[發(fā)明專利]一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標(biāo)定向裝置

有效

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• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111913190B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春暉;徐卿;鄭然;薛志鵬;劉魯;林大泳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01S17/90
• 分類號: G01S17/90;G01S7/48
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發(fā)明一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標(biāo)定向裝置，包括彩色紅外共孔徑成像敏感器、二維伺服指向機(jī)構(gòu)、綜合控制單元、二次電源等。本發(fā)明采用基于彩色紅外共孔徑光學(xué)系統(tǒng)的多光譜探測方案，集成了可見光探測和紅外探測兩種探測方案的優(yōu)點(diǎn)，采用了圖像壓縮空域?yàn)V波與高速信號處理技術(shù)，基于單幀多光譜圖像數(shù)據(jù)融合處理算法、多幀序列動(dòng)目標(biāo)濾波匹配算法，實(shí)現(xiàn)了臨近空間暗弱目標(biāo)的全天時(shí)跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標(biāo)定向裝置，屬于臨近空間目標(biāo)識別設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

臨近空間一般是指距地面20km～100km之間的區(qū)域，它是介于飛機(jī)最高飛行高度與空間軌道飛行器最低飛行高度之間的區(qū)域，是從航空空域向航天空域過渡的區(qū)域。臨近空間自下而上包括大氣平流層區(qū)域、中間大氣層區(qū)域和部分電離層區(qū)域，該區(qū)域具有大氣稀薄、氣象活動(dòng)較弱等特點(diǎn)。臨近空間存在許多獨(dú)特的物理現(xiàn)象，大氣密度變化劇烈，如從20km高度上升到40km高度，大氣密度變化22倍，環(huán)境復(fù)雜。由于臨近空間環(huán)境惡劣，不但有地球反照光干擾，太陽光被地氣反射后也會(huì)形成復(fù)雜的雜光干擾，使得成像背景非常復(fù)雜，而所觀測的是在復(fù)雜背景下遠(yuǎn)距離的點(diǎn)目標(biāo)，目標(biāo)無外形輪廓特征、光譜特征復(fù)雜、同時(shí)個(gè)別目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特征也很不明顯，為探測識別算法的選取與實(shí)現(xiàn)增加了難度。此外，隨著探測距離的變化，臨近空間目標(biāo)可能會(huì)發(fā)生大尺度的變化，這也對目標(biāo)特征的連續(xù)提取制造了困難。

目前國內(nèi)外多采用雷達(dá)監(jiān)測空中動(dòng)目標(biāo)，由于臨近空間目標(biāo)飛行速度極快，在臨近空間稀薄大氣中飛行時(shí)，機(jī)體表面會(huì)與空氣劇烈摩擦產(chǎn)生等離子體，而等離子體對雷達(dá)波具有一定的散射作用；同時(shí)臨近空間目標(biāo)小，距離遠(yuǎn)，再加上隱身設(shè)計(jì)，因此雷達(dá)反射面積??；另外，臨近空間目標(biāo)飛行高度較低，受地球曲率影響更大，更不利于雷達(dá)的觀測。

臨近空間目標(biāo)具有復(fù)雜的可見、紅外輻射特征?？梢姽馓綔y分辨率和靈敏度高、技術(shù)成熟，可以獲取較強(qiáng)目標(biāo)探測信號，容易實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的搜索與捕獲，但受光照影響，強(qiáng)背景下探測器容易飽和，且不能工作于陰影區(qū)；紅外探測獲取的目標(biāo)探測信號相對較弱，觀測與識別的難度大，分辨率和探測能力均低于可見光敏感器，但是由于僅與空間目標(biāo)自身的溫度特性有關(guān)，不受光照條件影響，在陽照區(qū)、陰影區(qū)均可探測，非常有利于目標(biāo)連續(xù)跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標(biāo)定向裝置，綜合了可見光探測和紅外探測兩種探測方案的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了臨近空間暗弱目標(biāo)的全天時(shí)連續(xù)跟蹤。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標(biāo)定向裝置，包括彩色紅外共孔徑成像敏感器、二維伺服指向機(jī)構(gòu)、綜合控制單元、二次電源。

上述技術(shù)方案中，所述彩色紅外共孔徑成像敏感器對暗弱目標(biāo)進(jìn)行探測成像，針對單幀多光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行空域?yàn)V波和數(shù)據(jù)融合，對多幀連續(xù)圖像基于多幀序列目標(biāo)匹配算法識別出暗弱目標(biāo)，并輸出目標(biāo)與光軸的角度偏差。

上述技術(shù)方案中，所述二維伺服指向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)成像敏感器進(jìn)行大范圍搜索成像，敏感器識別暗弱目標(biāo)后，把暗弱目標(biāo)和敏感器光軸角度偏差送到二維伺服指向機(jī)構(gòu)進(jìn)行指向修正，將目標(biāo)始終置于敏感器視場中心進(jìn)行跟蹤。

上述技術(shù)方案中，所述綜合控制單元將敏感器的測量數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)打包后可以傳送到其它分系統(tǒng)處理。

上述技術(shù)方案中，所述二次電源完成系統(tǒng)各模塊的供電。