一种激光探测标定装置及方法

技术领域

本发明涉及光电制导控制技术领域，尤其涉及一种激光探测标定装置及方法。

背景技术

激光制导是由激光束照射目标,激光探测单元利用目标漫反射的激光,捕获跟踪目标。目前，激光探测单元一般使用四象限探测器探测目标方位，四象限探测器将接收的激光信号转变为电信号，由于探测器是象限化的，当目标与接收光学天线的光轴无偏差时，照射到各个象限的辐射通量相等，则各象限输出电流相等，当目标发生偏移时，在各个象限上的辐射通量发生变化，从而导致电流变化，通过对其变化量的计算可以得到角度变化。而由于光学、结构零件的加工及装配精度和电路的噪声等带来的误差，需要通过光学标定消除这些误差。

因此，光学标定是激光半主动激光探测单元生产工艺过程中非常重要的一个调试环节，出厂前每套产品都需要进行光学标定，以保证激光探测单元的测角精度满足要求。

发明内容

本发明提供一种激光探测标定装置，用以解决上述现有技术中的缺陷。

本发明提供一种激光探测标定装置，包括：单轴转台、激光光源、激光探测单元和激光测试仪；

所述单轴转台在两侧分别有固定端和移动端，当所述单轴转台转动时，所述固定端维持不动，所述移动端绕所述单轴转台中心轴转动；

所述激光探测单元安装于所述固定端，所述激光探测单元的接收端朝向所述单轴转台的中心轴；

所述激光光源安装于所述固定端，所述激光光源的发射端朝向所述单轴转台的中心轴；当所述单轴转台处于初始位置时，所述激光探测单元的接收端与所述激光光源的发射端对准；

所述激光测试仪的一端与所述激光光源电连接，另一端与所述激光探测单元电连接，获取所述激光光源的光源信息与所述激光探测单元获取的测试光信息，对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，包括：所述移动端绕所述单轴转台中心轴向所述移动端的一侧转动，单侧转动的角度范围为0°～45°。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，包括：所述激光测试仪与所述单轴转台连接，用于控制所述单轴转台的转动角度和转动方向；

所述激光测试仪还用于设置多个角度序列，依次转动所述单轴转台，并获取不同角度对应的测试光信息。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，包括：

所述移动端包括转动筒和移动梁；所述转动筒可转动的套设于所述移动梁的外侧；所述单轴转台驱动所述移动梁，所述移动梁带动所述转动筒绕所述单轴转台的中心轴转动；

所述激光探测单元安装于所述转动筒的内表面。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，还包括滚转座，所述滚转座位于所述单轴转台的移动端下方，所述滚转座的上端安装有转动轮；

所述转动筒的下端有滚动槽；

所述滚转座的滚动轮与所述转动筒的滚动槽滚动连接。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，还包括:固定装置；

所述转动筒通过所述固定装置固定所述激光探测单元；

所述固定装置为一有凸缘的筒状柱体，所述柱体的外表面与所述转动筒的内表面固定连接，所述凸缘与所述转动筒的外侧端面固定连接。

根据本发明提供的一种激光探测标定装置，所述固定装置还包括螺纹锁紧装置；

所述柱体的外表面与所述转动筒的内表面通过所述螺纹锁紧装置固定连接；所述凸缘表面具有多个均匀的通孔，通过所述螺纹锁紧装置连接所述凸缘与所述转动筒的外侧端面。

本发明还提供一种激光探测标定方法，包括：

设置激光光源的安装位置；

设置激光探测单元的初始位置，将所述激光光源与所述激光探测单元对准；

设置所述激光光源的光源信息

调整所述单轴转台的转动角度；

获取所述单轴转台在不同转动角度下对应的所述激光探测单元获取的测试光信息；

对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述激光探测标定方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述激光探测标定方法的步骤。

本发明提供的激光探测标定装置，包括单轴转台、激光光源、激光探测单元和激光测试仪。该标定装置具有体积小，操作方便，集成度高等优点。实际应用表明，该标定装置显著降低了激光激光探测单元标定的操作难度，缩短了标定时间，去除了人为数据处理过程，具有良好的可靠性及实用性，提高了生产效率。通过控制单轴转台转动相对角度，将转台转动角度与激光探测单元测量角度进行对比，通过数据拟合，提高激光探测单元的测角精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的激光探测标定装置的结构示意图；

图2是本发明提供的激光探测标定装置的控制线路示意图；

图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一个实施例中，如图1-2所示，本发明提供一种激光探测标定装置，包括：单轴转台、激光光源、激光探测单元和激光测试仪；

所述单轴转台在两侧分别有固定端和移动端，当所述单轴转台转动时，所述固定端维持不动，所述移动端绕所述单轴转台中心轴转动；

所述激光探测单元安装于所述固定端，所述激光探测单元的接收端朝向所述单轴转台的中心轴；

所述激光光源安装于所述固定端，所述激光光源的发射端朝向所述单轴转台的中心轴；当所述单轴转台处于初始位置时，所述激光探测单元的接收端与所述激光光源的发射端对准；

所述激光测试仪的一端与所述激光光源电连接，另一端与所述激光探测单元电连接，获取所述激光光源的光源信息与所述激光探测单元获取的测试光信息，对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

