[發(fā)明專利]一種無人機(jī)蜂群高分辨復(fù)合探測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210791678.0
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN114859371A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫志偉;史要濤;于臨昕;于翠萍;易洪;楊宇飛;陳俊堯;顧健;盧輝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢光谷航天三江激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01S17/86
• 分類號: G01S17/86;G01S17/04;G01J5/00;G01J5/48;G06T5/00;G06T5/50;H04N5/232;H04N5/33
• 代理公司: 北京恒和頓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11014
• 代理人: 周君

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)蜂群高分辨復(fù)合探測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：紅外成像單元，包括紅外探測器；可見光成像單元，包括可見光探測器；激光成像雷達(dá)；包括激光器、擴(kuò)束鏡、衍射光學(xué)元件、掃描模塊、光纖陣列以及探測器模塊；圖像融合處理單元；主控及顯示單元；伺服轉(zhuǎn)臺；供電單元，通過伺服轉(zhuǎn)臺搭載成像單元進(jìn)行無人機(jī)蜂群大范圍搜索，利用紅外成像單元與可見光成像單元對整個(gè)無人機(jī)蜂群進(jìn)行快速成像，并為激光成像雷達(dá)提供指引，然后結(jié)合二維掃描實(shí)現(xiàn)無人機(jī)蜂群的遠(yuǎn)距離高分辨成像，通過對所有成像結(jié)果進(jìn)行特征匹配等融合處理，成像范圍大、探測距離遠(yuǎn)、成像分辨率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)蜂群探測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無人機(jī)蜂群高分辨復(fù)合探測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

無人機(jī)蜂群以單機(jī)的作戰(zhàn)能力為基礎(chǔ)，以無人機(jī)之間的通信能力為支撐，以智能化為核心，基于開放式體系架構(gòu)綜合集成構(gòu)建。無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)同傳統(tǒng)空中作戰(zhàn)力量相比具有無人機(jī)數(shù)量多、抗打擊能力強(qiáng)、成本低、使用靈活等特點(diǎn)。通常以數(shù)量優(yōu)勢突破防空火力網(wǎng)，對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)分布偵查或打擊，給未來防空作戰(zhàn)帶來巨大威脅，給現(xiàn)有探測系統(tǒng)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，迫切需要研究反制無人蜂群的新型探測手段和作戰(zhàn)模式，尤其是作為戰(zhàn)略要害的防御地區(qū)，迫切需要新式防空探測手段來抵消無人蜂群帶來的威脅。

距離高分辨探測技術(shù)是無人機(jī)蜂群探測的關(guān)鍵技術(shù)，其中遠(yuǎn)距離探測能力是無人機(jī)蜂群探測系統(tǒng)進(jìn)行無人機(jī)蜂群遂行任務(wù)辨別、無人機(jī)蜂群運(yùn)動軌跡預(yù)判、無人機(jī)蜂群指引信息上傳等關(guān)鍵過程的時(shí)間保障；無人機(jī)蜂群目標(biāo)的高分辨探測是無人機(jī)群鳥群區(qū)分、無人機(jī)型號識別、無人機(jī)搭載載荷確認(rèn)、打擊位置指引等關(guān)鍵步驟的重要技術(shù)支撐。

專利CN112379386A公開了一種無人蜂群目標(biāo)空間位置分布探測系統(tǒng)及方法，探測系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)臺、驅(qū)動裝置、光電探測部件和控制處理模塊，通過對激光進(jìn)行偏振調(diào)制，結(jié)合距離選通成像和偏振關(guān)聯(lián)成像對目標(biāo)進(jìn)行位置探測。系統(tǒng)采用了偏振調(diào)制及解調(diào)的探測方式，由于蜂群無人機(jī)屬于非合作目標(biāo)，偏振反射特性不一致，容易導(dǎo)致系統(tǒng)探測失效，另外，系統(tǒng)不具備對無人機(jī)蜂群的高分辨探測能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種無人機(jī)蜂群高分辨復(fù)合探測系統(tǒng)及方法，通過伺服轉(zhuǎn)臺搭載成像單元進(jìn)行無人機(jī)蜂群大范圍搜索，利用紅外成像單元與可見光成像單元對整個(gè)無人機(jī)蜂群進(jìn)行快速成像，并為激光成像雷達(dá)提供指引，然后利用激光成像雷達(dá)結(jié)合光束二維掃描實(shí)現(xiàn)無人機(jī)蜂群的遠(yuǎn)距離高分辨成像，通過圖像融合處理單元對所有成像結(jié)果進(jìn)行特征匹配等融合處理，具有成像范圍大、探測距離遠(yuǎn)、成像分辨率高等優(yōu)勢。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面，提供一種無人機(jī)蜂群高分辨復(fù)合探測系統(tǒng)，包括：

紅外成像單元，用于紅外區(qū)段無人機(jī)蜂群目標(biāo)檢測，獲取紅外圖像，包括用于紅外成像探測的紅外探測器；

可見光成像單元，用于可見光區(qū)段無人機(jī)蜂群目標(biāo)檢測，獲取可見光圖像，包括用于可見光成像探測的可見光探測器，所述紅外成像單元和可見光成像單元的光軸平行；

激光成像雷達(dá)，用于對無人機(jī)蜂群進(jìn)行激光掃描，獲取激光成像結(jié)果；包括用于激光發(fā)射的激光器、用于調(diào)節(jié)激光準(zhǔn)直度的擴(kuò)束鏡、用于將激光在遠(yuǎn)場調(diào)制為二維點(diǎn)陣形式的衍射光學(xué)元件、與所述衍射光學(xué)元件連接，用于激光二維掃描探測的掃描模塊、用于接收激光每個(gè)發(fā)射光學(xué)點(diǎn)陣的目標(biāo)回波的光纖陣列以及用于接收光纖耦合信號輸入的探測器模塊；所述光纖陣列與激光經(jīng)過所述衍射光學(xué)元件后在遠(yuǎn)場的二維點(diǎn)陣一一對應(yīng)，所述擴(kuò)束鏡、所述衍射光學(xué)元件以及所述掃描模塊由所述激光成像雷達(dá)內(nèi)部向外部依次設(shè)于所述激光器發(fā)射激光主軸上；

圖像融合處理單元，用于接收和處理紅外成像單元和可見光成像單元的成像結(jié)果，提取無人蜂群方位信息，接收和處理激光成像結(jié)果，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)蜂群的高分辨成像以及檢測識別；

主控及顯示單元，用于控制紅外圖像、可見光圖像和激光成像結(jié)果的采集、探測無人機(jī)蜂群，接收圖像融合處理單元融合處理后的成像結(jié)果并顯示，輸出無人機(jī)蜂群探測結(jié)果；