[发明专利]一种基于可见光目标模拟器的真实目标景象模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于可见光目标模拟器的真实目标景象模拟系统，能够对空间环境及空间目标进行模拟和仿真，并可以动态输出，属于目标特性与探测技术领域。

背景技术

目前空间目标模拟主要是基于屏幕显示的空间目标影像模拟，或者使用计算机输入二维图像，使用光学准直投影系统输出。

使用胶片投影的原理，产生空间目标模拟图像的系统，其装置由计算机图像生成系统、胶片图像源系统、光学耦合系统、主控计算机、控制系统及二轴转台等部分组成。这种方法使用模拟信号作为影像输入，受限于胶片提供的图像信息无法动态的输出，无法实现在线编程与动态响应，空间目标模拟能力相对较弱。

基于大屏幕的可见光目标模拟系统是在电视制导武器半实物仿真系统中利用视景仿真软件Vega和MFC实现视景生成，并将其使用大屏幕进行输出。该方法使用大屏幕作为图像输出端，探测系统直接对大屏幕结果进行成像。探测系统容易受杂散光的影响，不利于成像系统识别与检测能力的测试；探测系统曝光时间与屏幕刷新频率无法实现同步，影响成像的真实性；探测系统与屏幕的角度对准关系的标定较为复杂，不利于验证有导航控制精度要求的试验系统的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术仿真影像无法动态输出以及成像效果差的缺点，提供一种基于可见光目标模拟器的真实目标景象模拟系统，达到仿真影像动态输出并提高仿真真实度的优点。

本发明的技术解决方案是：一种基于可见光目标模拟器的真实目标景象模拟系统，包括图像仿真机和可见光目标模拟器，其中图像仿真机包括：数据通信模块、数据转换模块、图像仿真模块；可见光目标模拟器包括：DMD（Digital Micro Mirror Device，数字微镜元件）驱动控制系统、DMD显示系统、投影光学系统和通光量控制系统；

数据通信模块，实时响应半实物仿真网络传送来的坐标和时间参数，所述坐标和时间参数包括时间信息和探测器、目标位置和姿态参数，将所述时间和坐标参数传送给数据转换模块；实时接收图像仿真模块的图像仿真结果，并将所述图像仿真结果送至可见光目标模拟器的DMD驱动控制系统；

数据转换模块，将数据通信模块传递的时间和坐标参数转换成目标相对探测器的位置、姿态参数；太阳相对探测器的位置参数，地球相对探测器的位置参数，从而得到符合图像仿真的坐标位置信息，并所述的坐标位置信息传递给图像仿真模块；

图像仿真模块，利用目标的三维模型，对数据转换模块传来的坐标位置信息进行三维场景建模仿真，得到三维场景，然后通过OpenGL（Open Graphic Library，开放性图形库）虚拟绘制并驱动GPU（Graphic Processing Uni，图像处理器）完成三维场景的二维投影，从而得到图像仿真结果，并将图像仿真结果送至数据转换模块；

DMD驱动控制系统，对数据通信模块传来的图像仿真结果进行解码、缓存，根据外同步信号要求，调用缓存的图像仿真数据驱动DMD显示系统；

DMD显示系统，根据DMD驱动控制系统传来的图像仿真数据，利用数字微镜阵列，反射投影光学系统的照射光线，生成数字投影图像；

投影光学系统，根据通光量控制系统输出控制光源的通光量，使光源出射光线经准直后照射到DMD显示系统上，生成数字投影图像，再经放大光学系统投影在透射屏上，最后再经过投影光学镜头将图像投射到探测系统上；

通光量控制系统，用于调节投影光学系统光源的通光量。

所述通光量控制系统包括：调光片位置传感器、衰减片、步进电机、单片机、步进电机驱动模块。外部操控通过422串口下发通光量大小调节命令，单片机接收到调节命令后，根据通光量大小要求，生成步进电机控制指令。单片机发出步进脉冲及换向脉冲通过步进电机驱动模块控制步进电机带动衰减片转动寻找零位然后控制衰减片转到要求位置，从而调节光源的通光量。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明图像仿真模块采用基于OpenGL加速方式，解决了可见光目标成像仿真运算量大、计算速度慢的问题，满足了半实物仿真试验的实时性要求。

（2）本发明通光量控制系统实现大范围，高精度照度调节。可见光目标模拟器要实现光照度1.01×10^-8lx～2000lx的变化，工作照度的变化率是1012倍，本发明采用高、低两个光源与调光系统解决此问题。