光電經緯儀時間同步精度檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光電測量技術領域，具體涉及一種光電經瑋儀時間同步精度檢測系統及檢測方法。
【背景技術】
[0002]時間同步精度是光學測量設備一一光電經瑋儀的一項重要指標，它反映了光電經瑋儀實際成像時刻與攝影基準時刻在時間上的差值。時間同步精度不高，直接影響飛行器外彈道數據交匯的準確性。數字化的光電經瑋儀采用CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor,互補金屬氧化物半導體)相機替代膠片作為成像器件，沒有了機械相機的快門信號反饋，以往通過攝影脈沖與膠片快門信號來檢測成像時間同步精度的方法不再適用。

【發明內容】

[0003]本發明為解決現有常規儀器無法檢測數字化光電經瑋儀時間同步精度的問題，提供一種光電經瑋儀時間同步精度檢測系統及檢測方法。
[0004]本發明的光電經瑋儀時間同步精度檢測系統，包括標準時間形成單元、時間信息光學編碼單元、點陣光信號輸出單元以及點陣圖像判讀模塊。
[0005]所述的標準時間形成單元對輸入的GPS信號或IRIG-B碼進行解碼，生成并行時間碼。GPS信號包括GPS串行時間信息和GPS秒信號；IRIG-B碼為IRIG-B (AC)碼或IRIG-B(DC)碼。標準時間形成單元包括單片機、菜單控制模塊、IRIG-B(AC)碼預處理電路、FPGA以及溫補晶振。IRIG-B(AC)碼預處理電路將輸入的IRIG-B(AC)碼經過預處理生成ΙΚΗζ同步脈沖和過門限脈沖輸入FPGA，FPGA將ΙΚΗζ同步脈沖和過門限脈沖轉換成IRIG-B (DC)碼。外送IRIG-B(DC)碼直接輸入FPGA。FPGA控制選擇外送的IRIG-B (DC)碼或IRIG-B(AC)碼轉換后的IRIG-B(DC)碼送入單片機。單片機對輸入的IRIG-B(DC)碼進行解調，生成并行時間碼秒以上信號和秒控制窗口，并輸出給FPGA ;秒控制窗口在FPGA內部同IRIG-B(DC)碼進行“與”操作，獲取IRIG-B(DC)碼中的秒信號S1。單片機對GPS串行時間信息進行解調，生成并行時間碼秒以上信號并輸出給FPGA。
[0006]GPS秒信號S2直接送入FPGA。FPGA將秒信號S1或S2與溫補晶振的5MHz頻率信號合成，生成并行時間碼毫秒以下信號。當秒信號S1或S2上升沿觸發時，將并行時間碼秒以上信號與毫秒以下信號同步輸出到時間信息光學編碼單元。
[0007]所述的時間信息光學編碼單元接收標準時間形成單元發送的并行時間碼信號，并行時間碼通過點陣模塊顯示出來。點陣模塊采用直接躍迀材料的LED發光二極管作為光源組成點陣，1個發光二極管代表1位時間信息，顯示內容包括32位并行時間碼和光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的點陣發光頻率，一共36個發光二極管。
[0008]所述的點陣光信號輸出單元以點陣形式輸出當前時間的32位并行時間碼，供被檢測的光電經瑋儀實時拍攝。光電經瑋儀將實時拍攝的點陣圖像以BMP格式的文件保存在自身的存儲系統中，在BMP格式的文件的包頭內還存放光電經瑋儀自身記錄的該幅圖像的曝光時刻。
[0009]所述的點陣圖像判讀模塊對光電經瑋儀存儲系統中的BMP格式的文件進行圖形與包頭數據的提取與分離，從拍攝的該幅圖像中獲取曝光時刻!\，從BMP格式文件的包頭內獲取所記錄的曝光時刻T2。將1\與Τ 2作差，將獲得的多次差值取平均確定該光電經瑋儀的時間同步精度。
[0010]本發明的光電經瑋儀時間同步精度檢測方法，包含以下步驟:
[0011]步驟Α、在光電經瑋儀鏡頭前方放置光電經瑋儀時間同步精度檢測系統，使光電經瑋儀時間同步精度檢測系統呈現的點陣圖像畫幅面積占據光電經瑋儀視場的70%?90%，進入步驟Β ;
[0012]步驟Β、設置光電經瑋儀、光電經瑋儀時間同步精度檢測系統工作在相同的時間源下，設置光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的點陣發光頻率與光電經瑋儀的拍攝頻率相同，進入步驟C;
