[發明專利]一種機載雙波段光電廣域偵察與跟蹤裝置及方法

有效

• 申請號: 201611129165.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108614273B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王全喜;陸紅強;李庶中;張璟玥;蔣世洲;李躍強;雷亮;陳鳴;霍麗燁;白陶艷;高雅;趙東偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92232部隊;西安應用光學研究所
• 主分類號: G01S17/66
• 分類號: G01S17/66;G01S7/481
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

本發明公開了一種機載雙波段光電廣域偵察與跟蹤裝置，所述裝置包括：光電轉塔(1)；所述光電轉塔(1)包括：可見光電視(3)、紅外熱像儀(4)、陀螺組件(5)、伺服模塊(6)、測角模塊(9)、控制管理模塊(10)、圖像處理與跟蹤模塊(11)和通信接口模塊(12)；所述伺服模塊(6)用于驅動光電轉塔(1)的瞄準線搜索或跟蹤目標；所述測角模塊(9)用于測量伺服模塊(6)的角位置，確定瞄準線的實時指向；所述控制管理模塊(10)用于控制光電轉塔(1)在廣域搜索模式和跟蹤監視模式之間的切換；接收所述圖像處理與跟蹤模塊(11)與測角模塊(9)的數據，進行數據處理；并發送到伺服模塊(6)和所述圖像處理與跟蹤模塊(11)。

技術領域

本發明涉及機載光電偵察、跟蹤監視技術領域，特別涉及一種機載雙波段光電廣域偵察與跟蹤裝置及方法，能夠實現對海面和地面目標進行快速成像搜索和穩定跟蹤，大幅度提高了其在海上和地面搜索救援中的使用效能。

背景技術

面對海上日益增多的搜索救援任務，通過在機載平臺上裝備的機載光電探測設備可望顯著提高對海面和地面目標的搜救能力。目前，可裝備無人機、直升機、中高速固定翼飛機的機載光電探測設備一般是采用球形結構的光電轉塔，配備可見光攝像和紅外熱像儀作為成像探測設備、激光測距儀作為距離測量設備。

現有機載光電探測設備存在的主要問題是：

1、機載光電探測設備功能單一。具備對海面和地面目標的跟蹤監視的機載光電探測設備不具備快速搜索能力，而執行偵察行動任務的機載光電偵察系統只考慮如何大范圍快速成像探測，不具備目標跟蹤功能。

2、基于光敏膠片的機載遠程傾斜相機(Long Range Oblique Photography(LOROP)是為應對高空遠距離快速獲取敵方大范圍區域圖像需求而發展起來的，可在距離目標區外10～50海里獲得清晰高分辨率圖片。隨著光電成像探測器的成熟，逐步采用光電成像探測器替代光敏膠片。此類機載光電偵察系統主要特征：長光學焦距+掃描成像。例如U.S.Pat.No.6,366,734B1、U.S.Pat.No.6,374,047B1、U.S.Pat.No.6,477,326B1、U.S.Pat.No.6,694,094B2、U.S.Pat.No.6,658207B1這組專利公布的采用卡塞格林光學系統的可見光和紅外波段的雙波段機載偵察系統，優選特例中，中波紅外焦距為1270mm(2.7°×2.7°)，可見光可在1270mm(2.7°×2.7°)、1829mm(1.58°×1.58°)、2134mm(1.35°×1.35°)三個焦距選一。但這類系統使用高度為中高空，故只能在云少或無云層遮擋的良好天氣下使用，若在云層下(如飛高1000米以下)使用，因焦距長、視場小，飛行速度V與飛行高度H的比值V/H(速高比)過大，造成漏掃。這難以滿足要求能在各種天氣下進行對海或對陸搜索救援的需求。

3、以前機載光電偵察系統快速掃描成像的掃描方式主要有兩種：一種是光電成像設備的瞄準線掃描方向與飛機航向一致，對成像區域掃描是通過飛機前進實現的推掃式掃描，另一種是在保持飛機前向運動的同時，光電成像探測設備瞄準線沿垂直于飛機航向的方向重復進行左右運動掃描來實對成像區域掃描的擺掃式掃描。由于擺掃式掃描擴大了掃描成像的范圍，搜索效率高，是以前偵察系統主要采用的一種掃描成像方式。但擺掃式掃描的不足在于：在飛機前向運動時，因光電成像探測設備瞄準線垂直于飛機航向左右運動掃描，使其距被探測目標的距離在不停地變化，導致設備探測獲得的圖像的成像分辨率隨左右掃描角變化而不停的變化。這給機載偵察系統帶來不利影響，特別是對海搜索時，需要探測的目標或大或小，分辨率不停變化可能導致對探測目標的漏警，降低了機載偵察系統的廣域偵察能力和效率。同時，獲得的分辨率不停變化的圖像也不利于后期對探測區域的圖像整合和處理。

為實現等分辨率掃描成像，以前的機載偵察系統，如U.S.Pat.No.6,130,705利用掃描成像的多幅連續圖像和飛機INS/GPS信息或其它信息計算出系統至目標的距離，使用該距離值來驅動變焦鏡頭至合適的焦距來達到要求的分辨率。但該方法不足在于要求系統時刻調節瞄準線左右運動的掃描速率，以避免出現漏掃。