测光幕的情况，此时测试系统无法精准匹配识别多目标，导致无法高精度测量多目标的参数，尤其是空间近炸破片目标的测试，由于爆炸瞬间产生破片目标散布较大，且尺寸、质量、速度及飞行方向不尽相同，使战斗部破片群的匹配识别非常困难，导致无法衡量近炸破片对空间目标的毁伤效能，因此对通过探测区多目标的精确匹配识别具有极高的研究意义，为武器研制与目标毁伤评价体系提供有效的理论依据。目前，目标参数的测量有多光幕交汇测试系统、线阵CCD交汇测试系统和声靶测试系统等测试装置。多光幕交汇测试系统主要采用多个天幕靶或多个光幕靶为主体，可以得到单目标速度及位置参数，当多目标经过探测区时，测试原理很难对其匹配识别；CCD交汇测试系统采用多个CCD相机交汇形成探测靶面，难于控制多个面重合度和多个探测面的交汇角度，在测试时无法高精度匹配多目标；声靶采用声阵列传感器对目标位置进行测量计算，当多目标同时着靶时，传感器无法从信号中分辨多目标的信息，且声靶在野外工作时极易受环境干扰，因此同样无法满足精准匹配的要求。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种满足多目标多参数匹配识别测试要求的装置和方法，以解决目标参数测量装置无法精准匹配识别遮挡重合的多目标，尤其是弹丸近炸产生的破片目标的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种一体式多目标立靶测试装置，其包括高速面阵CCD靶、探测框架和上位机，探测框架内部设置有第一探测光幕、第二探测光幕、第三探测光幕、第四探测光幕和第五探测光幕，高速面阵CCD靶安装在探测框架的底部，上位机通过线缆与高速面阵CCD靶相连接，高速面阵CCD靶的视场中心位于第二探测光幕和第四探测光幕的中间，并且其视场与第二探测光幕和第四探测光幕相交汇。在一些实施例中，探测框架包括相互平行且与水平面垂直的第一框架和第二框架，第一框架和第二框架通过框架连接杆连接，第一框架包括依次首尾相接的第一柱体、第二柱体、第三柱体和第四柱体，在第四柱体上设置至少一个线激光器和光电探测单元，线激光器配置为发射扇形激光束并形成第一探测光幕，在第二柱体上设置第一反射镜，第一反射镜配置为将第一探测光幕进行反射并形成第二探测光幕。在一些实施例中，线激光器发射激光的波长为650nm，线激光器发射扇形激光束的发射角度为90°。在一些实施例中，光电探测单元包括在第四柱体上由外向内依次布置的自适应调节电路板、多元阵列光电探测器、狭缝和光学透镜，多元阵列光电探测器设置在探测框架内部并安装在自适应调节电路板上，光学透镜配置为吸收线激光能量并汇聚到多元阵列光电探测器的光敏面上。在一些实施例中，第二框架包括依次首尾相接的第五柱体、第六柱体、第七柱体和第八柱体，在第八柱体上设有第二反射镜，第二反射镜配置为将第二探测光幕进行反射并形成第三探测光幕，在第六柱体上设有第三反射镜和分光镜，第三反射镜配置为将第三探测光幕进行反射并通过分光镜形成第四探测光幕和第五探测光幕，第四探测光幕和第一探测光幕相互平行并且与飞行目标的弹道线垂直。在一些实施例中，高速面阵CCD靶通过连接杆、固定块和螺钉固定在探测框架的底部中心位置，其中，连接杆布置在第一框架和第二框架之间并且连接第四柱体和第八柱体，固定块通过螺钉固定在连接杆上，高速面阵CCD靶通过固定块安装在连接杆上。在一些实施例中，在探测框架的底部外侧的四个角处设有四个底角，底角通过螺柱与第一框架或者第二框架相连接，在螺柱上设有旋钮，旋钮配置为通过调节螺柱与底角之间的位置，从而调节探测框架的高低。在一些实施例中，高速面阵CCD靶包括壳体，在壳体的上表面外侧设有光学镜头，其配置为吸收并获取外界射入的激光束，在壳体的上表面内侧设有电气盒，在电气盒内设有面阵CCD相机，其位于光学镜头的垂直下方，其配置为采集飞行目标的图像序列，在面阵CCD相机朝向光学镜头的一侧设有调焦平面。在一些实施例中，在电气盒中还设有自变焦模块，自变焦模块包括电机，电机与面阵CCD相机相连接，在壳体的内部还设有供电模块、信号采集单元和图像处理单元，信号采集单元包括模拟信号采集卡和信号处理模块，其配置为分别采集飞行目标经过第一探测光幕和第三探测光幕输出的信号波形，并传输给上位机，图像处理单元配置为对光学镜头采集并由面阵CCD相机获取的图像序列信息进行预处理。