一种多目标激光测照光电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种多目标激光测照光电装置及其控制方法，属于光电技术应用领域；包括可控反射镜、激光器组件、图像处理和控制组件、观瞄成像组件；可控反射镜通过控制组件能够实现方位和俯仰两个自由度的摆动；观瞄成像组件能够输出指向区域的视频图像，用于瞄准目标；图像处理和控制组件接收观瞄成像组件的视频图像，通过目标检测和跟踪算法，计算出视频中指定的多个目标相对于瞄准线的位置偏差，并根据位置偏差按照与出光时间严格同步的时序控制反射镜摆动，从而控制激光光轴指向，实现多个目标的测距和照射。本发明专利技术按照时序精确控制快速反射镜的瞄准方向控制激光脉冲出光方向，分别指向不同目标，有效解决了对观瞄视场内多个目标同时测距或照射问题。时测距或照射问题。时测距或照射问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标激光测照光电装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于光电技术应用领域，具体涉及一种多目标激光测照光电装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]光电设备在地空无人机反制系统中起到重要作用。其中，电视或红外成像观瞄用于对目标的瞄准，同时激光测照器向目标发射激光束，为制导武器指示目标或是进行激光测距，获取目标位置信息，用于火控解算。
[0003]激光测距机在工作时，首先利用电视或红外观瞄系统对准被测目标，然后利用激光发射系统发射一束激光至被测目标，散射后的激光回波被激光接收系统接收，从而利用光速和时间差等测量参数确定被测目标和观察点之间的距离。
[0004]传统的激光测照器光轴固定，束散角小，只能对束散角内的一个目标进行连续的测距和照射。对于低小慢机群类目标，如果需要同时对多个目标进行处理，或使需部署多个激光器，成本较高，且不同设备之间协调困难；或是当通过伺服系统带动稳定平台逐一将观瞄瞄准线和目标对准，存在切换速度慢和切换过程目标易丢失等问题。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题：
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种多目标激光测照光电装置及其控制方法，有效解决了对观瞄视场内多个目标同时测距或照射问题。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种多目标激光测照光电装置，其特征在于：包括可控反射镜1、激光器组件7、图像处理和控制组件8、观瞄成像组件9；可控反射镜1通过控制组件能够实现方位和俯仰两个自由度的摆动；
[0008]所述激光器组件7包括激光辐射器4、激光发射天线3、分光镜2、激光接收天线5、激光探测器6，激光辐射器4发射的调制激光经激光发射天线3扩束，通过反射镜1反射，朝向目标发射；打在目标上返回的激光，经分光镜2反射通过接收天线5汇聚进入激光探测器6，激光探测器6根据收发激光信号的时间差得到目标距离；
[0009]激光发射和接收光路共用可控反射镜1，通过控制可控反射镜1法线方向的二维运动，实现激光收发光轴在观瞄视场范围内的快速调转；
[0010]观瞄成像组件9能够输出指向区域的视频图像，用于瞄准目标；图像处理和控制组件8接收观瞄成像组件9的视频图像，通过目标检测和跟踪算法，计算出视频中指定的多个目标相对于瞄准线的位置偏差，并根据位置偏差按照与出光时间严格同步的时序控制反射镜摆动，从而控制激光光轴指向，实现多个目标的测距和照射。
[0011]本专利技术的进一步技术方案是：所述控制组件为角度调节机构，能够控制反射镜1的反射面相对安装基准面的角度进行方位、俯仰两个自由度的不小于
±2°
小范围摆动。
[0012]本专利技术的进一步技术方案是：所述激光器组件7的接收与发射采用共同口径；其分
光镜2为环形结构，从中心口径透过发射激光，从边缘口径反射接收激光。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述观瞄成像组件9是电视、红外热像仪或二者的组合。
[0014]一种多目标激光测照光电装置的控制方法，其特征在于具体步骤如下：
[0015]步骤一：通过观瞄成像组件9瞄准目标，将瞄准区域的视频图像输出至图像处理和控制组件8；
[0016]步骤二：图像处理和控制组件8接收到观瞄成像组件9的视频图像后，检出瞄准区域的N个目标，并对N个目标进行跟踪；
[0017]步骤三：通过图像处理和控制组件8计算出指定的N个目标相对于图像中心的位置偏差dx
i
，dy
i
；
[0018]步骤四：图像处理和控制组件8根据目标偏差控制可控反射镜1运动到指定方位角
ɑ
，俯仰角β，瞄准目标1：
[0019][0020]其中：dx
i
，dy
i
为目标i距离图像中心水平和垂直的像素位置偏差，i＝1；A为观瞄成像组件的水平视场，D为图像分辨率；θ
