一种非制冷红外辐射测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种非制冷红外辐射测量系统，所述系统的一实施方式包括：无人机测量分系统和地面控制分系统；其中，无人机测量分系统包括：飞行在目标附近的无人机、与无人机连接并具有通信线缆的系留缆、连接于无人机并安装非制冷型红外热像仪和可见光相机的机载吊舱、用于控制机载吊舱对目标进行跟踪的跟踪处理器以及与所述通信线缆电性连接并用于与地面控制分系统进行通信的机载通信终端；地面控制分系统包括：与系留缆连接的收放线装置、主控电脑、与机载通信终端进行通信的地面通信终端以及电源。该实施方式能够在体积受限的无人机的机载吊舱进行高精度的红外辐射测量。

【技术实现步骤摘要】
一种非制冷红外辐射测量系统
本专利技术涉及红外测量
，尤其涉及一种非制冷红外辐射测量系统。
技术介绍
红外辐射一般采用制冷型红外热像仪进行测量，由于制冷机的存在，制冷型红外热像仪的体积和功耗较大，难以应用于体积、重量、功耗受限的场合中。如某制冷型红外热像仪机芯(不含镜头)外形尺寸为164mm*116mm*66mm，大于直径140mm的无人机的机载吊舱，无法将其集成到机载吊舱内部。目前，非制冷型红外热像仪的技术水平已经发展到实用化，其尺寸小、精度高，如某非制冷型红外热像仪外形尺寸(含镜头)仅为45mm*45mm*68mm，测量精度较高，功耗仅为10W左右，这使得红外辐射测量系统小型化成为可能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：如何在无人机的机载吊舱进行高精度的红外辐射测量。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种非制冷红外辐射测量系统。本专利技术实施例的非制冷红外辐射测量系统用于测量目标的红外辐射；所述系统可包括：无人机测量分系统和地面控制分系统；其中，无人机测量分系统可包括：飞行在目标附近的无人机、与无人机连接并具有通信线缆的系留缆、连接于无人机并安装非制冷型红外热像仪和可见光相机的机载吊舱、用于控制机载吊舱对目标进行跟踪的跟踪处理器、以及与所述通信线缆电性连接并用于与地面控制分系统进行通信的机载通信终端；地面控制分系统可包括：与系留缆连接的收放线装置、主控电脑、与机载通信终端进行通信的地面通信终端、以及电源；以及，跟踪处理器分别与非制冷型红外热像仪、可见光相机和机载通信终端电性连接，用于根据非制冷型红外热像仪或者可见光相机采集的图像跟踪目标、以及将所述图像通过机载通信终端发送到地面控制分系统。优选地，地面通信终端分别与收放线装置和主控电脑连接；以及，地面控制分系统可进一步包括：与地面通信终端连接、并用于控制无人机以及机载吊舱运动的控制手柄。优选地，非制冷型红外热像仪可分别采集目标的数字图像和模拟图像；其中，采集的数字图像存储在非制冷型红外热像仪的内部存储器中。优选地，跟踪处理器可用于接收非制冷型红外热像仪采集的模拟图像或者可见光相机采集的图像、并根据接收的图像进行目标跟踪，还可用于将接收的图像通过机载通信终端发送到地面控制分系统。优选地，跟踪处理器可进一步用于：根据主控电脑或者控制手柄发送的指令确定接收非制冷型红外热像仪采集的图像还是可见光相机采集的图像。优选地，主控电脑可用于：在接收到跟踪处理器发送的图像之后进行显示、录像以及存储。优选地，机载吊舱为两轴两框架结构；其中，外框架为俯仰轴，内框架为方位轴。优选地，机载吊舱分别在方位轴和俯仰轴上安装微机械陀螺，用于测量方位轴或者俯仰轴相对于惯性空间的角速度。优选地，跟踪处理器包括视频跟踪板和定位解算板；其中，视频跟踪板采用数字信号处理器DSP与现场可编程门阵列FPGA结合的架构。优选地，所述通信线缆为光纤，所述机载通信终端和所述地面通信终端都为光端机。在本专利技术实施例的技术方案中，采用非制冷型红外热像仪及一体化可见光相机，载荷及功耗较小，便于集成到1.8千克左右的机载吊舱中，由此大大减小试验保障压力。采用旋翼无人机作为载机平台，并且使用系留缆放飞的方式操控无人机，易于进行控制，飞行稳定性较好。本专利技术系统测量精度较高，可达量程的±2％。此外，本专利技术系统中的跟踪处理器可接收非制冷型红外热像仪采集的模拟图像或者可见光相机采集的图像用于对目标进行定位和跟踪，并将接收的图像发送到地面控制分系统进行显示、监测、录像以及保存，非制冷型红外热像仪采集的数字图像则保存在内部存储器中，用于导出后分析处理。经过以上设置，本专利技术可实现对目标全方位、多角度的红外辐射测量，还适用于从空中对海面目标或者地面目标进行红外辐射测量。本专利技术系统中的各设备体积重量小、功耗低，可大大减小测量经费投入及保障人力投入。附图说明图1是本专利技术实施例中非制冷红外辐射测量系统的组成部分示意图；图2是本专利技术实施例中跟踪处理器的面板接插件示意图。附图标记说明：10——无人机测量分系统，11——无人机，12——机载吊舱，13——跟踪处理器，14——系留缆，20——地面控制分系统，21——收放线装置，22——地面通信终端，23——主控电脑，24——控制手柄，25——电源。