本發(fā)明屬于高超聲速目標(biāo)探測，具體涉及一種用于縮比試驗場景的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、高超聲速目標(biāo)一般是指以高超聲速飛行技術(shù)為基礎(chǔ)、飛行速度超過5倍聲速的運動目標(biāo)。從高超聲速目標(biāo)的特點可以看出，其難以防御主要體現(xiàn)在探測難和識別難。面向當(dāng)前高超聲速目標(biāo)的探測和識別應(yīng)用背景以及技術(shù)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有地基預(yù)警系統(tǒng)難以滿足快速變焦穩(wěn)像指向的探測和識別需求，急需開展高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備研究。

2、高速運動模擬裝置是一種能夠模擬目標(biāo)執(zhí)行高速運動的設(shè)備。其關(guān)鍵技術(shù)在于如何使目標(biāo)執(zhí)行器按照預(yù)設(shè)的軌跡進行高精度的高速運動，在科研、工程、研發(fā)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。高速運動模擬裝置可用于各種高速運動場景，對系統(tǒng)進行測試、評估和改進，在提高系統(tǒng)綜合性能、減少系統(tǒng)實物試驗次數(shù)、縮短研制周期、節(jié)省研制經(jīng)費等方面發(fā)揮著重要作用，為訓(xùn)練和系統(tǒng)研制提供有力支撐，為系統(tǒng)的研制與性能的提高提供了安全、經(jīng)濟的手段。

3、面向高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備的發(fā)展需求，高超聲速目標(biāo)試驗場景復(fù)雜、試驗成本高，在高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備研制與試驗階段，使用高超聲速運動模擬裝置輔助試驗與驗證是十分必要的。然而，傳統(tǒng)的目標(biāo)運動模擬裝置通常使用剛性連接桿來驅(qū)動目標(biāo)執(zhí)行器，但這種方式存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、中間過渡環(huán)節(jié)多、難以精確控制及模擬速度有限等問題。因此，針對高超聲速目標(biāo)探測技術(shù)研究需求，需要研制新型的高速運動模擬裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)運動模擬裝置結(jié)構(gòu)、使用流程的簡化及控制難度的降低；此外，高超聲速目標(biāo)是指飛行速度超過5倍音速的運動目標(biāo)，飛行速度高于1700m/s，因此要提高模擬目標(biāo)的運動速度，實現(xiàn)高超聲速目標(biāo)高速飛行條件下的運動狀態(tài)模擬，為高超聲速目標(biāo)探測技術(shù)的研究提供設(shè)備支撐。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于縮比試驗場景的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置設(shè)計方法，使用激光設(shè)備、轉(zhuǎn)鏡系統(tǒng)以及幕布，通過目標(biāo)模擬裝置轉(zhuǎn)鏡參數(shù)設(shè)計、激光器參數(shù)設(shè)計及模擬目標(biāo)形狀設(shè)計，將目標(biāo)形狀高速投影至幕布上，產(chǎn)生序列化目標(biāo)運動軌跡，實現(xiàn)高超聲速運動目標(biāo)高速飛行條件下的運動狀態(tài)模擬。本發(fā)明提出的模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用流程簡化、控制難度低、試驗成本低、具有靈活性和可定制性，可以精確地模擬出高超聲速目標(biāo)的運動狀態(tài)，從而提升超高速目標(biāo)的測試效率與準(zhǔn)確性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、步驟1：模擬裝置轉(zhuǎn)鏡參數(shù)設(shè)計；

4、根據(jù)模擬目標(biāo)速度指標(biāo)要求，進行轉(zhuǎn)鏡參數(shù)設(shè)計；當(dāng)模擬目標(biāo)速度指標(biāo)為v時，投影到屏幕上的圖像的運動速度：

5、v＝ωr＝2πrf?(1)

6、其中，ω表示轉(zhuǎn)鏡角速度，r為激光光源與轉(zhuǎn)鏡之間的激光傳輸距離，f表示轉(zhuǎn)鏡頻率；

7、步驟2：模擬裝置激光器參數(shù)設(shè)計；

8、激光器束散角為θ，經(jīng)過距離為r的傳輸路徑之后，到達模擬目標(biāo)接收幕布上，形成口徑為d的模擬目標(biāo)；

9、其中，激光光源束散角為：

10、

11、步驟3：模擬目標(biāo)形狀設(shè)計；

12、在激光設(shè)備前安裝掩膜板，以實現(xiàn)模擬目標(biāo)和真實目標(biāo)形狀的高相似度；

13、步驟4：設(shè)備調(diào)試；

14、對由轉(zhuǎn)速為ω、頻率為f的轉(zhuǎn)鏡，與束散角為θ的激光光源，及距離為r的幕布組成的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置進行調(diào)試，以實現(xiàn)口徑為d、飛行線速度為v的運動目標(biāo)模擬。

15、本發(fā)明的有益效果如下：

16、本發(fā)明公開的用于縮比試驗場景下的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置設(shè)計方法，使用激光設(shè)備、轉(zhuǎn)鏡系統(tǒng)以及幕布，通過模擬裝置轉(zhuǎn)鏡參數(shù)設(shè)計、模擬裝置激光器參數(shù)設(shè)計及模擬目標(biāo)形狀設(shè)計，實現(xiàn)高超聲速運動目標(biāo)高速飛行條件下的運動狀態(tài)模擬。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用流程簡化、控制難度低且試驗成本低，可以精確地模擬出目標(biāo)的運動狀態(tài)，使得高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備在測試階段就能充分暴露潛在問題，從而提升超高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備的測試效率與準(zhǔn)確性；高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置還具有靈活性和可定制性，通過轉(zhuǎn)鏡參數(shù)、激光器參數(shù)、模擬目標(biāo)形狀及各部件之間距離的調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)模擬目標(biāo)形狀與飛行速度調(diào)節(jié)，以模擬出多種應(yīng)用場景下的高超聲速目標(biāo)運動狀態(tài)，為高超聲速目標(biāo)探測設(shè)備的發(fā)展提供有力支撐。

技術(shù)特征：

1.一種用于縮比試驗場景的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于縮比試驗場景的高超聲速運動目標(biāo)模擬裝置設(shè)計方法，使用激光設(shè)備、轉(zhuǎn)鏡系統(tǒng)以及幕布，通過目標(biāo)模擬裝置轉(zhuǎn)鏡參數(shù)設(shè)計、激光器參數(shù)設(shè)計及模擬目標(biāo)形狀設(shè)計，將目標(biāo)形狀高速投影至幕布上，產(chǎn)生序列化目標(biāo)運動軌跡，實現(xiàn)高超聲速運動目標(biāo)高速飛行條件下的運動狀態(tài)模擬。本發(fā)明提出的模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用流程簡化、控制難度低、試驗成本低、具有靈活性和可定制性，可以精確地模擬出高超聲速目標(biāo)的運動狀態(tài)，從而提升超高速目標(biāo)的測試效率與準(zhǔn)確性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：寧妍,劉明鋒,劉強輝,高登巍,馬清華,聶卉,張夢典,周易成,劉奎,王智毅
受保護的技術(shù)使用者：西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19