一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置，属于航标测量技术领域，该方法是采用远距离成像及跟踪对航标灯位置进行实时跟踪以及对航标灯的光信号进行远程获取；远程获取的光信号通过模块化光谱仪将航标灯的光信号分光色散按照波长大小分开，从中提取待测航标灯的特征波长；建立航标灯灯质自动识别算法及灯质数据库，在航标灯灯质识别算法中设计背景识别算法，排除干扰，对航标灯器进行现场检测识别灯质。实现对陆地上固定移动航标灯及海上移动航标灯的灯光信号的有效跟踪。各装置集成便携式仪器，方便携带，提高现场检测实用性。可以方便地携带到航标灯器运行现场，对航标灯灯质进行精确的现场检测，以便及时掌握航标灯的运行情况。

A kind of intelligent detection method and device for beacon light quality

【技术实现步骤摘要】
一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置
本专利技术涉及航标测量
，具体地说是一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置。
技术介绍
目前，灯塔、灯桩等固定航标以及海上浮标所配备的大、中型航标灯器，很难进行现场检测，该类航标灯器自安装后就无法对其灯质时序进行科学准确的检测识别。以前仅仅只能依靠检测者的肉眼观测和秒表计时，方法粗糙、准确度低，无法精确全面地掌握航标灯灯质的实际工作状态，一旦灯质发生异常，很难及时准确地发现，这样在很大程度上制约了航标效能的提高。如何以科学的方法准确地检测航标灯灯质的节奏和闪光周期误差，判定其是否符合技术标准的要求，是现代化航标测量技术亟待解决的重要课题。中国公布号为CN107741575A，名称为：“航标灯灯质智能化检测系统及检测方法”的技术，其对航标灯光信号只是简单的比对识别，没有抗干扰能力，准确性和精度也不能达到预期的效果。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，本专利技术的一种航标灯灯质智能化检测方法，是采用远距离成像及跟踪对航标灯位置进行实时跟踪以及对航标灯的光信号进行远程获取；远程获取的光信号通过模块化光谱仪将航标灯的光信号分光色散按照波长大小分开，从中提取待测航标灯的特征波长；建立航标灯灯质自动识别算法及灯质数据库，在航标灯灯质识别算法中设计背景识别算法，排除太阳背景光、干扰光、以及船体/目标晃动因素对检测的干扰，对航标灯器进行现场检测识别灯质。其中：航标灯的光信号导入到模块化光谱仪，光信号依次通过入射狭缝、准直镜、光栅、聚焦镜，最后在CCD光电探测器上按照波长依次排列，CCD光电探测器把光信号转换成电信号，最后经单片机处理后传输到上位机，通过航标灯灯质识别算法对灯质进行准确检测、识别。航标灯灯质识别算法中的背景识别算法，排除检测现场受太阳背景光、干扰光及船体/目标航标灯晃动造成的信号波动，其算法的设计是：获取航标灯光信号的最大值和最小值，以最大值和最小值的平均值作为基准，将小于基准值的数据暂时作为背景，采用曲线拟合方式，近似拟合出背景趋势曲线，然后在趋势曲线的基础上自适应增加一个数值，得到新的基准趋势曲线；将处在曲线下方的信号时序识别成false，将处在曲线上方的信号时序识别成true；识别成false的数据则为有效背景数据，通过航标灯灯质识别算法中排除有效背景数据，以准确获得并识别有效灯质信号。航标灯灯质识别算法中配置具有局部灯质信号分析功能，自动选取信号稳定的信号时序段进行检测识别，避免非稳定信号的干扰。远程获取的光信号通过耦合镜耦合到光纤，并导入到模块化光谱仪。远程获取的光信号通过分光镜片分光，分光镜片将一束光强通过耦合镜耦合到光纤，并导入到模块化光谱仪，通过航标灯灯质识别算法对灯质进行准确识别；分光镜片将另一束光强通过电子观测系统成像在电脑终端，于电脑终端观测航标灯实时晃动的同时，对航标灯的灯质时序进行准确测量。优选的：分光镜片采用3:7的分光镜片，其中70％的光强导入到模块化光谱仪，另外30％的光强通过电子观测系统成像在平板电脑的终端。基于上述航标灯灯质智能化检测方法的一种便携式航标灯灯质智能化检测仪，是对航标灯的光信号进行远程获取的远距离成像及跟踪采用集成架，将远距离成像体系、模块化光谱仪以及液压云台多维转向微调装置集成在集成架上，实时跟踪航标灯的晃动并捕捉航标灯的成像，使航标灯成像始终位于成像的视野收集范围之内，采用液压云台多维转向微调装置快速对远程获取成像进行准确调焦，实现对陆地上固定移动航标灯及海上移动航标灯的灯光信号的有效跟踪。该便携式航标灯灯质智能化检测仪优化远距离成像体系、模块化光谱仪以及液压云台多维转向微调装置集成的电路控制系统，设计光学系统结构，采用12.7mm×12.7mm小尺寸平面光栅及光学镜片，减小集成架上所集成的灯质智能化检测仪的整体尺寸，增加便携性。上述的一种航标灯灯质智能化检测方法在航标灯灯质检测系统及检测装置上的应用。本专利技术与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术的一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置利用远距离灯光获取技术、电子成像观测技术、液压云台多维转向微调节技术与模块化光谱仪分光色散技术的有机结合，实现了对海上移动灯光信号的有效跟踪。该装置可以方便地携带到航标灯器运行现场，对航标灯灯质进行精确的现场检测，以便及时掌握航标灯的运行情况。本专利技术通过模块化光谱仪将航标灯光信号按照波长大小分开，从中提取待测航标灯的特征波长；设计背景识别算法，有效排除太阳背景光及船体/目标晃动等因素对检测的干扰；并通过模块化设计，整机小巧轻便，适用于航标灯器现场检测。本专利技术可利用电子目镜观测通过平板电脑终端实时显示航标灯浮标晃动的同时，还可以通过便携式灯质智能化检测软件对航标灯灯质的时序进行实时测量。为了实时跟踪航标灯浮标的晃动并捕捉航标灯的成像，使航标灯所成的像始终位于望远镜的视野收集范围之内，采用液压云台多维转向微调节技术可以快速对远程获取系统进行准确调焦，从而实现对陆地及海上移动灯光信号的有效跟踪。本专利技术通过模块化设计方案设计了一套集成架，可将远距离成像体系统、模块化光谱仪及液压云台多维转向微调装置集成在一起，该仪器整机小巧便携，可方便携带到灯器运行现场，对远处灯塔、灯桩及海上浮标所配备的航标灯灯质进行现场检测识别。本专利技术系统建立256种IALA国际灯质数据库，依据航标灯的闪烁频率及节奏，对不同的灯质进行准确识别，对于不在灯质库中的灯质也可以准确测出其闪烁频率及周期。本专利技术可对航标灯所发出的灯信号进行全谱采集，确定最大的峰值位置，依据最大的峰值位置，可以现场对航标灯的闪烁节奏、频率及周期进行准确识别。灯质识别软件建立了256种IALA国际灯质数据库，可以对灯质进行指定测试或盲测，对于不在灯质库中的灯质也可提供灯质闪烁周期信息。本专利技术可远距离检测航标灯浮标、灯塔、灯桩的灯质闪烁周期。此外，依据色品检测原理，可以提供灯质颜色三刺激值信息。本专利技术可以方便地携带到航标灯器运行现场，对航标灯灯质进行精确的现场检测，以便及时掌握航标灯的运行情况。本专利技术优化了电路控制系统，设计合理的光学系统结构，选用12.7mm×12.7mm小尺寸平面光栅及光学镜片可以明显减小便携式航标灯灯质智能化检测仪尺寸，方便携带，提高现场检测实用性。本专利技术的一种航标灯灯质智能化检测方法及其装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。附图说明附图1是本专利技术的便携式航标灯灯质智能化检测装置的结构示意图；附图2是本专利技术的便携式航标灯灯质智能化检测时序图(红色航标灯)；附图3是本专利技术的便携式航标灯灯质智能化检测仪灯质识别算法流程图；附图4是本专利技术的便携式航标灯灯质智能化检测仪检测软件人机交互的主界面图。附图中的标记分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航标灯灯质智能化检测方法，其特征在于该方法是采用远距离成像及跟踪对航标灯位置进行实时跟踪以及对航标灯的光信号进行远程获取；/n远程获取的光信号通过模块化光谱仪将航标灯的光信号分光色散按照波长大小分开，从中提取待测航标灯的特征波长；/n建立航标灯灯质自动识别算法及灯质数据库，在航标灯灯质识别算法中设计背景识别算法，排除太阳背景光、干扰光、以及船体/目标晃动因素对检测的干扰，对航标灯器进行现场检测识别灯质。/n

