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摘 要：利用光学设备对同一目标进行测量时，常因为各设备的器件响应差异，导致设备间的时统同步性存在误差。该误差的存在影响数据处理的精度，使得解算结果无法满足高精度要求。为了保证获得更高的精度，本文提出了多台设备时统取齐的新方法。即利用角反射体的同向反射的特点，模拟多台光侧设备的合作目标。以频闪灯的起始闪烁时间作为各站点光测设备的外同步触发时间。该系统可测量不同站点多台光测设备的时间同步性。测量精度可达1/1000秒。
关键词：光学测量设备；时统取齐；角反射体
中图分类号：TP751.2
时序校准在靶场测量中，通常一次任务需要多套光学测量设备参与，而由于各系统的器件响应差异的存在，使得设备间的时统同步性存在固有的误差，该误差为系统差，如果不能准确预知该误差的数值，将影响到数据处理的精度，无法满足高精度要求。因此有必要进一步研究各光测设备的时间统一问题，即研究多台设备时统取齐的方法。
实现方法是利用角反射体的同向反射的特点，模拟多站点光测设备的合作目标。以频闪灯的起始闪烁时间作为各站点经纬仪的外同步触发时间。
该系统可测量不同站点多套的时间光测设备的同步性，确认同步性误差，用于事后数据处理。
1 系统原理及组成
机载角反射体合作目标主要用于完成对多台光电测控设备间时序一致性的检验，设备主要由时统终端、可编程机载闪光目标源、同步同帧图像与数据判读系统等组成，可完成多台测控设备之间测量误差的定量测量以及帧频漂移检测。
主要包括以下几个方面：
1.1 时统终端
光电设备多个成像系统和检测设备之间需要建立统一的时间基准，此时间基准通过具有GPS授时功能的时统终端来提供。
1.2 可编程机载闪光目标源
可编程机载闪光目标源系统可完成光电测控设备的拍摄延迟时间检测、丢帧率检测等。其基本原理是在光电测控设备和可编程闪光目标源系统之间建立精确的时间同步基准，通过控制可编程闪光源闪光和光电测控设备相机曝光时间来完成拍摄时间延迟检测和丢帧率检测。
如图1所示，可编程闪光目标源系统由时序脉冲控制系统、高亮度发光二极管组成。系统采用高亮度发光二极管作为闪光光源模拟目标，时序脉冲控制系统接收时统终端产生的采样脉冲信号后将该采样脉冲信号进行延迟、脉宽修正处理，修改后的采样脉冲信号再通过驱动电路控制发光二极管的闪烁。被检光电成像系统可以选择接收时统终端的采样脉冲信号（该信号与时序检测器接收的采样脉冲信号相同）或IRIG-B码信号。光电成像系统记录模拟目标的脉冲闪烁信号，然后分析光电成像系统所采集的图像数据，即可完成光电成像系统拍摄时间延迟检测和丢帧率检测。
2 应用条件
要求被测经纬仪具有可见光电视和中波红外系统。是因为对于可见光而言，在白天日光照射条件下，频闪灯不能作为合作目标使用。日光条件的光照已经淹没了频闪灯的光源。因此只能在晚上进行，利用红外系统跟踪上合作目标，在稳定跟踪的基础上再通过频闪灯的闪光作为可见电视的的同步触发时间。所以，就需要在合作目标上增加一个红外合作目标。为了简化合作目标结构体积，也可以将该合作目标挂在靠近飞机热源的位置，利用该热源作为红外系统的引导目标。考虑到各系统的视场，在红外稳定跟踪的条件下，可见电视的视场应能够涵盖频闪灯。
关于被测经纬仪的中波红外系统和可见光电视的拍摄帧频。
通常情况下，中波的帧频多为50Hz或100Hz。可见电视的帧频常用的小于100帧。高速电视的帧频高的可达到1000Hz，考虑到高帧频时曝光时间缩短，要求的目标辐射光能量很强，在不要求测量高速目標时100Hz足够用，或者更小一些到50Hz左右。
关于经纬仪的作用距离，要求大于2000米。
在外场机载试验条件下，需各站经纬仪同时观测该角反射体合作目标。
关于目标和站址的布局。
不管是对可见电视还是红外系统，作用距离均大于2000米，因此对于飞行高度1000米的飞机而言，作用距离2000米的范围内，经纬仪的仰角在30度条件下，布站区域为半径1732米范围内。是满足试验要求的。当然如果经纬仪对该合作目标的作用距离更远，布站也可以相应调整。
3 结束语
利用靶场光学设备对同一目标进行测量时，因为各系统的器件响应差异，导致各设备间的时统同步性存在误差，无法满足高精度要求。为了保证获得更高精度本文提出了多台设备的时统取齐新方法。即是利用角反射体的同向反射的特点，模拟多台光测设备的合作目标。以频闪灯的起始闪烁时间作为各站点光测设备的外同步触发时间。该系统可测量不同站点多台光侧设备的时间同步性。测量精度可达1/1000秒。
参考文献：
[1]李满良，吴钦章.光电经纬仪CCD曝光中心测量系统的设计[J].光学 精密工程，2013（21）：1304-1311.
[2]王芳，崔明.基于ARM9光电经纬仪数据通信时序控制[J].仪器仪表学报，2010（31）：228-232.
[3]牛艳君，高世杰.经纬仪中图像及附加信息同步记录的实现[J].仪器仪表学报，2010（31）：339-343.