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术实施例中非制冷红外辐射测量系统的组成部分示意图。如图1所示，本专利技术实施例的非制冷红外辐射测量系统可包括：无人机测量分系统10和地面控制分系统20。具体地，无人机测量分系统10可包括：飞行在目标附近(上述“附近”可根据预设规则确定，例如可将“附近”设置为：距离目标不超过阈值的空间)的无人机11、与无人机11连接并具有通信线缆的系留缆14、连接于无人机11并在内部安装非制冷型红外热像仪(图中未示出)和可见光相机(图中未示出)的机载吊舱12、用于控制机载吊舱12对目标进行跟踪的跟踪处理器13、以及与所述通信线缆电性连接并用于与地面控制分系统20进行通信的机载通信终端(图中未示出)。实际应用中，系留缆14中除了具有通信线缆之外，还可具有为无人机测量分系统10供电的电源线。通信线缆优选为光纤，对应地，机载通信终端可以是光端机。地面控制分系统20可以包括：与系留缆14连接的收放线装置21、主控电脑23、与机载通信终端进行通信的地面通信终端22以及电源25。除了上述部件，地面控制分系统20还可包括用于控制无人机11以及机载吊舱12运动的控制手柄24。其中，该电源25可为无人机测量分系统10以及地面控制分系统20的其它部件供电。地面通信终端22分别与主控电脑23、控制手柄24和收放线装置21连接，用于将主控电脑23或者控制手柄24触发的信号通过系留缆14中的通信线缆发送到跟踪处理器13，还用于通过上述通信线缆接收跟踪处理器13发送的图像并转发到主控电脑23或者设置在地面的存储器。与机载通信终端对应，地面通信终端22可以是光端机。在本专利技术实施例中，跟踪处理器13分别与非制冷型红外热像仪、可见光相机和机载通信终端电性连接，用于根据非制冷型红外热像仪或者可见光相机采集的图像跟踪目标以及将该图像通过机载通信终端发送到地面控制分系统20。较佳地，非制冷型红外热像仪可分别采集目标的数字图像和模拟图像。其中，采集的数字图像存储在非制冷型红外热像仪的内部存储器中供后续导出并分析。跟踪处理器13用于根据主控电脑23或者控制手柄24发送的指令判断是接收非制冷型红外热像仪采集的模拟图像还是接收可见光相机采集的图像。接收图像之后，跟踪处理器13可依据预设算法执行目标跟踪。地面控制分系统20在接收到跟踪处理器13发送的图像之后，可进行显示、监视、录像以及存储。图2是本专利技术实施例中跟踪处理器的面板接插件示意图。如图2所示，XD1上的电缆有两个接头，一个接头连接机载电源，为机载吊舱及其中的设备供电，另一接头连接机载通信终端。XD2为跟踪处理器13在接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非制冷红外辐射测量系统，用于测量目标的红外辐射；其特征在于，所述系统包括：无人机测量分系统和地面控制分系统；其中，无人机测量分系统包括：飞行在目标附近的无人机、与无人机连接并具有通信线缆的系留缆、连接于无人机并安装非制冷型红外热像仪和可见光相机的机载吊舱、用于控制机载吊舱对目标进行跟踪的跟踪处理器、以及与所述通信线缆电性连接并用于与地面控制分系统进行通信的机载通信终端；地面控制分系统包括：与系留缆连接的收放线装置、主控电脑、与机载通信终端进行通信的地面通信终端、以及电源；以及，跟踪处理器分别与非制冷型红外热像仪、可见光相机和机载通信终端电性连接，用于根据非制冷型红外热像仪或者可见光相机采集的图像跟踪目标、以及将所述图像通过机载通信终端发送到地面控制分系统。

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外辐射测量系统，用于测量目标的红外辐射；其特征在于，所述系统包括：无人机测量分系统和地面控制分系统；其中，无人机测量分系统包括：飞行在目标附近的无人机、与无人机连接并具有通信线缆的系留缆、连接于无人机并安装非制冷型红外热像仪和可见光相机的机载吊舱、用于控制机载吊舱对目标进行跟踪的跟踪处理器、以及与所述通信线缆电性连接并用于与地面控制分系统进行通信的机载通信终端；地面控制分系统包括：与系留缆连接的收放线装置、主控电脑、与机载通信终端进行通信的地面通信终端、以及电源；以及，跟踪处理器分别与非制冷型红外热像仪、可见光相机和机载通信终端电性连接，用于根据非制冷型红外热像仪或者可见光相机采集的图像跟踪目标、以及将所述图像通过机载通信终端发送到地面控制分系统。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，地面通信终端分别与收放线装置和主控电脑连接；以及，地面控制分系统进一步包括：与地面通信终端连接、并用于控制无人机以及机载吊舱运动的控制手柄。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，非制冷型红外热像仪可分别采集目标的数字图像和模拟图像；其中，采集的数字图像存储在非制冷型红外热像仪的内部存...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱坤，李军伟，徐文斌，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11