本發(fā)明屬于光電，涉及多光軸飛行器光電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)聯(lián)合校軸用電視傳感器及動(dòng)態(tài)校軸方法。

背景技術(shù)：

1、隨著光電探測(cè)與瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展，更多譜段的光電傳感器在直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、固定翼飛機(jī)等飛行器平臺(tái)上的光電系統(tǒng)中集成，光電傳感器包括電視傳感器、紅外傳感器、激光測(cè)距機(jī)/照射器等，光譜范圍覆蓋從可見(jiàn)光到紅外。隨著光電系統(tǒng)作戰(zhàn)距離的提升，為了提高光電系統(tǒng)的捕獲、跟蹤與瞄準(zhǔn)精度，多波段多光軸光電傳感器在使用前必須進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

2、對(duì)于多光譜光電設(shè)備光軸平行性校準(zhǔn)方法，國(guó)內(nèi)相關(guān)單位進(jìn)行了研究。例如：“多波段光軸一致性測(cè)試儀”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?00420086347.7)，專(zhuān)利采用帶溫控的十字絲，利用離軸反射鏡的技術(shù)路線，同時(shí)為可見(jiàn)和紅外系統(tǒng)提供瞄準(zhǔn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)和紅外波段的光軸一致性測(cè)試，該測(cè)試儀具備可見(jiàn)光軸和紅外光軸的測(cè)試，不過(guò)十字絲對(duì)測(cè)試精度有較大影響。

3、“寬帶多傳感器光電儀器光軸檢測(cè)系統(tǒng)”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?00610016556.5)、該專(zhuān)利將不同波長(zhǎng)范圍的裝置安裝在導(dǎo)軌上，通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)使其上的焦面部件移動(dòng)至平行光管的焦面上，利用平行光管使十字絲或星點(diǎn)孔成像在被測(cè)系統(tǒng)各光學(xué)分系統(tǒng)顯示器上，使接收系統(tǒng)接收被測(cè)系統(tǒng)激光分系統(tǒng)發(fā)出的激光，從而實(shí)現(xiàn)各光學(xué)分系統(tǒng)的光軸及被測(cè)系統(tǒng)安裝機(jī)械基準(zhǔn)軸之間一致性的檢測(cè)與標(biāo)定；

4、“基于多波段靶板及旋轉(zhuǎn)反射鏡的多光軸一致性測(cè)試裝置”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?00810057900.4)此裝置基于多光譜目標(biāo)靶板提供可見(jiàn)和紅外圖像，利用離軸反射系統(tǒng)將目標(biāo)光線平行出射至被測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)多光軸一致性測(cè)試。

5、“分立光軸多光譜校軸儀的校準(zhǔn)裝置”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?01110188758.9)專(zhuān)利中提出一種帶有自校準(zhǔn)功能且能夠校準(zhǔn)分立光軸多光譜校軸儀的校準(zhǔn)裝置，半透半反鏡、激光照射器、和ccd攝像機(jī)集成在平行光管中，自校準(zhǔn)時(shí),平行光管的出射光束垂直照射到平面反射鏡，經(jīng)反射后在顯示器上形成自準(zhǔn)像。對(duì)校軸儀進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，在被測(cè)校軸儀的紅外或可見(jiàn)光通道對(duì)準(zhǔn)平行光管后，用激光照射器對(duì)準(zhǔn)被測(cè)校軸儀的激光通道照射激光，經(jīng)后者的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得激光與紅外通道或激光與可見(jiàn)光通道的平行性偏差。

6、“基于數(shù)字圖像的無(wú)標(biāo)靶多光軸平行度檢測(cè)系統(tǒng)”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?01210297839.7)，該專(zhuān)利檢測(cè)系統(tǒng)由背對(duì)背式激光場(chǎng)景視頻采集器、彈丸發(fā)射軸光電成像系統(tǒng)、融合模塊和平行度檢測(cè)模塊組成。采用場(chǎng)景圖像融合配準(zhǔn)圖像計(jì)算平行度。

7、上述幾個(gè)專(zhuān)利中提出的光軸平行性校準(zhǔn)裝置屬于實(shí)驗(yàn)室以及地面校準(zhǔn)設(shè)備，基于復(fù)雜的輔助光軸校準(zhǔn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中光電傳感器光軸的檢測(cè)和校準(zhǔn)。測(cè)試和校準(zhǔn)設(shè)備體積和重量大，均為被校光電傳感器的附屬保障裝備，并且未涉及實(shí)時(shí)校準(zhǔn)的問(wèn)題。

