一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，包括安装在机壳内部的光学系统、图像处理单元和惯性测量仪组成；所述惯性测量仪的航向轴方向与光学系统的光轴方向保持一致；所述的光学系统包括聚焦透镜组和在其焦点处设置的图像传感器，图像传感器设置在聚焦透镜组的焦点位置处，图像处理单元对图像传感器的图像进行数据处理。本实用新型专利技术通过光学系统与惯性测量仪相组合实现了激光测距机轴向的校准，自动测量出当前时刻激光测距机的轴向偏差。这种校靶方法标校精度高，使用方便快捷，克服了传统主观测量存在的判读误差，增加了校靶的自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪
本技术属于武器装备
，涉及一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪。
技术介绍
武装飞机（直升机）可以携带导弹、火箭、航炮、炸弹等多种武器，对敌目标实施空中打击，打击效果依赖于武器系统的精度。但在实际使用中，由于受温度、冲击、振动及疲劳变形等因素的影响，武器系统的瞄准精度会发生变化，因此需要采用校靶仪定时对飞机（直升机）的武器系统的轴向进行标校，简称校靶。校靶是使武器系统各装置的光、电、机械轴线与基准坐标轴线协调一致或保持一定的空间位置关系的所有校准、调整操作的总称，它是一项经常性的、直接关系到机载武器命中率及整个武器系统任务效率的重要工作。现有的校靶方法是采用原始的顶飞机、对准、立靶标或画靶图、再调整的方法进行武器系统校靶，这种校靶方法费时费力、效率低、精度低，而且校靶设备的结构复杂，严重制约着校靶工作的效率、武器命中率和大机群出动的速度。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，可快速、准确、高自动化的标校出激光测距机光轴的轴向偏差，它不仅适用于飞机（直升机）在陆地停放下的校靶，更适用于舰载情况下的小空间动态校靶，具有通用性强、智能化程度高、效率显著的特点。本技术的技术方案如下：一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，包括安装在机壳内部的光学系统、图像处理单元和惯性测量仪组成；所述惯性测量仪的航向轴方向与光学系统的光轴方向保持一致；所述的光学系统包括聚焦透镜组和在其焦点处设置的图像传感器，图像传感器设置在聚焦透镜组的焦点位置处，图像处理单元对图像传感器的图像进行数据处理。上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，所述的聚焦透镜组包括同轴设置的次镜和主镜，次镜和主镜均为中空结构。上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，次镜前设置有光衰减片。上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，光衰减片和次镜之间加装有光吸收片，光吸收片的口径大于次镜中心通孔的尺寸，小于次镜的尺寸。上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，所述的惯性测量单元为光纤捷联式惯性导航系统，上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，所述的图像传感器为CCD传感器。上述用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪中，校靶仪主机上还设置有显示屏。本技术的有益技术效果如下：1、本技术通过光学系统与惯性测量仪相组合实现了激光测距机轴向的校准，自动测量出当前时刻激光测距机的轴向偏差。这种校靶方法标校精度高，使用方便快捷，克服了传统主观测量存在的判读误差，增加了校靶的自动化程度，不仅适用于飞机（直升机）在维护和装配情况下使用，还可在舰载、机库、强风或狭小而杂乱的工作空间下使用，将操作人员从繁杂而冗长的校靶过程中解放出来。2、本技术在整个校靶过程中只有校靶仪上的自带的高精度惯导存在漂移误差，对于控制在1小时以内的校靶过程来说，惯导漂移较小，而且系统采用CCD图像显示和计算机运算，全程均通过传感器直接检查，避免了人眼判读带来的误差，这就大大提高了校靶系统的精度，设备体积小，重量轻，可手持操作，同时采用模块化设计，维修性好，互换性好，容易拓展到所有武装飞机（直升机）。附图说明图1为本技术校靶仪主机的组成原理示意图；图2为本技术校靶仪光学系统的组成原理图；图3为本技术斜入射光线引起的成像偏差原理示意图；图4为本技术校靶仪中光学系统和惯导组合实现空间姿态参数测量原理图；图5为本技术校靶仪用于激光测距机轴向校准原理图；图6为本技术校靶仪对飞机轴向校准的流程图。