作者简介：李艳红（1973.04-），女，吉林梨树人，研究生，主要从事光电检测和光学制造方面的研究；杨立保（1972.09-），男，河北唐山人，研究生，主要从事靶场光学测量和光学仪器的总体设计。
作者单位：长春理工大学，长春 130022；中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
关键词：光学测量设备；时统取齐；角反射体
中图分类号：TP751.2
时序校准在靶场测量中，通常一次任务需要多套光学测量设备参与，而由于各系统的器件响应差异的存在，使得设备间的时统同步性存在固有的误差，该误差为系统差，如果不能准确预知该误差的数值，将影响到数据处理的精度，无法满足高精度要求。因此有必要进一步研究各光测设备的时间统一问题，即研究多台设备时统取齐的方法。
实现方法是利用角反射体的同向反射的特点，模拟多站点光测设备的合作目标。以频闪灯的起始闪烁时间作为各站点经纬仪的外同步触发时间。
该系统可测量不同站点多套的时间光测设备的同步性，确认同步性误差，用于事后数据处理。
1 系统原理及组成
机载角反射体合作目标主要用于完成对多台光电测控设备间时序一致性的检验，设备主要由时统终端、可编程机载闪光目标源、同步同帧图像与数据判读系统等组成，可完成多台测控设备之间测量误差的定量测量以及帧频漂移检测。
主要包括以下几个方面：
1.1 时统终端
光电设备多个成像系统和检测设备之间需要建立统一的时间基准，此时间基准通过具有GPS授时功能的时统终端来提供。
1.2 可编程机载闪光目标源
可编程机载闪光目标源系统可完成光电测控设备的拍摄延迟时间检测、丢帧率检测等。其基本原理是在光电测控设备和可编程闪光目标源系统之间建立精确的时间同步基准，通过控制可编程闪光源闪光和光电测控设备相机曝光时间来完成拍摄时间延迟检测和丢帧率检测。
如图1所示，可编程闪光目标源系统由时序脉冲控制系统、高亮度发光二极管组成。系统采用高亮度发光二极管作为闪光光源模拟目标，时序脉冲控制系统接收时统终端产生的采样脉冲信号后将该采样脉冲信号进行延迟、脉宽修正处理，修改后的采样脉冲信号再通过驱动电路控制发光二极管的闪烁。被检光电成像系统可以选择接收时统终端的采样脉冲信号（该信号与时序检测器接收的采样脉冲信号相同）或IRIG-B码信号。光电成像系统记录模拟目标的脉冲闪烁信号，然后分析光电成像系统所采集的图像数据，即可完成光电成像系统拍摄时间延迟检测和丢帧率检测。
2 应用条件
要求被测经纬仪具有可见光电视和中波红外系统。是因为对于可见光而言，在白天日光照射条件下，频闪灯不能作为合作目标使用。日光条件的光照已经淹没了频闪灯的光源。因此只能在晚上进行，利用红外系统跟踪上合作目标，在稳定跟踪的基础上再通过频闪灯的闪光作为可见电视的的同步触发时间。所以，就需要在合作目标上增加一个红外合作目标。为了简化合作目标结构体积，也可以将该合作目标挂在靠近飞机热源的位置，利用该热源作为红外系统的引导目标。考虑到各系统的视场，在红外稳定跟踪的条件下，可见电视的视场应能够涵盖频闪灯。
关于被测经纬仪的中波红外系统和可见光电视的拍摄帧频。
通常情况下，中波的帧频多为50Hz或100Hz。可见电视的帧频常用的小于100帧。高速电视的帧频高的可达到1000Hz，考虑到高帧频时曝光时间缩短，要求的目标辐射光能量很强，在不要求测量高速目標时100Hz足够用，或者更小一些到50Hz左右。
关于经纬仪的作用距离，要求大于2000米。
在外场机载试验条件下，需各站经纬仪同时观测该角反射体合作目标。
关于目标和站址的布局。
不管是对可见电视还是红外系统，作用距离均大于2000米，因此对于飞行高度1000米的飞机而言，作用距离2000米的范围内，经纬仪的仰角在30度条件下，布站区域为半径1732米范围内。是满足试验要求的。当然如果经纬仪对该合作目标的作用距离更远，布站也可以相应调整。
3 结束语
利用靶场光学设备对同一目标进行测量时，因为各系统的器件响应差异，导致各设备间的时统同步性存在误差，无法满足高精度要求。为了保证获得更高精度本文提出了多台设备的时统取齐新方法。即是利用角反射体的同向反射的特点，模拟多台光测设备的合作目标。以频闪灯的起始闪烁时间作为各站点光测设备的外同步触发时间。该系统可测量不同站点多台光侧设备的时间同步性。测量精度可达1/1000秒。
参考文献：
[1]李满良，吴钦章.光电经纬仪CCD曝光中心测量系统的设计[J].光学 精密工程，2013（21）：1304-1311.
[2]王芳，崔明.基于ARM9光电经纬仪数据通信时序控制[J].仪器仪表学报，2010（31）：228-232.
[3]牛艳君，高世杰.经纬仪中图像及附加信息同步记录的实现[J].仪器仪表学报，2010（31）：339-343.
作者简介：李艳红（1973.04-），女，吉林梨树人，研究生，主要从事光电检测和光学制造方面的研究；杨立保（1972.09-），男，河北唐山人，研究生，主要从事靶场光学测量和光学仪器的总体设计。
作者单位：长春理工大学，长春 130022；中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033