在一个实施例中，进一步包括：所述移动端绕所述单轴转台中心轴向所述移动端的一侧转动，单侧转动的角度范围为0°～45°。

在一个实施例中，进一步包括：所述激光测试仪与所述单轴转台连接，用于控制所述单轴转台的转动角度和转动方向；

所述激光测试仪还用于设置多个角度序列，依次转动所述单轴转台，并获取不同角度对应的测试光信息。

在一个实施例中，进一步包括：

所述移动端包括转动筒和移动梁；所述转动筒可转动的套设于所述移动梁的外侧；所述单轴转台驱动所述移动梁，所述移动梁带动所述转动筒绕所述单轴转台的中心轴转动；

所述激光探测单元安装于所述转动筒的内表面。

在一个实施例中，进一步包括滚转座，所述滚转座位于所述单轴转台的移动端下方，所述滚转座的上端安装有转动轮；

所述转动筒的下端有滚动槽；

所述滚转座的滚动轮与所述转动筒的滚动槽滚动连接；通过滚动连接的结构设计，可尽量减小其尺寸和重量，以达到尽量减小各框转动惯量的目的。

在一个实施例中，进一步包括:固定装置；

所述转动筒通过所述固定装置固定所述激光探测单元；

所述固定装置为一有凸缘的筒状柱体，所述柱体的外表面与所述转动筒的内表面固定连接，所述凸缘与所述转动筒的外侧端面固定连接。

可选的，所述固定装置还包括螺纹锁紧装置；

所述柱体的外表面与所述转动筒的内表面通过所述螺纹锁紧装置固定连接；所述凸缘表面具有多个均匀的通孔，通过所述螺纹锁紧装置连接所述凸缘与所述转动筒的外侧端面。

具体的，通过控制单轴转台转动移动端与相对角度，将转台转动角度与激光探测单元测量角度进行对比，通过数据拟合，提高激光探测单元的测角精度；

具体的，所示本发明的固定装置为一个可以实现激光探测单元滚转的工装，考虑负载尺寸、转动惯量、滚转误差等因素；包括：

将激光探测单元安装在所述固定装置的内表面上，沿轴向方向上推入到所述转动筒中，为了减小摩擦力并提高定位重复性，通过所述固定装置上的法兰端面将整体固定装置在轴向方向进行定位，同时，在转动筒和激光探测单元的固定装置接触位置上设置了多个定位靠块，用于限制所述转动筒绕自身的旋转角度；若激光探测单元需要旋转90°位置时，将激光探测单元工装旋转至两靠块接触面贴合，并拧紧锁紧旋钮即可。

所述定位靠块采用不锈钢并经过淬火处理，安装之前进行研磨并由装调和测试以保证定位精度，靠块安装后配打销钉以保证重复定位精度。通过旋转工装90°可以实现激光探测单元方位轴和俯仰轴的切换，从而在单轴转台上可以实现激光探测单元对入射光方向角和俯仰角的光学标定。

可选的，转台选用位置精度转台，其定位精度在40″以内，激光探测单元测角精度为0.1°。

在一个实施例中，通过如图2所示的转台控制控制系统实现对本发明所述装置的参数控制，主要包括数字校正函数、电机特性函数、驱动器电流环校正函数、数字速率闭环控制等；相应的激光测试仪包括实时内核模块，具体包括速率控制和电流控制，控制所述单轴转台的旋转角度；

可选的，数字校正函数采用经典的PID控制算法，当转台控制命令发出后，传递至位置闭环，实现速率控制及电流控制，最终达到指定位置；位置指令发生器可根据不同的工作模式以及不同工作参数生成响应的位置增量指令和速度指令。

优选的，为实现激光探测单元接收激光能量不同状态的标定，其主要要求激光光源具有良好的均匀性、稳定性，及高动态范围。为保证激光探测单元标定的精度，选用均匀性大于85％的激光光源，其单次连续工作时间不小于4小时，在5000万次脉冲周期内能量变化不超过1％。且具有0dB～70dB的能量变化范围，可以模拟激光探测单元8Km～50m的全飞行过程接收激光回波能量变化；

进一步，所述激光测试仪的系统中集成了转台及激光探测单元的供电及通讯控制线路，主要包括10路数字电源，10路CAN通讯，2路RS422通讯。

本发明的还提供一种基于单轴转台及直射式激光光源的激光探测标定方法，如下：

a)设置单轴转台和激光光源；

b)将激光探测单元安装于单轴转台的运动端，激光目标模拟器安装于单轴转台固定平台，激光光源出光，进行参数标定；

c)将转台调整至零位,保证激光探测单元测试位方向框架角在合理范围内，否则调整单轴转台，直至激光探测单元与所述激光光源对准；

d)调整所述单轴转台的转动角度，调整激光光源进入移动端的入射角和俯仰角；

e)开始对设定激光方向和角度的参数标定

f)旋转激光探测单元，进行另一个方向和角度的标定；

g)选用不同频率的激光光源，重复c-f的步骤，进行光学标定。

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(CommunicationsInterface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行上述的激光探测标定方法，该方法包括：设置激光光源的安装位置；设置激光探测单元的初始位置，将所述激光光源与所述激光探测单元对准；设置所述激光光源的光源信息；调整所述单轴转台的转动角度；获取所述单轴转台在不同转动角度下对应的所述激光探测单元获取的测试光信息；对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的激光探测标定方法，该方法包括：设置激光光源的安装位置；设置激光探测单元的初始位置，将所述激光光源与所述激光探测单元对准；设置所述激光光源的光源信息；调整所述单轴转台的转动角度；获取所述单轴转台在不同转动角度下对应的所述激光探测单元获取的测试光信息；对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的激光探测标定方法，该方法包括：设置激光光源的安装位置；设置激光探测单元的初始位置，将所述激光光源与所述激光探测单元对准；设置所述激光光源的光源信息；调整所述单轴转台的转动角度；获取所述单轴转台在不同转动角度下对应的所述激光探测单元获取的测试光信息；对比所述光源信息和所述测试光信息对所述激光探测单元进行标定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。