本發(fā)明屬于激光測量，特別是涉及一種機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)及其測試方法。

背景技術(shù)：

1、在機(jī)載吊艙激光測試的實(shí)驗中，通常以實(shí)際地面物體為目標(biāo)，通過激光往返時間來計算目標(biāo)距離，這種方式很受場地、環(huán)境和距離標(biāo)定精度的限制。為了提高機(jī)載吊艙激光測試的便捷性、檢測效率、檢測精度，開展小型化、大量程、高精度的激光模擬測試設(shè)備是目前提升機(jī)載吊艙激光測距性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)及其測試方法，能夠代替真實(shí)設(shè)定目標(biāo)和真實(shí)場景下激光測距的過程，便于虛擬實(shí)驗環(huán)境和測試。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，包括：

4、光學(xué)系統(tǒng)單元，用于實(shí)現(xiàn)激光匯聚、光路模擬、激光分束和激光準(zhǔn)直輸出；

5、測量系統(tǒng)單元，用于實(shí)現(xiàn)激光脈沖信號頻率和脈沖寬度測量、激光能量處理及顯示；

6、軟件單元，采用rt－thread實(shí)時操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)脈沖參數(shù)測算、能量值計算、顯示驅(qū)動及網(wǎng)絡(luò)通訊；

7、人機(jī)界面單元，用于功能選擇與用戶操作。

8、其中，所述光學(xué)系統(tǒng)單元包括入射初射準(zhǔn)直器、分束器、可調(diào)衰減器、光纖環(huán)、外部光纖接口、能量傳感器和出射準(zhǔn)直器；其中：

9、入射初射準(zhǔn)直器，用于接收被測對象發(fā)射的激光脈沖并將其匯聚后傳導(dǎo)至光纖分束器；

10、分束器，用于將輸入激光脈沖一分為二，一路經(jīng)過可調(diào)衰減器后進(jìn)入光纖環(huán)，另一路輸出到光電探測器；

11、可調(diào)衰減器，用于調(diào)整激光強(qiáng)度；

12、光纖環(huán)，用于纏繞多模光纖以模擬特定距離的光路；

13、外部光纖接口，用于外接一定長度的光纖以拓展光路距離；

14、能量傳感器，用于測量激光能量；

15、出射準(zhǔn)直器，用于將激光脈沖信號準(zhǔn)直輸出至被測對象的激光接收傳感器完成光路閉環(huán)模擬。

16、其中，所述測量系統(tǒng)單元包括二次電源、arm處理器、高速信號比較電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、能量傳感器接口電路、觸摸屏接口電路和電量采集電路，其中：

17、二次電源，為內(nèi)部電路提供不同電壓等級的供電；

18、arm處理器，作為系統(tǒng)運(yùn)算及控制核心；

19、高速信號比較電路，用于變換激光脈沖信號為雙脈沖信號；

20、網(wǎng)絡(luò)接口電路，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊；

21、能量傳感器接口電路，用于與能量傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

22、觸摸屏接口電路，用于與觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)和觸控指令交互；

23、電量采集電路，用于監(jiān)測電池組剩余電量。

24、其中，所述軟件單元運(yùn)行在rt－thread實(shí)時操作系統(tǒng)之上，包含多個線程用于并行處理各項任務(wù)，各線程間通過共享內(nèi)存及信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信及控制。

25、其中，所述人機(jī)界面單元包括四個功能區(qū)：能量測量、頻率測量、距離模擬及參數(shù)配置。

26、本發(fā)明還提供了一種使用本發(fā)明機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)的測試方法，該方法包括以下步驟：

27、完成系統(tǒng)各個功能模塊的初始化；

28、運(yùn)行多個線程并行處理各項任務(wù)，各線程間采用共享內(nèi)存及信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信及控制；

29、實(shí)現(xiàn)脈沖周期及脈沖寬度測量；

30、通過串口進(jìn)行中斷接收，避免數(shù)據(jù)丟失；

31、接收網(wǎng)絡(luò)事件中斷，響應(yīng)網(wǎng)線斷開或連接以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收準(zhǔn)備；

32、adc采集中斷讀取電量采集電路輸出信號，做均值濾波后保存電量狀態(tài)；

33、處理觸摸屏的用戶操作，響應(yīng)用戶的功能性操作；

34、實(shí)時讀取能量傳感器的測量數(shù)據(jù)并顯示；

35、處理檢測儀與遠(yuǎn)程終端的網(wǎng)絡(luò)通訊指令。

36、其中，在執(zhí)行脈沖周期及脈沖寬度測量時，正向脈沖和反向脈沖接入定時器的兩個捕獲端口，通過中斷時刻計算得到脈沖周期和脈沖寬度。

37、其中，在處理觸摸屏的用戶操作時，當(dāng)用戶選擇能量測量、頻率測量、距離模擬或參數(shù)配置中的一個功能時，相應(yīng)的操作信息通過串口中斷發(fā)送給觸控響應(yīng)線程，線程做出相應(yīng)處理后進(jìn)行響應(yīng)。

38、其中，在實(shí)時讀取能量傳感器的測量數(shù)據(jù)時，線程每500ms讀取一次傳感器測量值，并將能量數(shù)據(jù)解析后發(fā)送給觸摸屏進(jìn)行實(shí)時顯示。

39、其中，在處理檢測儀與遠(yuǎn)程終端的網(wǎng)絡(luò)通訊指令時，網(wǎng)絡(luò)通訊線程等待事件中斷發(fā)出的信號量，檢查網(wǎng)絡(luò)芯片寄存器和網(wǎng)線連接狀態(tài)，防止網(wǎng)絡(luò)異常。