8、“用于多光譜多光軸光電設(shè)備光軸平行性自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)及方法”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?01410100387.8)。該專(zhuān)利提出了一種通過(guò)短波紅外波段的激光光斑追蹤儀、外界特征目標(biāo)以及視頻圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多光譜光電設(shè)備光軸校準(zhǔn)。該方法不能在夜間進(jìn)行，因?yàn)殡娨曈^瞄具和激光光斑追蹤儀不能在夜間對(duì)場(chǎng)景和目標(biāo)成像；其次，當(dāng)作戰(zhàn)場(chǎng)景處于較遠(yuǎn)距離，激光光斑追蹤儀追蹤不到激光光斑，無(wú)法進(jìn)行光軸平行性校準(zhǔn)。該專(zhuān)利中在穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔光具座上增加了激光光斑追蹤儀用于輔助校軸。

9、“用于機(jī)載多光譜多光軸光電系統(tǒng)空中動(dòng)態(tài)校軸裝置及方法”(中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枺?02110983812.2)。該專(zhuān)利具體涉及一種用于機(jī)載多光譜多光軸光電系統(tǒng)空中動(dòng)態(tài)校軸裝置及方法。所述校軸裝置包括：窗口、主鏡、次鏡、直角分光棱鏡、成像組件、光源、小孔分劃、陀螺、帶兩軸直線電機(jī)的二維電動(dòng)滑軌、信號(hào)處理單元、光學(xué)殼體；該技術(shù)方案可運(yùn)用到直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、固定翼飛機(jī)等機(jī)載平臺(tái)的光電設(shè)備中，解決現(xiàn)有空中多光譜多光軸光電設(shè)備只能地面校軸，上機(jī)后無(wú)法實(shí)時(shí)校軸，導(dǎo)致多光譜多光軸光電設(shè)備在空中瞄準(zhǔn)前光軸平行性差的不利因素；并且，該技術(shù)方案通過(guò)靶面相對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多光譜光電設(shè)備的空中動(dòng)態(tài)自動(dòng)校軸。該專(zhuān)利雖然解決了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)自動(dòng)校軸問(wèn)題，也能消除機(jī)載平臺(tái)的干擾等不利因素，但也為輔助校軸設(shè)備，且裝置復(fù)雜，體積龐大，重量高，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有多光軸校準(zhǔn)設(shè)備在空中無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校軸，影響遠(yuǎn)距離捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)精度，且維護(hù)復(fù)雜和成本高的問(wèn)題，而提供多光軸飛行器光電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)聯(lián)合校軸用電視傳感器及及動(dòng)態(tài)校軸方法，該電視傳感器能夠在不額外附加設(shè)備或裝置的前提下，全天候?qū)崿F(xiàn)電視傳感器、激光測(cè)距機(jī)/照射器和紅外熱像傳感器的實(shí)時(shí)在線校軸。該電視傳感器可以在光電系統(tǒng)電視傳感器自身功能要求實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上附加多光軸實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聯(lián)合校軸功能，實(shí)現(xiàn)飛行器動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)校軸。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、多光軸飛行器光電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)聯(lián)合校軸用電視傳感器，包括光學(xué)殼體、寬光譜鏡頭、濾光片轉(zhuǎn)輪組件、近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器和校軸控制裝置；

4、寬光譜鏡頭、濾光片轉(zhuǎn)輪組件、近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器依次平行設(shè)置于光學(xué)殼體內(nèi)；所述寬光譜鏡頭用于獲取外界景物的從可見(jiàn)到近紅外波段的圖像；

5、所述濾光片轉(zhuǎn)輪組件包括繞其中心設(shè)置的可見(jiàn)光濾光片、近紅外濾光片和校軸濾光片；當(dāng)可見(jiàn)光濾光片、近紅外濾光片和校軸濾光片中任意一濾光片切換位于電視傳感器的光路中時(shí)，該濾光片與寬光譜鏡頭及近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器的軸線重合；

6、所述可見(jiàn)光濾光片用于透過(guò)可見(jiàn)光波段的光，截止紫外和長(zhǎng)波波段的光，能夠在白天氣象條件良好下使用；

7、所述近紅外濾光片用于透過(guò)近紅外波段的光，截止紫外、可見(jiàn)光及長(zhǎng)波波段的光，能夠在傍晚及陰天氣象條件下使用；

8、所述校軸濾光片用于在光電設(shè)備校軸時(shí)透過(guò)部分可見(jiàn)至近紅外波段的光透過(guò)較多近紅外波段的光；

9、所述近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器用于接收從可見(jiàn)到近紅外波段的光，以產(chǎn)生視頻圖像；

