一种多波段光电跟踪与天文定向装置的制作方法

1.本实用新型涉及靶场跟踪测量领域，具体是涉及一种多波段光电跟踪与天文定向装置。


背景技术：

2.在试验靶场领域，需要获取目标在空中的飞行轨迹，一般采用无线电雷达进行进行跟踪测量。对于散射面积很小的雷达隐身目标以及低空目标，雷达难以有效探测跟踪。此外，雷达部署到新的地点后，需进行定向，使雷达测量坐标系与大地坐标系对齐，现有的雷达定向系统操作繁琐，无法精准定向，导致雷达在野外使用时难以完成定向任务，影响雷达探测精准度。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，提供一种多波段光电跟踪与天文定向装置，本技术方案解决了上述背景技术中提出的在试验靶场领域，需要获取目标在空中的飞行轨迹，一般采用无线电雷达进行进行跟踪测量。对于散射面积很小的雷达隐身目标以及低空目标，雷达难以有效探测跟踪。此外，雷达部署到新的地点后，需进行定向，使雷达测量坐标系与大地坐标系对齐，现有的雷达定向系统操作繁琐，无法精准定向，导致雷达在野外使用时难以完成定向任务，影响雷达探测精准度的问题。
4.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种多波段光电跟踪与天文定向装置，包括：
6.摄像单元，所述摄像单元包括红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件和传感器控制板，所述红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件均与传感器控制板电性连接，所述摄像单元用于对低空、小散射面积目标的跟踪测量和野外定向；
7.控制器，所述控制器包括图像追踪板、天文解算板、录取板和显控板，所述控制器与摄像单元之间电性连接，所述红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件均与录取板信号输入端口电性连接，所述录取板信号输出端口与图像追踪板和天文解算板电性连接，所述录取板与显控板电性连接，所述图像追踪板和天文解算板信号输出端口与显控板电性连接，所述显控板与传感器控制板电性连接；
8.vga端口，所述vga端口与显控板电性连接，所述vga端口用于进行图像信号输出；
9.操控台，所述操控台与显控板电性连接，所述操控台用于输入操作指令；
10.伺服系统，所述伺服系统与显控板电性连接，所述伺服系统用于进行摄像单元的角度调整；
11.电源：所述电源与控制器和摄像单元，所述电源用于对控制器和摄像单元提供电能。
12.优选的，所述红外热像仪包括红外光学镜头、制冷探测器、成像电路组件、输入输出接口，所述成像电路组件由环型针接口电路、模拟电路、视频合成电路组成，所述红外光
学镜头用于接收外界辐射，并将辐射信息成像于制冷探测器的靶面，探测器将辐射信息转变成电信息，并传送至成像电路组件处理后输出至录取板。
13.优选的，所述可见光成像组件内设置有cmos大靶面高清传感器。
14.优选的，所述红外测星组件包括卡式镜头、消光栅、短波红外摄像机和处理电路，所述用于对恒星进行昼夜捕获、跟踪和测量。
15.优选的，所述图像追踪板内集成有fpga处理器、dsp处理器、视频解码器和视频编码器，所述图像追踪板用于对录取板输送的图像信息进行解算出目标相对视场中心的脱靶量，并将脱靶量传送至显控板。
16.优选的，所述天文解算板内集成有高精度数字星历表。
17.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
18.1)本实用新型通过设置中波制冷热像仪，由于低空无人机和采取雷达隐身措施的空中目标，其热辐射不能完全遮蔽，中波制冷热像仪具有独特的探测优势，可在白昼、黑夜、雾霾等条件下提供清晰图像，对热目标进行有效跟踪测量，具有捕获、跟踪小反射面积空中目标功能，对雷达低空盲区进行填补，提供执行多样化测控任务的能力；
19.2)本实用新型通过设置红外测星组件短波红外传感器能够昼夜拍摄恒星图像，在天文解算板的引导控制下，利用恒星位置的确定性，以精确的恒星位置代替传统方位标，自动标定出雷达设备的方位误差，可有效解决雷达设备野外定向问题；
20.3)本实用新型通过采用长焦距、大变倍比连续变焦可见光镜头与高清摄像机，提供直观高分辨率图像，可实时监视与记录目标的状态。
附图说明
21.图1为本实用新型的电路连接简图；
22.图2为本实用新型的图像追踪板的电路连接简图；
23.图3为本实用新型的红外热像仪原理框图。