【技术特征摘要】
1.一种航标灯灯质智能化检测方法，其特征在于该方法是采用远距离成像及跟踪对航标灯位置进行实时跟踪以及对航标灯的光信号进行远程获取；
远程获取的光信号通过模块化光谱仪将航标灯的光信号分光色散按照波长大小分开，从中提取待测航标灯的特征波长；
建立航标灯灯质自动识别算法及灯质数据库，在航标灯灯质识别算法中设计背景识别算法，排除太阳背景光、干扰光、以及船体/目标晃动因素对检测的干扰，对航标灯器进行现场检测识别灯质。


2.根据权利要求1所述的一种航标灯灯质智能化检测方法，其特征在于：
航标灯的光信号导入到模块化光谱仪，光信号依次通过入射狭缝、准直镜、光栅、聚焦镜，最后在CCD光电探测器上按照波长依次排列，CCD光电探测器把光信号转换成电信号，最后经单片机处理后传输到上位机，通过航标灯灯质识别算法对灯质进行准确检测、识别。


3.根据权利要求1或2所述的一种航标灯灯质智能化检测方法，其特征在于：
航标灯灯质识别算法中的背景识别算法，排除检测现场受太阳背景光、干扰光及船体/目标航标灯晃动造成的信号波动，其算法的设计是：
获取航标灯光信号的最大值和最小值，以最大值和最小值的平均值作为基准，将小于基准值的数据暂时作为背景，采用曲线拟合方式，近似拟合出背景趋势曲线，然后在趋势曲线的基础上自适应增加一个数值，得到新的基准趋势曲线；将处在曲线下方的信号时序识别成false，将处在曲线上方的信号时序识别成true；
识别成false的数据则为有效背景数据，通过航标灯灯质识别算法中排除有效背景数据，以准确获得并识别有效灯质信号。


4.根据权利要求3所述的一种航标灯灯质智能化检测方法，其特征在于：
航标灯灯质识别算法中配置具有局部灯质信号分析功能，自动选取信号稳定的信号时序段进行检测识别，避免非稳定信号的干扰。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小鹏，赵珍阳，张临强，郑建华，田中朝，王凌燕，张勇，李建涛，王世功，崔志伟，张春梅，丛少佳，许玉兴，王顺磊，李杨，陈凤琪，于建达，岳耀品，
申请(专利权)人：交通运输部北海航海保障中心烟台航标处，山东东仪光电仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37