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种一体式多目标立靶测试方法，其采用上述测试装置，方法包括以下步骤，(1)当多目标依次穿过每个探测光幕，读取信号采集单元的多目标输出信号波形与信号幅值V(j)；读取高速面阵CCD相机采集到的图像序列以及对应的时刻值tc1～tcl，将图像序列出现亮目标的图像的时刻值与信号采集单元输出每个信号的时刻值对应，结合目标经过第一探测光幕和第三探测光幕的先后一致性，获取对应的时刻值，且时刻值为每个目标穿过第二探测光幕和第四探测光幕的时刻值t21～t2k、t41～t4k，剩余信号的时刻值为每个目标穿过第一探测光幕和第三探测光幕的时刻值t11～t1k、t31～t3k，其中，j＝1,2Λ,k，l＝1,2Λ；(2)根据信号采集单元采集信号幅值V(j)，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，则每一个目标信号上升沿时刻顺序为多目标经过探测区的先后顺序；若出现某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，则确认该时刻出现多个目标重合的情况，需要对重合目标进行匹配识别；(3)列出所采集图像中亮目标坐标(ui,vi)，其中，i＝1,2,Λ，图像坐标系uov是以采集图像的像素中心点为原点，经过第二探测光幕的亮目标坐标为(u2i,v2i)，经过第四探测光幕的亮目标坐标为(u4i,v4i)，剩余的亮目标为目标经过第五探测光幕时的坐标(u5i,v5i)与时刻值t51～t5k；根据第二探测光幕与第四探测光幕的距离S以及多目标在经过第一探测光幕与第四探测光幕的时刻值t11～t1k与t41～t4k，计算每一目标相应的速度值Va,其中，Va＝S/t1i-t4i，i＝1,2,Λ；其中，S＝(v4i-v2i)·D/r,目标实际尺寸为D，所占图像像素数为r，高速面阵CCD像面的总像素数为N×N；(4)按照理论速度Va以及亮目标经过第一、二、三、四探测光幕的时刻值t11～t1k、t21～t2k、t31～t3k、t41～t4k，估算多个目标从第一探测光幕到第二探测光幕的飞行距离d1i＝(t2i-t1i)·Va，估算多个目标经过第二探测光幕与第四探测光幕的飞行距离d2i＝(t4i-t2i)·Va，估算多个目标经过第一探测光幕与第四探测光幕的飞行距离d3i＝(t4i-t1i)·Va，其中，i＝1,2Λ；计算所有目标经过第一探测光幕到第二探测光幕的飞行距离为((D/r)·N-(D/r)·v1i)；计算所有目标经过第二探测光幕到第四探测光幕的飞行距离为((D/r)·N-(D/r)·v2i)；计算所有目标经过第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体式多目标立靶测试装置，其包括高速面阵CCD靶、探测框架和上位机，所述探测框架内部设置有第一探测光幕、第二探测光幕、第三探测光幕、第四探测光幕和第五探测光幕，所述高速面阵CCD靶安装在所述探测框架的底部，所述上位机通过线缆与所述高速面阵CCD靶相连接，所述高速面阵CCD靶的视场中心位于所述第二探测光幕和所述第四探测光幕的中间，并且其视场与所述第二探测光幕和所述第四探测光幕相交汇。

【技术特征摘要】
1.一种一体式多目标立靶测试装置，其包括高速面阵CCD靶、探测框架和上位机，所述探测框架内部设置有第一探测光幕、第二探测光幕、第三探测光幕、第四探测光幕和第五探测光幕，所述高速面阵CCD靶安装在所述探测框架的底部，所述上位机通过线缆与所述高速面阵CCD靶相连接，所述高速面阵CCD靶的视场中心位于所述第二探测光幕和所述第四探测光幕的中间，并且其视场与所述第二探测光幕和所述第四探测光幕相交汇。