一种激光动态扫描测距方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光动态扫描测距方法及系统，激光动态扫描装置包括红外搜索平台、激光跟踪平台和指挥控制计算机，红外搜索平台包括热像仪、图像处理器和信息处理器，热像仪用于输出周视图像；图像处理器用于对热像仪输出的周视图像实施目标捕获和建航；信息处理器用于将图像处理器捕获的目标信息上传至指挥控制计算机；激光跟踪平台包括伺服控制器、万向架、以及安装于万向架上的激光测距机，伺服控制器用于控制该激光跟踪平台启停、调转和按规划路径运动，并控制激光测距机的启停，将获取的目标距离发送至指挥控制计算机。本发明专利技术采用动态扫描测距，可实现空中多目标距离测量；采用伺服控制，受人为因素和自然因素干扰小。受人为因素和自然因素干扰小。受人为因素和自然因素干扰小。

【技术实现步骤摘要】
一种激光动态扫描测距方法及系统


[0001]本专利技术涉及光电扫描
，尤其公开了一种激光动态扫描测距方法及系统。

技术介绍

[0002]在现有技术中，对于空中多目标距离测量，常规方法是采用激光测距，但是由于激光发散角小，只能采用高精度跟踪实现单一目标跟踪测距，无法实现空中散布的多个目标快速测距。
[0003]因此，现有激光测距中无法实现空中散布的多个目标快速测距，是一件亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种激光动态扫描测距方法及系统，旨在解决现有激光测距中无法实现空中散布的多个目标快速测距的技术问题。
[0005]本专利技术的一方面涉及一种激光动态扫描装置，包括红外搜索平台、激光跟踪平台和指挥控制计算机，红外搜索平台包括热像仪、图像处理器和信息处理器，
[0006]热像仪用于输出周视图像；
[0007]图像处理器与热像仪电连接，用于对热像仪输出的周视图像实施目标捕获和建航；
[0008]信息处理器与图像处理器电连接，用于将图像处理器捕获的目标信息上传至指挥控制计算机；
[0009]激光跟踪平台包括伺服控制器、万向架、以及安装于万向架上的激光测距机，激光测距机与信息处理器通信连接，用于接收信息处理器传送过来的目标信息，测定目标距离；
[0010]伺服控制器与激光测距机通信连接，用于控制该激光跟踪平台启停、调转和按规划路径运动，并控制激光测距机的启停，将获取的目标距离发送至指挥控制计算机。
[0011]进一步地，激光测距机上设有激光镜头，激光镜头内设有第一棱镜、第二棱镜、第一伺服电机、第二伺服电机、第一齿轮减速器、第二齿轮减速器和测角用的光栅尺，第一伺服电机通过第一齿轮减速器与第一棱镜相连接，第二伺服电机通过第二齿轮减速器与第二棱镜相连接，伺服控制器分别与第一伺服电机和第二伺服电机电连接，用于分别控制第一棱镜和第二棱镜绕轴心回转匀速运动。
[0012]本专利技术的另一方面涉及一种激光动态扫描测距方法，应用于上述的激光动态扫描装置中，激光动态扫描测距方法包括以下步骤：
[0013]在搜索模式下，激光跟踪平台处于待命状态，红外搜索平台匀速运转，形成周视图像，图像处理器实时捕获目标，并对目标编号；
[0014]指挥控制计算机收到目标告警信号后，自动通知激光跟踪平台的激光镜头运动，并启动激光跟踪平台等待接收轨迹命令；
[0015]指挥控制计算机选择确定需要跟踪的目标编号并通知红外搜索平台；
[0016]红外搜索平台定时刷新选定目标坐标信息，并同时向指挥控制计算机和激光跟踪平台发送目标信息；
[0017]跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至指挥控制计算机。
[0018]进一步地，跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至指挥控制计算机的步骤之后包括：
[0019]待所有警告消除后，回复至搜索模式。
[0020]进一步地，跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至指挥控制计算机的步骤包括：
[0021]控制第一棱镜和第二棱镜的初始转角、转速的大小和转速的方向，实现设定规律的运动轨迹，采用激光扫描扩束或结构光束技术实现动态测距。
[0022]进一步地，控制第一棱镜和第二棱镜的初始转角、转速的大小和转速的方向，实现设定规律的运动轨迹，采用激光扫描扩束或结构光束技术实现动态测距的步骤包括：
[0023]依据远场薄棱镜近似分析理论，经过第一棱镜和第二棱镜的后的光束在两个方向上的偏转角度分量分别为：
[0024]Φ
x
＝δ1sin(θ1+θ
10
)
‑
δ2sin(θ2+θ
20
)
[0025]Φ
y
＝
‑
δ1cos(θ1+θ
10
)+δ2cos(θ2+θ
20
)
[0026]其中，第一棱镜和第二棱镜的光束偏转角大小分别为δ1＝α1(n1‑
1)、δ2＝α2(n2‑
1)；θ1、θ2分别为第一棱镜和第二棱镜的y轴绕z轴的转角；
[0027]若第一棱镜和第二棱镜的结构参数完全一致，且当初始角均为π/2时，由上述公式演变为：
[0028]Φ
x
＝δcosθ1‑
δcosθ2[0029]Φ
y
＝δsinθ1‑
δsinθ2[0030]当改变两个转镜的转速方向和大小比例时，光束则按照预设的规则覆盖设定的区域，设第一棱镜转速为ω，第二棱镜转速为kω，则有：
[0031][0032][0033]其中，光束运动的周期为ω，最大半径为2δ。
[0034]进一步地，激光测距机测程与参数，接收到的功率计算公式为：
