[发明专利]一种超高速运动目标姿态测量系统及方法

说明书

本发明公开的一种超高速运动目标姿态测量系统及方法，属于超高速目标成像及姿态解算技术领域。本发明公开的一种超高速运动目标姿态测量系统包括菲涅尔折反式匀光照明一级子系统、系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统、高速数据处理一级子系统、同步控制器、网靶触发器、电源、反射屏及超高速运动目标；菲涅尔折反式匀光照明一级子系统用于对超高速运动目标探测视场内的均匀光照明；系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统用于对超高速运动目标的高清晰成像。本发明还公开基于所述的一种超高速运动目标姿态测量系统实现的一种超高速运动目标姿态测量方法。本发明能够实现对超高速运动目标姿态的高精度测量。

技术领域

本发明属于超高速目标成像及姿态解算技术领域，特别涉及一种超高速运动目标姿态测量系统及方法。

背景技术

超高速运动目标姿态测量技术是传统成像跟踪技术与现代激光照射技术相结合的产物，是一种用于从低速到高速再到超高速运动目标的姿态测量系统技术。现代武器装备发展迅速，不断向超高速、远距离、高精度打击方向发展，如超高速动能弹动能大、运行速度快，速度可达几马赫甚至十几马赫，成像困难；弹丸出膛后弹托分离姿态及稳定性会严重影响武器系统的打击精度，降低武器系统的综合性能，因此，在线测量超高速动能弹弹托分离姿态为超高速动能弹轨迹预测、弹丸形状设计、弹丸发射技术等提供参考，对提高武器系统综合性能至关重要。

运动目标姿态测量的传统方式主要是利用目标自身携带的传感器监测目标瞬时运行状态，进而解算目标运动姿态，如清华大学的CN200410004660.3号专利“一种载体姿态测量方法及其系统”提出一种载体姿态测量方法和系统，该系统利用三轴加速度传感器、三轴磁强计和三轴速率陀螺分别测量重力加速度、地磁感应强度和载体运动角速度在载体坐标系三轴上的分量，但该系统工作时必须在运动载体上布置多传感器，属于主动式测量，不满足自身不能携带测量装置的超高速飞行目标姿态测量需求。基于此原理的还有中国工程物理研究院总体工程研究所的CN201520355621.1号专利“Stewart平台姿态测量装置”，以及中煤科工集团西安研究院有限公司和北京航空航天大学的CN201310562331.X号专利“井下钻机姿态测量仪及其测量方法”，它们均采用多传感器主动式测量的方式测量载体或目标姿态，必须在运动载体上挂载多传感器。因此，提出采用正交式成像技术，从不同方向测量超高速运动目标姿态，为解析超高速运动目标飞行轨迹提供支持；采用菲涅尔折反式激光匀光照明技术，提高高速摄像仪视场内均匀光照度，保证高速摄像仪曝光质量良好；采用系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像技术，克服超高速运动目标前后晃动造成的图像模糊现象，提高高速摄像仪的成像清晰度，为高精度超高速运动目标姿态测量提供支持。

发明内容

本发明公开的一种超高速运动目标姿态测量系统及方法，要解决的技术问题是在目标超高速运动的条件下，实现对超高速运动目标姿态的高精度测量。

所述的超高速运动指目标运行速度为5马赫至10马赫。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种超高速运动目标姿态测量系统，包括菲涅尔折反式匀光照明一级子系统、系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统、高速数据处理一级子系统、同步控制器、网靶触发器、电源、反射屏及超高速运动目标。所述的菲涅尔折反式匀光照明一级子系统用于对超高速运动目标探测视场内的均匀光照明。所述的系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统用于对超高速运动目标的高清晰成像。网靶触发器用于检测超高速运行目标，产生起始触发信号。同步控制器用于接收网靶触发器提供的触发信号，产生脉冲信号，分别提供给菲涅尔折反式匀光照明一级子系统、系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统以及高速数据处理一级子系统，触发菲涅尔折反式匀光照明一级子系统、系数优化的三次相位掩膜板大景深光学成像一级子系统、高速数据处理一级子系统工作。反射屏用于反射菲涅尔折反式匀光照明一级子系统产生的均匀光，增加光照度。电源用于提供能量。