具体实施方式
24.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
25.参照图1-3所示，一种多波段光电跟踪与天文定向装置，包括：
26.摄像单元，摄像单元包括红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件和传感器控制板，红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件均与传感器控制板电性连接，摄像单元用于对低空、小散射面积目标的跟踪测量和野外定向，摄像单元安装在室外雷达天线支臂上；
27.控制器，控制器包括图像追踪板、天文解算板、录取板和显控板，控制器与摄像单元之间电性连接，红外热像仪、可见光成像组件、红外测星组件均与录取板信号输入端口电性连接，录取板信号输出端口与图像追踪板和天文解算板电性连接，录取板与显控板电性连接，图像追踪板和天文解算板信号输出端口与显控板电性连接，显控板与传感器控制板电性连接，控制器安装在室内显控台内；
28.vga端口，vga端口与显控板电性连接，vga端口用于进行图像信号输出；
29.操控台，操控台与显控板电性连接，操控台用于输入操作指令；
30.伺服系统，伺服系统与显控板电性连接，伺服系统用于进行摄像单元的角度调整；
31.电源：电源与控制器和摄像单元，电源用于对控制器和摄像单元提供电能。
32.红外热像仪包括红外光学镜头、制冷探测器、成像电路组件、输入输出接口，成像电路组件由环型针接口电路、模拟电路、视频合成电路组成，热像仪采用工作于中波红外波段的制冷型热像仪。外界辐射通过大气传输，经红外光学系统成像于探测器的靶面，探测器将景物辐射信息转变成电信息，处理线路板经过a/d转换、合成排序，非均匀性校正、增益控制、视频d/a等，输出用于处理和显示的模拟和数字视频，并管理同上位机的信息交换。
33.可见光镜头组件包括镜筒、调焦组、变倍组、补偿组、后固定组、光圈组、滤色片以及调焦、变倍凸轮和相关齿轮，共同构成可见光光学系统。可见光摄像机采用的是cmos大靶面高清传感器。该摄像机集成了视频采集、智能编码压缩及网络传输等多种功能，应用嵌入式操作系统和高性能硬件处理平台，具有很高的稳定性和可靠性。
34.红外测星组件包括卡式镜头、消光栅、短波红外摄像机和处理电路，卡式镜头组件由卡赛格林短波红外光学系统及结构件组成，消光栅主要用于消除视场外杂散光，短波红外摄像机主要用于接受外界光信息，处理电路主要由探测器相关接口及处理电路、图像采集与目标提取电路等组成。传感器与驱动及控制单元一起完成对恒星的昼夜捕获、跟踪和测量。
35.图像追踪板内集成有fpga处理器、dsp处理器、视频解码器和视频编码器，图像追踪板用于对录取板输送的图像信息进行解算出目标相对视场中心的脱靶量，并将脱靶量传送至显控板，图像跟踪板采集图像信号，将图像数字化并存储在帧存储器中，dsp读取帧存中的图像数据，进行滤波预处理、阈值计算或模板匹配运算，解算出目标相对视场中心的脱靶量δa和δe。脱靶量经网络送雷达天线控制机acu，通过伺服系统驱动天线跟踪目标，构成数字闭环跟踪系统。图像处理板采用数字方式进行目标提取，提高了对弱小目标和复杂背景下目标的检测能力，跟踪波门为3
×
3像素～96
×
96像素可调，可稳定跟踪最小对比度为5％的目标。。
36.天文解算板内集成有高精度数字星历表，记录有星号、星等、赤经、赤纬、自行、视差等特征参数。依据这些参数进行天文学计算，可以得到任一时刻、任一地点确定精度的星体地平方位、俯仰角。将恒星方位、俯仰角发送给雷达伺服控制机，驱动天线指向星体，把星体导入短波摄像机视场。恒星提取测量模块自动捕获图像中的星体目标，根据目标的特征和背景的灰度分布，自动分离出目标和背景，测出目标偏离视准轴的脱靶量，得到星体的实际测量值。将被测星体的理论计算精确位置与实际测量值进行比对，经数据解算模块处理后，可以得到雷达系统的方位零值，完成系统误差标定。
37.综上所述，本实用新型的优点在于：通过设置中波制冷热像仪，与传统雷达相比，能够对热目标进行有效跟踪测量，同时利用恒星位置的确定性，以精确的恒星位置代替预置方位标，使野外定向更加精准，且采用高清摄像机对追踪目标进行高清摄像，提供直观高分辨率图像，可实时监视与记录目标的状态。
38.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各
种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。