[發明專利]一種基于單相機的激光空間分布特性動態監測方法

在審

• 申請號: 202010324751.4
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111458046A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉智;楊陽;郝艷龍;劉鵬;華創錄;景文博
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

一種基于單相機的激光空間分布特性動態監測方法，屬于空間光電動態測試技術領域，為了解決現有技術存在的問題，啟動跟蹤轉臺，對移動的目標靶板進行捕獲和跟蹤，寬光譜相機按照預定的固定頻率進行內觸發模式成像，并將視頻圖像提供給轉臺控制器；在對目標靶板跟蹤過程中，激光照射器發射的紅外激光脈沖照射到目標靶板上，寬光譜相機輸出的圖像分為兩路，其中一路圖像作為跟蹤圖像提供給轉臺控制器，使其按照跟蹤圖像的頻率調整和控制跟蹤轉臺的視軸，保持對目標靶板的跟蹤狀態；同時，另一路圖像作為目標靶板和紅外激光光斑的監測圖像送到存儲單元進行存儲；本方法在對各類動態目標的光電特性進行實時跟蹤及成像監測的系統中均可廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種基于單相機的激光空間分布特性動態監測方法，屬于空間光電動態測試技術領域。

背景技術

激光半主動制導系統中的激光照射器在工作時向被打擊目標發射激光脈沖信號，該信號經大氣傳輸至目標，再由目標反射后再經大氣傳輸后由激光導引頭接收，從而形成制導信號引導制導武器系統準確命中目標。照射器發出的激光脈沖信號經過大氣傳輸、目標反射、大氣傳輸的過程中，其光斑的能量分布情況受大氣的影響較大，因此需要對照射激光光斑在目標上的能量分布和與目標中心的偏差(命中率)進行實時監測，以對制導系統的性能進行評估。

要實現上述任務，通常需要具備對動態目標進行精確跟蹤和對光斑進行成像識別和記錄能力的激光光斑空間分布特性動態監測系統。系統對光斑進行監測的方法為:采用能夠對動態可見光目標進行成像和跟蹤的光電轉臺，將能夠對目標靶板進行成像的可見光相機和對近紅外激光光斑進行成像的短波紅外相機做成的負載放置在跟蹤轉臺上，由轉臺對目標進行動態跟蹤，帶動成像負載對目標靶板和照在其上的激光光斑進行成像、融合和記錄存儲。

激光照射器發射的激光脈沖波長在近紅外波段，頻率在N1-N2Hz，可見光和短波紅外相機的工作頻率與上述激光脈沖的頻率相同，也在N1-N2Hz，光電轉臺中跟蹤相機的工作頻率一般為N3Hz。在實際應用中，N1，N2，N3的頻率比較接近。

激光光斑動態監測系統需要完成以下任務：

1、啟動自動跟蹤系統，實現對目標靶板的自動實時精確跟蹤；

2、對目標靶板進行成像并記錄；

3、對照射激光器發射的紅外激光光斑進行精確捕捉，獲取光斑能量分布圖像，分析計算光斑的命中率；

根據上述分析，激光照射監測系統需要跟蹤相機、可見光相機和紅外相機三臺成像設備才能完成任務。工作過程如圖所示。

以上方案帶來的問題是：

1、設備需要的相機設備數量多，采購成本高，裝置的體積重量和功耗都比較大；

2、設備電氣、光學和機械結構復雜，信號采集和處理難度大，裝置設計、安裝和調試繁瑣，增加了野外實驗中設備的安裝和調試的時間，不利于系統的使用和維護。

發明內容

本發明為了有效減少實現遠場動態照射激光光斑分布特性檢測所需要的設備數量，體積重量和功耗，達到激光照射器發射的激光脈沖遠場動態光斑分布特性實時檢測的目的，提出一種基于單相機的激光空間分布特性動態監測方法，該方法采用一臺覆蓋可見光和近紅外波段的寬光譜相機，既能給跟蹤轉臺實時提供被跟蹤目標靶板的圖像，從而使轉臺對移動靶板進行動態跟蹤，同時還可以實現目標靶板及紅外激光光斑的成像與檢測功能。

本發明的技術方案如下：

一種基于單相機的激光空間特性動態監測方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、啟動跟蹤轉臺，對移動的目標靶板進行捕獲和跟蹤，此時激光照射器不發射激光脈沖，寬光譜相機按照預定的固定頻率進行內觸發模式成像，并將視頻圖像提供給轉臺控制器；