一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统和方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统和方法


[0001]本专利技术属跟踪雷达测试
，具体涉及一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统和方法
。

技术介绍

[0002]跟踪雷达是一种测量目标在空间中位置的测量装置，通过向目标发射电磁波并接收回波获取跟踪天线指向方向和目标位置偏差，伺服系统根据偏差对目标在空间位置进行滤波推测并驱动天线始终指向目标
。
跟踪雷达由于其精度高，测量距离远，常被用于军事领域
。
[0003]伺服系统跟踪性能直接影响跟踪雷达测量精度
。
伺服跟踪精度主要与两个方面相关：一方面与伺服系统设计相关，伺服系统常被设计成二阶或高阶无静差系统，且具有高动态响应能力；另一个方面与伺服跟踪滤波算法有关，好的算法能够准确预测目标空间位置并具有一定抗干扰能力
。
伺服跟踪性能测试系统不仅可以用来对伺服跟踪性能进行评估，还可以帮助实现跟踪算法优化，常用测试方法有两种：
[0004]一种是实物测试方法，使用飞行器
(
飞机或无人机
)
携带高精度定位和授时装置
(
如
GPS、
北斗
)
，按照设定的航线和速度进行飞行，跟踪雷达实时跟踪飞行器并按照地面授时装置将跟踪结果数据加上时戳，试验结束后进行数据对比分析得出跟踪误差
。
该种方法能够直观的测出跟踪雷达的跟踪误差，但具有以下局限性：此种方法测出的误差是跟踪雷达系统误差，无法直观的表现出伺服系统的跟踪误差；此种方法成本高，不适合日常测试，尤其不适合算法优化测试；受飞行器性能制约，此种方法无法完全测试高速度
、
高机动
、
低飞行高度的航路
。
[0005]第二种方法是模拟测试法，使用中频信号模拟器根据用户事先设计好的航路，结合当前跟踪天线方位俯仰轴角度信息，计算出中频模拟信号并输入跟踪雷达接收机，模拟雷达接收到的目标回波信号，从而使跟踪雷达完成对模拟目标的跟踪
。
该种方法能够间接的测出跟踪雷达的跟踪误差，但是存在以下局限性：此种方法和实物测试方法一样，无法直观的表现出伺服系统的跟踪误差；测得的误差叠加了中频信号模拟器的设备误差
。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统和方法
。
包括测试系统控制计算机
、
两轴伺服转台
、
激光器
、
图像采集和处理模块
、
投影幕布，首先用户在测试系统控制计算机上输入模拟目标的运动轨迹以及目标速度等参数，测试系统控制计算机据此实时计算两轴伺服转台的运动角度，使激光器在幕布上投射出符合目标空间位置信息的光斑，安装在被测跟踪雷达上的图像采集和处理模块实时对拍摄的光斑图像进行分析，计算出光斑相对于图像中心的误差作为跟踪误差送跟踪雷达伺服系统，最后测试系统控制计算机对跟踪误差进行分析并输出相关数据
。
本专利技术实现简单且成本低，能够快速评定跟踪雷达伺服系统跟踪性能，还有助于开发人员进行跟踪算法开发
。
[0007]一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统，其特征在于：包括测试系统控制计算机
、
两轴伺服转台
、
激光器
、
图像采集和处理模块
、
投影幕布；所述的两轴伺服转台根据指令进行方位和俯仰运动，同时收集相关角度数据发送至测试系统控制计算机；所述的激光器安装在两轴伺服转台上，伺服转台带动激光器投射光斑到投影幕布上；所述的图像采集和处理模块安装在被测跟踪雷达俯仰轴上，图像采集镜头和跟踪雷达天线电轴方向平行，图像采集和处理模块拍摄光斑图像并对图像进行分析，将分析结果发送给跟踪雷达伺服控制器；所述的投影幕布安装在跟踪雷达和激光器之间；所述的测试系统控制计算机根据用户输入参数进行系统参数解算并控制所有设备工作，结合跟踪雷达伺服控制器传来的目标空间信息计算跟踪误差，完成跟踪性能指标测试
。