10、所述校軸控制裝置能夠使電視傳感器在校軸模式下，發(fā)射與cmos探測(cè)器探測(cè)頻率或者曝光頻率同步的激光脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)激光、電視、紅外多傳感器光軸平行性聯(lián)合校軸。

11、進(jìn)一步地，所述寬光譜鏡頭中各個(gè)光學(xué)元件表面均鍍制有透射可見(jiàn)光至近紅外波段0.4μm～1.1μm的膜層。

12、進(jìn)一步地，所述可見(jiàn)光濾光片表面鍍制有可見(jiàn)光波段0.5μm～0.7μm的帶通膜層。

13、進(jìn)一步地，所述近紅外濾光片表面鍍制有近紅外波段0.7μm～0.9μm的帶通膜層。

14、進(jìn)一步地，所述校軸濾光片表面鍍制有透過(guò)率低的可見(jiàn)至近紅外波段0.5μm～0.8μm和透過(guò)率高的近紅外波段0.8μm～1.1μm的定制膜層。

15、進(jìn)一步地，所述可見(jiàn)光濾光片的玻璃材料為jb490，近紅外濾光片的玻璃材料為hb700，校軸濾光片的玻璃材料為jb510。

16、利用上述多光軸飛行器光電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)聯(lián)合校軸用電視傳感器的動(dòng)態(tài)校軸方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

17、步驟1：將被校光電系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)擁有直立面的建筑物或者反射體；

18、步驟2：?jiǎn)?dòng)電視傳感器、激光照射器及紅外熱像傳感器，將電視傳感器切換至校準(zhǔn)模式，同時(shí)保證校軸濾光片處于電視傳感器光路中；

19、步驟3：激光照射器發(fā)射激光，照射到擁有直立面的建筑物或者反射體上，近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器接收反射回的激光，并在靶面上形成激光光斑像；

20、步驟4：近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器對(duì)激光光斑進(jìn)行圖像處理，獲取激光光斑的質(zhì)心位置，得到質(zhì)心位置與近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器靶面的電十字分劃線之間的偏差(x1，y1)；近紅外增強(qiáng)型cmos探測(cè)器靶面的電十字分劃線在電視傳感器裝調(diào)時(shí)標(biāo)定得到；

21、步驟5：按照偏差(x1，y1)移動(dòng)被校光電系統(tǒng)電視傳感器的電十字分劃線，實(shí)現(xiàn)激光光軸與電視光軸的校準(zhǔn)；

22、步驟6：將被校光電系統(tǒng)電視傳感器和紅外熱像傳感器對(duì)準(zhǔn)同一景物目標(biāo)的明顯特征點(diǎn)，俯仰或水平轉(zhuǎn)動(dòng)光電系統(tǒng)，使校準(zhǔn)后的電視傳感器的電十字分劃線與明顯特征點(diǎn)重合，獲取紅外熱像傳感器明顯特征點(diǎn)的坐標(biāo)位置，得到紅外熱像傳感器的電十字分劃線與特征點(diǎn)之間的偏差為(x2，y2)，該偏差為紅外光軸和電視光軸的偏差；所述紅外熱像傳感器的電十字分劃線在紅外熱像傳感器裝調(diào)時(shí)標(biāo)定得到；

23、步驟7：按照偏差(x2，y2)移動(dòng)被校光電系統(tǒng)紅外熱像傳感器的電十字分劃，實(shí)現(xiàn)紅外光軸與電視光軸的校準(zhǔn)。

24、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

25、1、本發(fā)明中濾光片轉(zhuǎn)輪組件包括繞其中心設(shè)置的可見(jiàn)光濾光片、近紅外濾光片和校軸濾光片，在不增加額外裝備前提下，具備激光、電視和紅外多光譜多光軸全天候動(dòng)態(tài)聯(lián)合校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)晝夜實(shí)時(shí)校軸，不受工作時(shí)間和環(huán)境的影響，適用于直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、固定翼飛機(jī)等飛行器平臺(tái)及其他地面車(chē)載平臺(tái)、水面艦載平臺(tái)以及無(wú)人平臺(tái)等光電設(shè)備中。

26、2、采用本發(fā)明電視傳感器可以在光電系統(tǒng)工作狀態(tài)中進(jìn)行實(shí)時(shí)校軸，提高了多光軸光電系統(tǒng)跟蹤、瞄準(zhǔn)精度。

27、3、本發(fā)明方法采用光電系統(tǒng)本身自有傳感器進(jìn)行校軸，校軸結(jié)果更為直觀、客觀、可靠。

28、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。