导引头测试点源目标/干扰模拟器控制系统研究

作     者：马逸尘 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：弥谦;武天龙

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：目标/干扰模拟器 可变光阑 黑体 光闸 二轴摆镜 

摘      要：随着现代信息化社会的快速发展,战场环境也愈来愈复杂,为了实现远距离、高精度打击的作战任务,精确制导武器逐渐受到了人们的重视。其中,点源目标/干扰模拟器是一种为红外制导系统提供较为精确模拟目标的红外辐射特性和运动特性的设备,其应用贯穿于导弹研制的全过程,对于精确制导武器具有重要的意义。基于该需求,本文研究设计了一种点源目标/干扰模拟器,其具有实时性强、多通道、分布式控制的优点。其中,光学系统包括红外光学投影系统和光学合成组件。红外光学投影系统负责生成红外目标源和干扰源,此处采用折射式光学系统,其特点是中心无遮拦,视场角大,成像质量比较好。初始选择三片式结构,材料选择硅和锗。分析光学系统的像差,并进行像质评价,优化设计光学系统。光学合成组件负责将红外目标源与干扰源进行合成,使二者同时进入到导引头内。模拟器的控制系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分主要包括可变光阑、黑体、光闸和二轴摆镜。各部分相互配合,改变干扰光斑的位置。其过程为:电机拖动可变光阑实现孔径大小的改变;温控仪控制黑体温度大小;继电器吸合控制光闸开关,实现目标、干扰1和干扰2的快速出现和消失;二轴摆镜的俯仰和水平两轴分别安装电机,电机转动改变角度,最终实现干扰光斑在规定轨迹运动。模拟器控制系统软件部分主要包括本地控制模块设计和远程控制模块设计。本地控制模块指上位机通过HT5001多功能复合采集卡下发指令对下位机进行相应动作的控制;远程控制模块指主控机通过5565型反射内存卡与上位机通讯,进而控制下位机的模块。针对模拟器控制系统设计的软件界面主要包括图像界面和控制界面。图像界面能够实时显示点源目标以及干扰的轨迹;控制界面可以设置下位机相应的参数,即水平轴电机与俯仰轴电机的位置参数、黑体的温度参数、光闸的开关、光阑的孔径大小等。通过控制系统的软件部分的设计,实现了对硬件部分的有效动作控制,同时也实现了对目标源、干扰源的运动及硬件参数的实时监控。最后,为了在实际场景中应用的可靠性,对模拟器分别进行板卡级、实时性和系统级测试,试验结果表明,本文研究的模拟器能够满足导引头的测试需求,可作为红外制导系统及精确制导武器的检测设备进行使用。