一种周扫成像控制方法和周扫成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种周扫成像控制方法和周扫成像系统，该方法基于的周扫成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转台上的红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜，每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当成像视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/TINT，其中，α为每次摆镜为补偿视场所需摆动的角度，TINT为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间。在周扫控制中，摆镜的摆动角速度与转台的转速无关，不管转台的转速是多少，均不影响到摆镜的摆动角速度，所以，该控制方法控制简单，而且，不易出现控制误差，实现无拖尾匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种周扫成像控制方法和周扫成像系统，属于红外探测器的周扫成像 领域。
技术介绍
目前绝大多数红外周扫成像系统基于红外线列探测器，其扫描速度实时改变是非 常困难的，并且通常不具备跟踪搜索功能。近年来国内开展了基于面阵探测器的红外周扫 成像系统的研究，通过研究表明，采用面阵探测器较线列探测器进一步提高了图像信噪比 以及观测距离，且容易实现跟踪搜索，但是由于探测器周扫高速运动，引起目标拖尾，导致 目标方位的指示精度不高，且因为图像模糊，使得难以对环境进行观察。因此亟需开发出一 种新型周扫成像系统以实现更强的探测性能及更高的探测精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种周扫成像控制方法和周扫成像系统，用以解决因探测器 周扫高速运动而导致的目标方位的指示精度不高的问题。 为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种周扫成像控制方法，该方法基于的周扫 成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转台上的红外光学系统、探测器和方 位补偿摆镜，每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当 成像视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/ΤΙΝΤ，其中，α为每次摆镜为补偿视场 所需摆动的角度，ΤΙΝΤ为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间。 -种周扫成像系统，所述成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转 台上的红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜，所述红外光学系统包括望远物镜组和会聚 成像组，所述望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组和探测器是从物方到像方同光轴依次 设置的，来自物方的光线依次通过所述望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组，最后成像 到所述探测器； 每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当成像 视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/ΤΙΝΤ，其中，α为每次摆镜为补偿视场所 需摆动的角度，ΤΙΝΤ为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间；所述方 位补偿摆镜的旋转轴与其法线垂直，且方位补偿摆镜以与所述方位扫描转台相反的方向摆 动，同转台转动方向相互补偿。 所述成像系统还包括一个用于对转台位置脉冲信号进行计数的计数器、用于控制 摆镜摆动的摆镜控制装置和用于与探测器连接的探测器成像装置，所述摆镜控制装置采样 连接所述计数器。 所述红外光学系统在一个视场下时，当计数器计数到与该视场对应的脉冲计数值 或者该脉冲计数值的整数倍时，摆镜控制装置控制摆镜开始摆动，同时探测器成像装置产 生探测器积分信号，满足摆镜在探测器曝光的积分时间内摆动。所述红外光学系统在一个视场下时，当计数器计数到与该视场对应的脉冲计数值 或者该脉冲计数值的整数倍时，摆镜控制装置控制摆镜开始摆动，之后当摆镜进入匀速线 性区时产生一个摆镜线性区开始信号，探测器成像装置根据所述摆镜线性区开始信号产生 探测器积分信号，满足摆镜在探测器曝光的积分时间内、且在线性区内摆动。 当探测器曝光的积分时间结束时，探测器产生数据有效信号并向外输出图像数 据，同时摆镜返回至初始位置。 