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述探测框架包括相互平行且与水平面垂直的第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架通过框架连接杆连接，所述第一框架包括依次首尾相接的第一柱体、第二柱体、第三柱体和第四柱体，在所述第四柱体上设置至少一个线激光器和光电探测单元，所述线激光器配置为发射扇形激光束并形成所述第一探测光幕，在所述第二柱体上设置第一反射镜，所述第一反射镜配置为将所述第一探测光幕进行反射并形成所述第二探测光幕。3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述线激光器发射激光的波长为650nm，所述线激光器发射扇形激光束的发射角度为90°。4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述光电探测单元包括在所述第四柱体上由外向内依次布置的自适应调节电路板、多元阵列光电探测器、狭缝和光学透镜，所述多元阵列光电探测器设置在所述探测框架内部并安装在所述自适应调节电路板上，所述光学透镜配置为吸收线激光能量并汇聚到所述多元阵列光电探测器的光敏面上。5.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述第二框架包括依次首尾相接的第五柱体、第六柱体、第七柱体和第八柱体，在所述第八柱体上设有第二反射镜，所述第二反射镜配置为将所述第二探测光幕进行反射并形成第三探测光幕，在所述第六柱体上设有第三反射镜和分光镜，所述第三反射镜配置为将所述第三探测光幕进行反射并通过所述分光镜形成第四探测光幕和第五探测光幕，所述第四探测光幕和所述第一探测光幕相互平行并且与飞行目标的弹道线垂直。6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述高速面阵CCD靶通过连接杆、固定块和螺钉固定在所述探测框架的底部中心位置，其中，所述连接杆布置在所述第一框架和所述第二框架之间并且连接所述第四柱体和第八柱体，所述固定块通过所述螺钉固定在所述连接杆上，所述高速面阵CCD靶通过所述固定块安装在所述连接杆上。7.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，在所述探测框架的底部外侧的四个角处设有四个底角，所述底角通过螺柱与所述第一框架或者所述第二框架相连接，在所述螺柱上设有旋钮，所述旋钮配置为通过调节所述螺柱与所述底角之间的位置，从而调节所述探测框架的高低。8.根据权利要求1-7中任选一项所述的测试装置，其特征在于，所述高速面阵CCD靶包括壳体，在所述壳体的上表面外侧设有光学镜头，其配置为吸收并获取外界射入的激光束，在所述壳体的上表面内侧设有电气盒，在所述电气盒内设有面阵CCD相机，其位于所述光学镜头的垂直下方，其配置为采集飞行目标的图像序列，所述在面阵CCD相机朝向所述光学镜头的一侧设有调焦平面。9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，在所述电气盒中还设有自变焦模块，所述自变焦模块包括电机，所述电机与所述面阵CCD相机相连接，在所述壳体的内部还设有供电模块、信号采集单元和图像处理单元，所述信号采集单元包括模拟信号采集卡和信号处理模块，其配置为分别采集飞行目标经过所述第一探测光幕和所述第三探测光幕输出的信号波形，并传输给所述上位机，所述图像处理单元配置为对所述光学镜头采集并由所述面阵CCD相机获取的图像序列信息进行预处理。10.一种一体式多目标立靶测试方法，其采用权利要求9所述的测试装置，所述方法包括以下步骤，(1)当多目标依次穿过每个探测光幕，读取信号采集单元的多目标输出信号波形与信号幅值V(j)；读取高速面阵CCD相机采集到的图像序列以及对应的时刻值tc1～tcl，将图像序列出现亮目标的图像的时刻值与信号采集单元输出每个信号的时刻值对应，结合目标经过第一探测光幕和第三探...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰山，张晓倩，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61