[发明专利]一种测试光纤陀螺去耦系数的设备及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试光纤陀螺去耦系数的设备及动态测试方法，具体为一种 通过高速图像采集，图像运动目标识别，目标跟踪来测试光纤陀螺去耦系数 的设备及测试方法。

背景技术

光纤陀螺是一种惯性导航系统的核心器件，决定了惯性系统的工作精 度。随着科学技术的进步，低成本、小体积、低功耗的光纤陀螺已广泛应用 于微型系统及战术武器的制导系统中，是重要的低精度角速度传感器。

传统的方法是使用刻度尺手工测量光纤陀螺闭环前后转动的的位移值， 去耦精度等于光纤陀螺闭环前后位移值的比值。传统的光纤陀螺去耦系数测 量方法测量精度差，是一种静态近似测量方法，不能测量出光纤陀螺工作过 程中的瞬时去耦精度。因此，十分有必要提出一种新的测量方法和测量手段。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：提供一种动态测试光纤陀螺去耦系数的 设备及测试方法，以解决背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种测试光纤陀螺去耦系数的设备，包括：激光器、测试装置、转台运 动采集卡、485接口、数据分析系统、图像采集卡、高速摄像机、投影屏幕， 所述的测试装置通过转台运动采集卡、485接口连接数据分析系统，数据分析 系统连接图像采集卡，图像采集卡连接高速摄像机。

在本发明中，所述的激光器的作用是产生激光小亮斑，系统通过该亮斑 来测量被测光纤陀螺的运动运动状态和运动轨迹，利用激光发射装置发出单 色激光形成室内模拟目标，用来检测光纤陀螺的性能。激光具有很强的方向 性，其发散角很小，在室内几米距离内可以忽略不计，即可用来替代平行光 管发出的平行光。同时作为一种单色光，采用激光器可以通过光谱滤波与复 杂的实验室背景有效地区别开来，提高激光斑点的位置测量精度。

在本发明中，所述的高速摄像机的功能是实时获取屏幕上光斑的运动参 数及运动轨迹，采用高速工业CCD摄像机技术。

在本发明中，所述的图像采集卡的作用是对来自高速摄像机的图像进行 A/D采集，使获取的图像转换为计算机可处理和存贮的数字图像。

在本发明中，所述的485接口完成光纤陀螺信号采集和传输，在高精密 伺服转台上安装两个光纤陀螺，分别用来获取伺服转台的方位和俯仰信息。 该部分硬件主要包括两部分，即①光纤陀螺信号的采集与发送、②接收光纤 陀螺数据的PCI卡。

在本发明中，所述的数据分析系统模块：实现人机交互界面，对系统各 模块进行工作模式的设置；实时接收到测试系统前端送来的高速数据后，首 先完成高速接收和实时记录，然后基于记录的数据，实现光纤陀螺去耦指标 的测量与分析。

一种测试光纤陀螺去耦系数的方法，激光器发射出的激光照射到被测设 备后产生反射，反射光在幕布上形成极小圆斑，高速摄像机实时获取光斑在 幕布上的运动轨迹图像，并将图像传输到计算机数据分析系统；当被测设备 在方位、俯仰轴产生运动时，光斑在幕布上形成与被测设备运动参数及运动 精度相对应的运动轨迹，计算机分析系统通过对获取的高速图像序列中的光 斑进行分割、识别和跟踪，在时间方向上对圆斑的运动曲线进行拟合，然后 基于拟合曲线计算出运动信息。结合转台运动信息，计算出各种待测光纤陀 螺的性能参数。

(1)光斑目标自动识别与连续跟踪

基于本项目的设计原理和设计思想，我们设计了如下所示的光斑目标自 动识别与跟踪技术方案：

含光斑的CCD图像-----图像预处理----图像分割---象素聚类---目标识别---目标 跟踪----轨迹拟合---光斑运动轨迹曲线

(2)图像预处理

图像预处理模块的功能是对所获取的红外图像进行图像增强处理，达到 抑制噪声，增强目标的目的，便于后续的图像分割处理，为了保证处理的实 时性，算法应简单高效，因此，这里拟采用“+”形中值滤波方法。