所述望远物镜组包括前固定透镜、变倍组和后固定镜组，其中，变倍组由大视场变 倍组和中视场变倍组变倍组构成，所述大视场变倍组由第二透镜和第五透镜构成，所述中 视场变倍组由第三透镜和第四透镜构成，从物方到像方依次设置所述第二透镜、第三透镜、 第四透镜和第五透镜；当大视场变倍组投入到所述光学系统、且中视场变倍组从所述光学 系统中切出，该光学系统为大视场光学系统；当中视场变倍组投入到所述光学系统、且大视 场变倍组从所述光学系统中切出，该光学系统为中视场光学系统；当大视场变倍组和中视 场变倍组均从所述光学系统中切出，该光学系统为小视场光学系统； 该光学系统的设计指标为：波长为7. 7μm~10. 3μm;像元尺寸为： 20μmX24μm;F#为2 ;焦距=500mm时，视场角为2. 82°X2· 1Γ;焦距=300mm时，视 场角为4.69°X3.52。；焦距=100mm时，视场角为14.04°X10.53。。所述光学系统的总光焦度满足以下公式： 其中，灼为第i个透镜的光焦度，^为近轴光线在第i个透镜上的入射高度，⑦为 系统的总光焦度；所述光学系统的总色差系数满足以下公式：其中：(；为第i个透镜的色差系数，C_31为该光学系统的总色差系数。所述前固定透镜为第一透镜，所述后固定镜组包括同光轴依次设置的第六透镜、 反射镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述会聚成像组包括同光轴依次设置的第十透 镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第一透镜为正光焦度透镜，第二透镜为负 光焦度透镜，第三透镜为负光焦度透镜，第四透镜为正光焦度透镜，第五透镜为正光焦度透 镜，第六透镜为负光焦度透镜，第七透镜为负光焦度透镜，第八透镜为负光焦度透镜，第九 透镜为正光焦度透镜，第十透镜为正光焦度透镜，第i^一透镜为负光焦度透镜，第十二透镜 为正光焦度透镜，第十三透镜为正光焦度透镜。 所述第二透镜中的靠近像方的表面为非球面，第五透镜中的靠近像方的表面为非 球面，第七透镜中的两个表面均为非球面，第九透镜的两个表面均为非球面，第十透镜中的 靠近物方的表面为非球面，第十一透镜中的靠近像方的表面为非球面，第十三透镜中的靠 近物方的表面为非球面。 在红外光学系统中嵌入一个方位补偿摆镜，以保证在转台周扫时通过摆镜的摆动 来抵消外界景物相对探测器的运动，即在转台周扫时保证在每一个积分周期内探测器看到 的景物是不变的，这样就不会出现周扫时图像拖尾现象。而且，该成像系统的成功应用能 够使大阵列面阵探测器用于红外周扫成像系统成为可能，同时光学系统也可以实现大的视 场，成像清晰且360°无缝拼接。 另外，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/TINT，其中，α为每次摆镜为补偿视场所 需摆动的角度，ΤΙΝΤ为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间，在周扫 控制中，摆镜的摆动角速度与转台的转速无关，不管转台的转速是多少，均不影响到摆镜的 摆动角速度，所以，该控制方法控制简单，而且，不易出现控制误差，实现无拖尾匹配。【附图说明】 图1是周扫成像系统结构示意图； 图2是周扫成像系统的系统组成框图； 图3是探测器成像电路组成框图； 图4是红外光学系统各个透镜和摆镜之间的布设图； 图5是无缝拼接成像效果图； 图6是探测器成像电路逻辑时序图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。 如图1所示的周扫成像系统，包括一个方位扫描转台，在该方位扫描转台上固设 有红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜。其中，红外光学系统包括望远物镜组和会聚成像 组，望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组和探测器是从物方到像方同光轴依次设置的， 来自物方的光线依次通过望远物镜组、方位补偿摆镜、会聚成像组，最后成像到探测器上的 焦平面上。 方位扫描转台采用两轴转台，可实现匀速水平周扫和上下俯仰调节，红外光学系 统、探测器和方位补偿摆镜等设备在安装时同转台平台保持一致，这样转台转动后，360° 成像在一个水平面上，若红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜等设备同转台平台存在倾 斜角，成像将出现倾斜，无法实现无缝拼接。转台的俯仰角度，将决定最终成像的俯仰角度， 实现不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周扫成像控制方法，该方法基于的周扫成像系统包括一个方位扫描转台和固设在该方位扫描转台上的红外光学系统、探测器和方位补偿摆镜，其特征在于，每次方位补偿摆镜摆动产生的视场偏移用于补偿依次成像对应的视场角，当成像视场固定时，方位补偿摆镜所需摆动角速度为α/TINT，其中，α为每次摆镜为补偿视场所需摆动的角度，TINT为方位补偿摆镜摆动角度α需满足的探测器曝光的积分时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨逸柳，王凯，孙小亮，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41