光学测距器光环形成及其改进

　　0　引　言

　　不能迅速准确地获取目标距离是限制火控系统效能的主要因素之一,光学测距器为这一难题的解决提供了新的方法。光学测距器具有结构简单、使用可靠,不易被敌方发现的优点,在现代先进飞机上仍然被采用。而目前使用的光学测距器,其测距光环仍采用断续式光环,有的虽采用连续式光环,但其解算装置仍然是机电模拟解算[1,2]。由于光环的形成和解算装置的性能对命中精度有直接的影响,为了提高火控系统的各项性能指标,本文对传统光学测距器作了两方面的改进: (1)设计了数字解算装置; (2)采用步进电机伺服系统。

　　1　光学测距原理

　　光学测距采用外基线原理[2]。如图1所示,将目标翼展L作为测距基线,目标进入角为q,视角为φ。故有:

　　对于一定目标来说,其翼展已知,由射手人工装订。那么,一定的目标视角反映了目标距离。光学测距器通过测量目标视角来测得目标距离,又通过测距光环来测量目标视角。如图2所示,将一个直径可变的光环放在物镜O′的焦平面处,光环成像于EF,通过反光玻璃可看到无穷远处的光环虚像AB。当操纵光环正好包住目标时,光环直径角与目标视角相等,故光环半径反映了目标视角φ。由光学成像的几何知识可知,将公式(1)代入,可得:r≈Lf2DM×cosq。从而,当已知目标翼展并用光环包好目标时,光环半径就确定了,根据该式就可以解算目标距离。

　　2　光学测距器光环的形成

　　光学测距器的光环形式有两种,测距光环形成方式不同,其解算装置也不同[1]。

　　(1)断续式光环是光环通过环板机构后形成的。环板机构由三块环板组成,采用机械模拟装置来解算。

　　(2)连续式光环是一个有环型缺口的光棒和漏斗型反射镜形成的连续封闭的圆或者通过阴极射线管产生。其解算装置相应的是机械模拟解算或数字解算。

　　在光学测距中,断续式光环不易准确包住目标翼展边缘,产生了测距误差。而由光棒和反射镜形成的连续式光环,其解算装置是机械模拟解算,精度低,结构复杂,同样产生测距误差。基于这两方面的缺陷,本文提出了一种由光棒和反射镜形成连续式光环采用数字解算装置的改进光学测距系统。

　　3　改进光学测距系统的设计及工作原理

　　由于光学测距器一般是作为参数测量系统的子系统,因此其功能相对比较独立,故选用8031的单片机控制方式。本系统采用机、电结合的控制方案,其基本思想是以8031单片机为核心,以步进电机为控制部件,集检测、A/D转换、控制卡为一体的智能化高精度控制系统。程序设计语言选用执行效率比C语言高的汇编语言[3]。