[發(fā)明專利]一種光電三坐標(biāo)搜索跟蹤裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810074431.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN108490446B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王全喜;楊軍;李庶中;孫健;李越強(qiáng);沈宏;李潔;趙東偉;鑒福生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍91977部隊(duì);北京頂亮科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/42
• 分類號(hào): G01S17/42;G01S7/481;G01S17/66
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

本發(fā)明公開了一種光電三坐標(biāo)搜索跟蹤裝置，所述裝置包括：光電探測(cè)組件(1)、激光測(cè)距組件(2)、伺服機(jī)構(gòu)(3)和處理組件(4)；所述光電探測(cè)組件(1)通過(guò)切換為搜索或跟蹤模式進(jìn)行目標(biāo)的搜索或跟蹤；所述激光測(cè)距組件(2)用于按照處理組件(4)給出的目標(biāo)角位置，調(diào)整俯仰反射鏡(12)俯仰角，將激光光束指向該角度，以測(cè)定目標(biāo)的距離；所述光電探測(cè)組件(1)和激光測(cè)距組件(2)一并安裝在伺服機(jī)構(gòu)(3)上；所述伺服機(jī)構(gòu)(3)用于驅(qū)動(dòng)光電探測(cè)組件(1)和激光測(cè)距組件(2)進(jìn)行目標(biāo)搜索跟蹤和測(cè)距；所述處理組件(4)用于處理光電探測(cè)組件(1)獲取的圖像信息，提取目標(biāo)角位置信息，并控制激光測(cè)距組件(2)對(duì)目標(biāo)測(cè)距。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電探測(cè)和激光測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)搜索或者跟蹤、激光測(cè)距機(jī)對(duì)光電搜索發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)或者跟蹤的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，以準(zhǔn)確及時(shí)測(cè)量目標(biāo)位置，特別涉及一種光電三坐標(biāo)搜索跟蹤裝置及方法。

背景技術(shù)

小型和超小型無(wú)人機(jī)使用方便，管控難度大，未經(jīng)許可容易進(jìn)入敏感區(qū)域，如民航飛機(jī)場(chǎng)，對(duì)飛機(jī)起降安全帶來(lái)嚴(yán)重隱患。小型和超小型無(wú)人機(jī)屬于典型的飛行高度低、目標(biāo)特征小、飛行速度慢為特征的“低小慢”目標(biāo)，而且因飛行高度低，距離地面樹木及建筑物近，故背景復(fù)雜。

目前，具備對(duì)空目標(biāo)探測(cè)的技術(shù)手段主要有三種：工作在厘米波及更長(zhǎng)波長(zhǎng)波段的雷達(dá)、工作在毫米波波段的毫米波雷達(dá)、工作在可見光和紅外波段的光電探測(cè)設(shè)備。雷達(dá)波低仰角跟蹤能力差、抗雜波能力低，特別是探測(cè)低空小目標(biāo)能力低；考慮到需要主動(dòng)發(fā)射電磁波，可能對(duì)周圍電磁環(huán)境造成干擾。因此，該類型雷達(dá)不適合用于在復(fù)雜背景下(如城市區(qū)域)探測(cè)“低小慢”目標(biāo)。

光電探測(cè)設(shè)備為被動(dòng)工作方式的探測(cè)設(shè)備，主要是通過(guò)接收目標(biāo)反射光和/或目標(biāo)紅外輻射，來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)，典型設(shè)備有工作在可見光波段的電視攝像機(jī)、工作在中波紅外和/或長(zhǎng)波紅外的紅外熱成像儀，以及通過(guò)向目標(biāo)發(fā)射激光來(lái)探測(cè)和/或測(cè)量目標(biāo)距離的激光雷達(dá)和激光測(cè)距儀。由于工作在光波波段，波長(zhǎng)一般為0.45～1.0μm、3～5μm和8～12μm，波長(zhǎng)短，分辨率高，故能有效探測(cè)跟蹤飛行在復(fù)雜背景下的“低小慢”目標(biāo)，并在跟蹤時(shí)使用激光測(cè)距儀測(cè)回目標(biāo)距離。但受激光測(cè)距機(jī)激光器發(fā)射激光脈沖的能量限制，為實(shí)現(xiàn)在較遠(yuǎn)距離上對(duì)小尺寸目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，激光束散角一般較小，因此，激光測(cè)距機(jī)一般只能在光電探測(cè)設(shè)備精確跟蹤目標(biāo)時(shí)使用：必須將穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)，使其精確處于光電探測(cè)設(shè)備的視場(chǎng)中心。但在使用光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行大范圍目標(biāo)搜索時(shí)，因目標(biāo)可隨機(jī)出現(xiàn)在光電探測(cè)設(shè)備視場(chǎng)中任意位置。因此，光電警戒設(shè)備只能獲得搜索探測(cè)到目標(biāo)的方位和俯仰角，不具有目標(biāo)距離測(cè)量能力，這在探測(cè)“低小慢”目標(biāo)時(shí)，因缺乏目標(biāo)距離值，不能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行威脅判斷，使得光電探測(cè)設(shè)備搜索效能大幅下降。

綜上，如何采取合適的設(shè)計(jì)和使用方式，使激光測(cè)距機(jī)能在光電探測(cè)設(shè)備搜索過(guò)程中能準(zhǔn)確及時(shí)獲取光電探測(cè)設(shè)備探測(cè)到的目標(biāo)的距離值，實(shí)現(xiàn)光電三坐標(biāo)警戒探測(cè)，一直是發(fā)展搜索類光電探測(cè)設(shè)備的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決目前光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行搜索時(shí)難以獲得被搜索目標(biāo)距離問(wèn)題。為此，提出了一種將光電探測(cè)設(shè)備與激光測(cè)距機(jī)有機(jī)集成的光電三坐標(biāo)搜跟裝置，實(shí)現(xiàn)在光電探測(cè)設(shè)備搜索和跟蹤模式下精確獲得目標(biāo)方位、俯仰和距離三維坐標(biāo)，從而精確及時(shí)確定目標(biāo)的空間位置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光電三坐標(biāo)搜索跟蹤裝置及方法，所述裝置在兩種工作模式下工作：搜索模式和跟蹤模式，所述裝置包括：光電探測(cè)組件1、激光測(cè)距組件2、伺服機(jī)構(gòu)3和處理組件4；所述光電探測(cè)組件1通過(guò)切換為搜索或跟蹤模式進(jìn)行目標(biāo)的搜索或跟蹤；所述激光測(cè)距組件2用于按照處理組件4給出的目標(biāo)俯仰角，確定在俯仰向的激光發(fā)射和接收瞄準(zhǔn)線的偏移角，將激光發(fā)射波束和接收瞄準(zhǔn)線指向該角度方向，測(cè)定目標(biāo)的距離；所述光電探測(cè)組件1和激光測(cè)距組件2一并安裝在伺服機(jī)構(gòu)3上；所述伺服機(jī)構(gòu)3用于驅(qū)動(dòng)光電探測(cè)組件1和激光測(cè)距組件2進(jìn)行目標(biāo)搜索跟蹤和測(cè)距；所述處理組件4用于處理光電探測(cè)組件1獲取的圖像信息，提取目標(biāo)角位置信息，并控制激光測(cè)距組件2對(duì)已獲得角位置信息的目標(biāo)測(cè)距。