[0013]步驟C、設置光電經瑋儀拍攝圖像的曝光脈沖寬度為1ms，設置光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的發光脈沖寬度為1ms，進入步驟D ;
[0014]步驟D、設置光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的點陣發光延時參數(即循環次數)，使點陣發光時間以1ms為單位步進，直到光電經瑋儀可以拍攝到光電經瑋儀時間同步精度檢測系統呈現的點陣圖像，進入步驟E ;
[0015]步驟E、光電經瑋儀拍攝光電經瑋儀時間同步精度檢測系統呈現的點陣圖像，并將記錄圖像存儲到光電經瑋儀的圖像存儲單元中，進入步驟F ;
[0016]步驟F、通過點陣圖像判讀模塊解析記錄的點陣圖形的時間信息，獲得拍攝該幅圖像的曝光時刻T1;通過配套的點陣圖像判讀模塊提取記錄在ΒΜΡ格式圖像包頭內的附加信息，獲得該幅圖像由光電經瑋儀記錄的曝光時刻Τ2，將!\與Τ2進行作差運算，將獲得的多次差值取平均確定該光電經瑋儀的時間同步精度。
[0017]本發明的優點與積極效果在于:
[0018](1)由于采用GPS信號和IRIG-B碼信號作為光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的時間源，采用0.5ppm的高精度溫補晶振作為光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的頻率源，確保其作為檢測儀器的精度。
[0019](2)標準時間形成單元采用了基于FPGA的片上系統開發技術，使硬件產品小型化、便攜性強，方便光電經瑋儀時間同步精度的外場檢測。
[0020](3)配套的點陣圖像判讀模塊直接提取分離圖形與包頭數據，直觀地獲取圖形與包頭數據分別記錄的曝光時刻，快速實現光電經瑋儀時間同步精度的檢測。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明所述的光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的結構示意圖；
[0022]圖2為【具體實施方式】一所述的光電經瑋儀時間同步精度檢測系統的菜單控制示意圖；
[0023]圖3為【具體實施方式】一中時間信息光學編碼單元的點陣排列圖；
[0024]圖4為【具體實施方式】二所述的光電經瑋儀時間同步精度檢測方法的流程圖；
[0025]圖5為【具體實施方式】二中配套的點陣圖像判讀模塊提取與分離BMP格式點陣圖像的截圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0027]【具體實施方式】一、結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本發明的光電經瑋儀時間同步精度檢測系統包括標準時間形成單元10、時間信息光學編碼單元20、點陣光信號輸出單元30以及配套的點陣圖像判讀模塊40。
[0028]標準時間形成單元10對輸入的GPS信號或IRIG-B碼進行解碼，生成并行時間碼。GPS信號包括GPS串行時間信息和GPS秒信號；IRIG-B碼為IRIG-B(AC)碼或IRIG-B(DC)碼。如圖1所示，標準時間形成單元10包括單片機11、菜單控制模塊12、IRIG-B(AC)碼預處理電路13、現場可編程門陣列(FPGA) 14以及溫補晶振15。
[0029]菜單控制模塊12是人機交互的接口，用戶通過菜單控制模塊12對光電經瑋儀時間同步精度檢測系統進行參數設置，包括選擇信號源。菜單控制模塊12如圖2所示，包含LED數字顯示、發光二極管顯示和功能按鍵。LED數字顯示由9個八段LED數碼管組成，前面6個用于顯示時間、修正時延值和系統菜單；后面3個用于顯示循環次數和點燈時長。發光二極管顯示一共有7個，前三個用于AC、DC、GPS顯示，每兩秒亮滅一次，分別表示IRIG-B(AC)碼、IRIG-B (DC)碼、GPS串行時間信息接收正常，否則有誤碼或未接收到時間信息；后四個用于50Hz、100Hz、200Hz、400Hz顯示，根據選擇的工作頻率常亮，表示所采用的點陣發光頻率。功能按鍵一共有8個，按“菜單鍵”可以在LED數碼管上分別顯示“T SET”、“S 0PT”、“D SET”和“D DSP”四個