[0008]本专利技术还提供一种基于以上所述的基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统的测试方法，其特征在于步骤如下：
[0009]步骤1：用户在测试系统控制计算机上输入模拟目标的运动轨迹以及目标速度等参数；
[0010]步骤2：测试系统控制计算机根据用户输入的参数计算当前运动目标在空间中的坐标，根据被跟踪雷达
、
投影幕布和模拟目标之间空间关系计算出光斑在幕布中的位置；
[0011]步骤3：测试系统控制计算机根据光斑位置和激光器安装位置之间的空间关系，计算出两轴伺服转台的方位和俯仰角；
[0012]步骤4：测试系统控制计算机控制调整两轴伺服转台的方位和俯仰角使光斑投射到幕布中相应位置，同时向跟踪雷达伺服控制器发送当前模拟目标距离雷达的距离；
[0013]步骤5：安装在被测跟踪雷达俯仰轴上的图像采集和处理模块实时对拍摄的光斑图像进行分析，结合自身镜头焦距换算出光斑相对于图像中心的误差，同时进行坐标平移计算出模拟目标相对于雷达天线中心的方位和俯仰误差；
[0014]步骤6：跟踪雷达伺服控制器根据收到的目标方位俯仰误差和距离，结合自身控制算法对目标进行滤波外推，并控制天线始终指向目标；
[0015]步骤7：测试系统控制计算机向所有设备发送统一的时统脉冲，在脉冲上升沿，两轴伺服转台进行当前方位俯仰轴角度数据采集，图像采集和处理模块完成一帧图像采集，跟踪雷达伺服控制器完成当前方位俯仰角度采集和目标坐标计算，测试系统控制计算机在一个时统周期内接收所有数据并计算得到跟踪误差，完成跟踪性能指标测试
。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1、
针对伺服系统跟踪性能测试进行系统和方法设计，能够直观的测量出伺服系统的跟踪效果，与雷达中其他系统相互隔离，方便用户对伺服系统进评估和改进设计；
[0018]2、
用户可以根据需要对模拟目标的运动参数进行设置，可以模拟各种跟踪对象，尤其是高机动性目标，对于跟踪雷达性能调试有较大帮助；
[0019]3、
由于使用激光作为媒介模拟目标空间运动，相对于使用真实飞行器进行测试操作简单且费用较低，有助于在产品开发阶段进行反复测试；
[0020]4、
本专利技术为伺服跟踪性能调试提供了一种模拟测试的方法，通过模拟测试可以为实物测试提供一套基本的伺服控制参数和算法
。
一方面有助于快速评定伺服系统跟踪性能，另一方面有助于帮助开发人员进行跟踪算法开发
。
[0021]5、
本专利技术实现简单，能够大大提高跟踪雷达伺服跟踪性能测试工作效率，减少外
场试验等开发成本
。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统，其特征在于：包括测试系统控制计算机
、
两轴伺服转台
、
激光器
、
图像采集和处理模块
、
投影幕布；所述的两轴伺服转台根据指令进行方位和俯仰运动，同时收集相关角度数据发送至测试系统控制计算机；所述的激光器安装在两轴伺服转台上，伺服转台带动激光器投射光斑到投影幕布上；所述的图像采集和处理模块安装在被测跟踪雷达俯仰轴上，图像采集镜头和跟踪雷达天线电轴方向平行，图像采集和处理模块拍摄光斑图像并对图像进行分析，将分析结果发送给跟踪雷达伺服控制器；所述的投影幕布安装在跟踪雷达和激光器之间；所述的测试系统控制计算机根据用户输入参数进行系统参数解算并控制所有设备工作，结合跟踪雷达伺服控制器传来的目标空间信息计算跟踪误差，完成跟踪性能指标测试
。2.
一种基于权利要求1所述的基于激光的跟踪雷达伺服跟踪性能测试系统的测试方法，其特征在于步骤如下：步骤1：用户在测试系统控制计算机上输入包括模拟目标的运动轨迹以及目标速度在内的参数；步骤2：测试系统控制计算机根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞华，吴德军，王志宏，汪湛，夏爽，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：