40、有益效果：

41、1、本發(fā)明系統(tǒng)通過光學(xué)系統(tǒng)單元、測量系統(tǒng)單元、軟件單元和人機(jī)界面單元，實(shí)現(xiàn)激光傳輸距離模擬、激光脈沖寬度、重復(fù)周期和激光脈沖能量測量，配合相關(guān)測試設(shè)備完成機(jī)載吊艙的測試保障，實(shí)現(xiàn)距離模擬、脈沖頻率、寬度和能量測量并顯示，可用于代替真實(shí)設(shè)定目標(biāo)和真實(shí)場景下激光測距的過程，便于虛擬實(shí)驗環(huán)境和測試。

42、2、本發(fā)明系統(tǒng)具備被測對象的距離測試功能，外部光纖接口可以將外部光纖接入到光纖環(huán)中，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離模擬，節(jié)省了實(shí)驗場地和環(huán)境需求所消耗的時間和材料，提高機(jī)載吊艙系統(tǒng)的檢測效率。

43、3、本發(fā)明系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理器，以高精度高頻率計數(shù)計時電路為基本框架，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、運(yùn)算速度快，體積小，便攜性強(qiáng)，同時設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)接口，具有較強(qiáng)的通用性。

44、4、本發(fā)明系統(tǒng)通過采用高速信號比較電路和精確的定時器捕獲機(jī)制，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對激光脈沖周期和脈沖寬度的高精度測量，滿足了對于激光參數(shù)嚴(yán)格測量需求的應(yīng)用場景；系統(tǒng)中的能量傳感器接口電路能夠準(zhǔn)確讀取激光能量值，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行處理，保證了能量測量的準(zhǔn)確性。

45、5、本發(fā)明系統(tǒng)中，光纖環(huán)的設(shè)計允許用戶通過纏繞不同長度的多模光纖來模擬不同的照射距離，特別是可以模擬750米的照射距離，適用于需要在不同距離下測試激光性能的情況；外部光纖接口提供了進(jìn)一步拓展光路距離的可能性，使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)更廣泛的距離模擬需求。

46、6、本發(fā)明系統(tǒng)使用rt－thread實(shí)時操作系統(tǒng)，確保了多個任務(wù)并行處理的實(shí)時性，包括但不限于脈沖參數(shù)測算、能量值計算、顯示驅(qū)動及網(wǎng)絡(luò)通訊，從而實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)處理和即時反饋。觸摸屏界面不僅支持本地顯示，還允許通過網(wǎng)絡(luò)接口上傳遠(yuǎn)端，方便了用戶的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)單元包括入射初射準(zhǔn)直器、分束器、可調(diào)衰減器、光纖環(huán)、外部光纖接口、能量傳感器和出射準(zhǔn)直器；其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測量系統(tǒng)單元包括二次電源、arm處理器、高速信號比較電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、能量傳感器接口電路、觸摸屏接口電路和電量采集電路，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求1－3任意一項所述的機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件單元運(yùn)行在rt－thread實(shí)時操作系統(tǒng)之上，包含多個線程用于并行處理各項任務(wù)，各線程間通過共享內(nèi)存及信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信及控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面單元包括四個功能區(qū)：能量測量、頻率測量、距離模擬及參數(shù)配置。

6.一種使用如權(quán)利要求1至5中任一項所述的機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，在執(zhí)行脈沖周期及脈沖寬度測量時，正向脈沖和反向脈沖接入定時器的兩個捕獲端口，通過中斷時刻計算得到脈沖周期和脈沖寬度。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的測試方法，其特征在于，在處理觸摸屏的用戶操作時，當(dāng)用戶選擇能量測量、頻率測量、距離模擬或參數(shù)配置中的一個功能時，相應(yīng)的操作信息通過串口中斷發(fā)送給觸控響應(yīng)線程，線程做出相應(yīng)處理后進(jìn)行響應(yīng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測試方法，其特征在于，在實(shí)時讀取能量傳感器的測量數(shù)據(jù)時，線程每500ms讀取一次傳感器測量值，并將能量數(shù)據(jù)解析后發(fā)送給觸摸屏進(jìn)行實(shí)時顯示。

10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或9所述的測試方法，其特征在于，在處理檢測儀與遠(yuǎn)程終端的網(wǎng)絡(luò)通訊指令時，網(wǎng)絡(luò)通訊線程等待事件中斷發(fā)出的信號量，檢查網(wǎng)絡(luò)芯片寄存器和網(wǎng)線連接狀態(tài)，防止網(wǎng)絡(luò)異常。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于激光測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)載吊艙激光測試系統(tǒng)及其測試方法，能夠代替真實(shí)設(shè)定目標(biāo)和真實(shí)場景下激光測距的過程，便于虛擬實(shí)驗環(huán)境和測試。通過光學(xué)系統(tǒng)單元、測量系統(tǒng)單元、軟件單元和人機(jī)界面單元，實(shí)現(xiàn)激光傳輸距離模擬、激光脈沖寬度、重復(fù)周期和激光脈沖能量測量并顯示，配合相關(guān)測試設(shè)備完成機(jī)載吊艙的綜合測試保障；具備被測對象的距離測試功能，外部光纖接口可以將外部光纖接入到光纖環(huán)中，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離模擬，節(jié)省了實(shí)驗場地和環(huán)境需求所消耗的時間和材料，提高機(jī)載吊艙系統(tǒng)的檢測效率。

技術(shù)研發(fā)人員：賈景堃,王紅偉,趙宏偉,李廣振,孟旭,楊旸,魏紫竹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航天測控技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15