[发明专利]一种光信号注入式仿真方法

摘要

一种适用于光电经纬仪的光信号注入式仿真技术。提出了一种分步实施方案，首先根据仿真目标的运动轨迹和经纬仪跟踪性能，计算经纬仪跟踪目标过程中两者间可能的空间映射关系，并用目标模拟器投射相应的目标和场景，经纬仪拍摄后，建立目标和场景图像数据库；其次，仿真测试时，测量、计算经纬仪跟踪轴与目标的空间映射关系及相对运动速度，调用存储的目标场景图像，按照相对速度对图像进行运动模糊效应处理后，同步注入到经纬仪视频采集处理器，实现了经纬仪光信号注入式仿真测试，解决了大口径跟踪式光电经纬仪跟踪系统的仿真测试难题。利用跟踪系统测量目标时刻(TN)与该帧图像采集时刻的时间差，实现光信号注入式仿真技术，该技术同样适用于相似工作原理的电视跟踪系统和红外跟踪系统，如电视制导武器、红外制导武器、机载武器跟踪系统和地面武器跟踪系统。

主权项

一种光信号注入式仿真方法，包括以下步骤：第一步，根据仿真目标的运动轨迹和经纬仪跟踪性能，计算经纬仪跟踪目标过程中两者间可能的空间映射关系，并用目标模拟器投射相应的目标和场景，经纬仪拍摄后，建立目标和场景图像数据库；第二步，仿真测试时，测量、计算经纬仪跟踪轴与目标的空间映射关系及相对运动速度，调用存储的目标场景图像，按照相对速度对图像进行运动模糊效应处理后，同步注入到经纬仪视频处理器，实现了经纬仪光信号注入式仿真；其特征在于：第一步的目标和场景图像数据库系统包括：目标轨迹规划单元(20)、映射关系计算单元(21)、目标模拟器(22)、仿真控制系统(23)、光电经纬仪(24)、图像采集处理单元(25)、图像分类单元(26)、图像数据库系统(27)；所述目标轨迹规划单元(20)计算经纬仪每个测量时刻目标地理坐标系中的空间位置、目标姿态、光学特征和场景特征；所述映射关系计算单元(21)计算经纬仪测量时刻目标与经纬仪跟踪轴的空间映射关系；所述目标模拟器(22)安装固定在多功能可调式平台上，位置和高度可调，俯仰和方位可调，便于调整目标模拟器光轴与光电经纬仪(24)光轴重合；所述仿真控制系统(23)控制目标轨迹规划单元(20)、映射关系计算单元(21)、目标模拟器单元(22)、图像分类单元(26)和图像数据库系统(27)工作；所述光电经纬仪(24)拍摄目标模拟器的图像，输出视频信号到图像采集处理单元(25)；所述图像采集处理单元(25)采集光电经纬仪(24)拍摄目标模拟器的图像，输出到图像分类单元(26)；所述图像分类单元(26)按照目标在地理坐标系中的空间位置，对光电经纬仪(24)拍摄图像进行分类和标记；所述图像数据库系统(27)对图像分类单元(26)分类和标记的图像建立数据库，提高仿真控制系统(23)使用图像的效率；第二步中，光信号注入式仿真系统包括：跟踪轴参数采集单元(30)、目标轨迹规划单元(20)、帧同步信号采集单元(32)、映射关系计算单元(21)、目标场景图像数据库(34)、仿真控制系统(23)、目标场景图像融合单元(36)、一帧视频信号输出单元(37)、图像采集处理单元(25)、经纬仪控制系统(39)和光电经纬仪(24)；所述跟踪轴参数采集单元(30)实时采集经纬仪俯仰角和方位角信息；所述目标轨迹规划单元(20)根据仿真测试要求，实时计算各时刻目标的空间位置、目标姿态、光学特征和场景特征；所述帧同步信号采集单元(32)实时采集经纬仪的摄像系统的帧信号；所述映射关系计算单元(21)根据跟踪轴参数采集单元(30)、目标轨迹规划单元(20)和帧同步信号采集单元(32)的数据计算经纬仪测量时刻(TN)跟踪轴与目标的空间映射关系及相对运动速度；所述仿真控制系统(23)根据映射关系计算单元(21)的计算结果调用目标场景图像数据库(34)相应图像数据，输出到目标场景图像融合单元(36)；所述目标场景图像融合单元(36)对目标场景图像融合后，按照相对速度对图像进行拖尾效应处理后，输出到一帧视频信号输出单元(37)；所述一帧视频信号输出单元(37)用帧同步信号采集单元(32)的数据作时统信号，输出仿真图像到经纬仪的图像采集处理单元(25)；所述图像采集处理单元(25)计算跟踪轴相对目标的空间位置值，给出方位和高低角跟踪误差信号，输出给经纬仪控制系统(39)；所述经纬仪控制系统(39)根据跟踪误差信号控制光电经纬仪(24)跟踪目标；其特征是使用分步实施方法，解决光信号实时注入仿真存在信号延迟的难题。