[0035][0036]其中，Pr为雪崩管接收到的功率；Pt为激光器发射功率；Kt为发射系统透过率；Kr为接收系统透过率；A为接收物镜半径；ρ为目标反射系数；R为目标距离；K为目标面积与光斑面积之比系数；a为大气衰减系数。
[0037]本专利技术的另一方面涉及一种激光动态扫描系统，应用于上述的激光动态扫描装置
中，激光动态扫描系统包括：
[0038]搜索模块，用于在搜索模式下，激光跟踪平台处于待命状态，红外搜索平台匀速运转，形成周视图像，图像处理器实时捕获目标，并对目标编号；
[0039]第一通知模块，用于指挥控制计算机收到目标告警信号后，自动通知激光跟踪平台的激光镜头运动，并启动激光跟踪平台等待接收轨迹命令；
[0040]第二通知模块，用于指挥控制计算机选择确定需要跟踪的目标编号并通知红外搜索平台；
[0041]第三通知模块，用于红外搜索平台定时刷新选定目标坐标信息，并同时向指挥控制计算机和激光跟踪平台发送目标信息；
[0042]控制模块，用于激光跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至指挥控制计算机。
[0043]进一步地，激光动态扫描系统还包括：
[0044]回复模块，用于待所有警告消除后，回复至搜索模式。
[0045]进一步地，控制模块包括：
[0046]控制单元，用于控制第一棱镜和第二棱镜的初始转角、转速的大小和转速的方向，实现设定规律的运动轨迹，采用激光扫描扩束或结构光束技术实现动态测距。
[0047]本专利技术所取得的有益效果为：
[0048]本专利技术提供一种激光动态扫描测距方法及系统，激光动态扫描装置采用红外搜索平台、激光跟踪平台和指挥控制计算机，红外搜索平台包括热像仪、图像处理器和信息处理器，热像仪用于输出周视图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光动态扫描装置，包括红外搜索平台(100)、激光跟踪平台(200)和指挥控制计算机(300)，所述红外搜索平台(100)包括热像仪(110)、图像处理器(120)和信息处理器(130)，所述热像仪(110)用于输出周视图像；所述图像处理器(120)与所述热像仪(110)电连接，用于对所述热像仪(110)输出的周视图像实施目标捕获和建航；所述信息处理器(130)与所述图像处理器(120)电连接，用于将所述图像处理器(120)捕获的目标信息上传至所述指挥控制计算机(300)；所述激光跟踪平台(200)包括伺服控制器(210)、万向架、以及安装于所述万向架上的激光测距机(220)，所述激光测距机(220)与所述信息处理器(130)通信连接，用于接收所述信息处理器(130)传送过来的目标信息，测定目标距离；所述伺服控制器(210)与所述激光测距机(220)通信连接，用于控制该激光跟踪平台启停、调转和按规划路径运动，并控制所述激光测距机(220)的启停，将获取的目标距离发送至所述指挥控制计算机(300)。2.如权利要求1所述的激光动态扫描装置，其特征在于，所述激光测距机(220)上设有激光镜头(221)，所述激光镜头(221)内设有第一棱镜、第二棱镜、第一伺服电机、第二伺服电机、第一齿轮减速器、第二齿轮减速器和测角用的光栅尺，所述第一伺服电机通过所述第一齿轮减速器与所述第一棱镜相连接，所述第二伺服电机通过所述第二齿轮减速器与所述第二棱镜相连接，所述伺服控制器(210)分别与所述第一伺服电机和所述第二伺服电机电连接，用于分别控制所述第一棱镜和所述第二棱镜绕轴心回转匀速运动。3.一种激光动态扫描测距方法，应用于如权利要求1或2所述的激光动态扫描装置中，其特征在于，所述激光动态扫描测距方法包括以下步骤：在搜索模式下，所述激光跟踪平台处于待命状态，所述红外搜索平台匀速运转，形成周视图像，所述图像处理器实时捕获目标，并对目标编号；所述指挥控制计算机收到目标告警信号后，自动通知所述激光跟踪平台的激光镜头运动，并启动所述激光跟踪平台等待接收轨迹命令；所述指挥控制计算机选择确定需要跟踪的目标编号并通知所述红外搜索平台；所述红外搜索平台定时刷新选定目标坐标信息，并同时向所述指挥控制计算机和所述激光跟踪平台发送目标信息；所述跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在所述伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至所述指挥控制计算机。4.如权利要求3所述的激光动态扫描测距方法，其特征在于，所述跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在所述伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至所述指挥控制计算机的步骤之后包括：待所有警告消除后，回复至搜索模式。5.如权利要求3所述的激光动态扫描测距方法，其特征在于，所述所述跟踪平台依据目标轨迹命令，自动规划运动路径和激光测距，在所述伺服控制器的伺服控制作用下进行运动，并将获取的目标距离发送至所述指挥控制计算机的步骤包括：
控制第一棱镜和第二棱镜的初始转角、转速的大小和转速的方向，实现设定规律的运动轨迹，采用激光扫描扩束或结构光束技术实现动态测距。6.如权利要求5所述的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾红辉，周欢喜，严林，刘继军，
申请(专利权)人：湖南宏动光电有限公司，
类型：发明
国别省市：