附图标记如下：1-光学系统；2-图像处理单元；3-显示屏；4-惯性测量单元；5-机壳；6-镜筒；10-光轴；11-次镜；12-主镜；15-图像传感器；20-主控单元；21-像点；22-聚焦透镜组；50-激光测距机；51-光衰减片；52-光吸收片。具体实施方式如图1和图2所示，校靶系统由校靶仪主机、主控单元20、武器系统转接件、三脚架和连接电缆组成。校靶仪主机包括安装在机壳5内部的光学系统1、图像处理单元2、显示屏3和惯性测量仪4组成；其中惯性测量仪的航向轴方向与光学系统1的光轴方向保持一致。光学系统1包括依次按照光轴10方向同轴设置的次镜11、主镜12和图像传感器15，次镜11和主镜12均为中空结构，空间位置上构成了聚焦透镜组，光学系统安装在镜筒6内。图像传感器15采用CCD对所得图像进行数字化处理，克服了传统主观测量存在的判读误差，提高了校靶精度，也缩短了校靶时间。惯性测量单元4采用市售的光纤捷联式惯性导航系统，基于光纤陀螺原理，体积小、重量轻，以方便手持测量，光纤捷联惯性导航组件由高精度三轴光纤陀螺和加速度计组成，安装在校靶仪主机的基机壳上，与准直光学测量组件轴向平行放置，主要用于实时测量校靶仪主机的姿态角。光纤捷联惯性导航通过测量载体的转动角速率和加速度信息，高速实时计算出载体的航向角、俯仰角、横滚角等数据信息。图像处理单元2对图像传感器的视频数据进行处理和计算，校靶仪主机上安装有一块显示屏3，主要用于控制指令的输入和测量结果的显示，选用8寸液晶显示屏，带触屏功能，用于开机后校靶模式、校靶时间、机型、机号等数据输入和的选择，同时可以显示两惯性导航的测量误差、成像位置和校靶测量结果。主控单元20由工控机、供电电源模块组成，它是系统的运算控制中心，通过接收机载惯导的姿态数据、校靶仪主机的姿态数据以及CCD的空间成像数据进行运算和图像处理，最终计算出带校准轴的轴偏角。图3中，当激光测距机的激光以θ的夹角（近傍轴条件）入射至校靶仪的聚焦透镜组22后，在与图像传感器15距离L的位置成像，由于聚焦透镜组22的焦距为f，则有L=fθ反之，根据L和f也可计算出偏差角θ。如图4所示，本技术校靶仪的方向和角度参照机载导航的姿态定义。其中光轴10的方向与校靶仪惯性测量单元4的航向轴（Y轴）方向一致，激光测距机入射的激光经过聚焦透镜组22后，成像在图像传感器15的像点21上，x轴和z轴代表图像传感器15的像素坐标轴。根据图3原理可知，只要获取像点21在图像传感器的x轴和z轴上的坐标Lx和Lz，以及聚焦透镜组22的焦距f，即可知道基准平面镜的偏差角，从而计算得到被校准轴在X轴和Z轴方向的轴向偏差角θx和θz，并有θx=Lx/fθz=Lz/f而光轴10的方向与校靶仪惯性测量单元4的航向轴（Y轴）方向一致，故计算中将惯性测量单元4的角度参数与光学系统的轴向偏差角相加即可换算为被校准轴的姿态角，其中α表示航向角，β表示俯仰角，γ表示横滚角。假设被校准轴的真实姿态角为Ω（α2，β2，γ2），而校准仪上惯性测量系统获得的角度参数为（α1，β1，γ1），校准仪上轴向偏差角为（θx，θz），则由Ω（α1+θx，β1+θz，γ1）经过简单的坐标变换得可以得到Ω（α2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，其特征在于：包括安装在机壳（5）内部的光学系统（1）、图像处理单元（2）和惯性测量仪（4）；所述惯性测量仪（4）的航向轴方向与光学系统（1）的光轴方向保持一致；所述的光学系统（1）包括聚焦透镜组和在其焦点处设置的图像传感器（15），图像传感器设置在聚焦透镜组的焦点位置处，图像处理单元（2）对图像传感器（15）的图像进行数据处理；所述的聚焦透镜组包括同轴设置的次镜（11）和主镜（12），次镜（11）和主镜（12）均为中空结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，其特征在于：包括安装在机壳（5）内部的光学系统（1）、图像处理单元（2）和惯性测量仪（4）；所述惯性测量仪（4）的航向轴方向与光学系统（1）的光轴方向保持一致；所述的光学系统（1）包括聚焦透镜组和在其焦点处设置的图像传感器（15），图像传感器设置在聚焦透镜组的焦点位置处，图像处理单元（2）对图像传感器（15）的图像进行数据处理；所述的聚焦透镜组包括同轴设置的次镜（11）和主镜（12），次镜（11）和主镜（12）均为中空结构。


2.根据权利要求1所述的用于武装飞机激光测距机光轴的校靶仪，其特征在于：次镜（11）前设置有光衰减片（51）。

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【专利技术属性】
技术研发人员：周士国，冯建新，卿宇，
申请(专利权)人：航天金鹏科技装备北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11