x
，θ
y
为标校得到的观瞄成像组件9与可控反射镜1零位时激光光轴的偏差角；C
t
为可控反射镜1反射面与理想45
°
平面的空间转换矩阵；
[0021]步骤五：可控反射镜1运动到指定位置后，激光辐射器4出光，对目标i进行照射，对回波信号进行处理，获得目标i距离信息；
[0022]步骤六：上一个目标测照完成后，图像处理和控制组件8根据目标i+1偏差dx
i+1
、dy
i+1
控制可控反射镜1运动到指定方位角
ɑ
i+1
，俯仰角β
i+1
，瞄准目标i+1；可控反射镜1摆动到指定位置后，激光辐射器4出光，对目标i+1进行照射，获得目标i+1距离信息；
[0023]步骤七：根据目标个数N重复以上步骤三至步骤五N次，逐一对每个目标进行测距和照射；N个目标全部完成后，重新指向目标1，继续下一轮循环。
[0024]本专利技术的进一步技术方案是：所述可控反射镜1的角度控制精度θ
SFM
至少满足：
[0025][0026]其中，θ
LSR
为激光发射束散角。
[0027]本专利技术的进一步技术方案是：所述可控反射镜1在激光出光的两次间隔时间中，能够按照指令快速运动到指向下一个目标的位置：
[0028]T
set_max
+T
dly_all
≤1/M
[0029]其中，T
set_max
为反射镜按照指令从一个位置运动到另一个位置并达到稳定的最大时间，T
dly_all
为激光出光延迟、反射镜指令延迟等延迟时间的总和,M为激光出光频率。
[0030]本专利技术的进一步技术方案是：所述可控反射镜1运动的控制时序由激光外同步信号相位延迟一定时间得到，工作时序约束为：
[0031]T
cmd
+T
set
‑
T
dly
>T
prd
[0032]T
cmd
>T
dly
+T
pw
+T
rt
[0033]其中：T
cmd
为反射镜控制命令相对外触发脉冲的延迟时间；T
dly
为激光器出光延迟；T
pw
为激光器脉冲宽度；T
rt
为激光发射后返回接收的时间；T
prd
为外同步信号脉冲周期；T
set
为可控反射镜1调转时间。
[0034]本专利技术的进一步技术方案是：所述可控反射镜1调转时间T
set
的要求为:
[0035]对任意两个指向位置，T
set
≤15.6ms。
[0036]本专利技术的进一步技术方案是：所述图像处理及控制组件8采用自动或半自动的形式检出瞄准区域的目标；激光辐射器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多目标激光测照光电装置，其特征在于：包括可控反射镜(1)、激光器组件(7)、图像处理和控制组件(8)、观瞄成像组件(9)；可控反射镜(1)通过控制组件能够实现方位和俯仰两个自由度的摆动；所述激光器组件(7)包括激光辐射器(4)、激光发射天线(3)、激光接收天线(5)、分光镜(2)、激光接收天线(5)、激光探测器(6)，激光辐射器(4)发射的调制激光经激光发射天线(3)扩束，通过反射镜(1)反射，朝向目标发射；打在目标上返回的激光，经分光镜(2)反射通过接收天线(5)汇聚进入激光探测器(6)，激光探测器(6)根据收发激光信号的时间差得到目标距离；激光发射和接收光路共用可控反射镜(1)，通过控制可控反射镜(1)法线方向的二维运动，实现激光收发光轴在观瞄视场范围内的快速调转；观瞄成像组件(9)能够输出指向区域的视频图像，用于瞄准目标；图像处理和控制组件(8)接收观瞄成像组件(9)的视频图像，通过目标检测和跟踪算法，计算出视频中指定的多个目标相对于瞄准线的位置偏差，并根据位置偏差按照与出光时间严格同步的时序控制反射镜摆动，从而控制激光光轴指向，实现多个目标的测距和照射。2.根据权利要求1所述多目标激光测照光电装置，其特征在于：所述控制组件为角度调节机构，能够控制反射镜(1)的反射面相对安装基准面的角度进行方位、俯仰两个自由度的不小于
±2°
小范围摆动。3.根据权利要求1所述多目标激光测照光电装置，其特征在于：所述激光器组件(7)的接收与发射采用共同口径；其分光镜(2)为环形结构，从中心口径透过发射激光，从边缘口径反射接收激光。4.根据权利要求1所述多目标激光测照光电装置，其特征在于：所述观瞄成像组件(9)是电视、红外热像仪或二者的组合。5.一种多目标激光测照光电装置的控制方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一：通过观瞄成像组件(9)瞄准目标，将瞄准区域的视频图像输出至图像处理和控制组件(8)；步骤二：图像处理和控制组件(8)接收到观瞄成像组件(9)的视频图像后，检出瞄准区域的N个目标，并对N个目标进行跟踪；步骤三：通过图像和理及控制组件(8)计算出指定的N个目标相对于图像中心的位置偏差dx
i
，dy
i
；步骤四：图像处理和控制组件(8)根据目标偏差控制可控反射镜(1)运动到指定方位角
ɑ
，俯仰角β，瞄准目标1：其中：dx
i
，dy
i
为目标i距离图像中心水平和垂直的像素位置偏差，i＝1；A为观瞄成像组件的水平视场，D为图像分辨率；θ
x
，θ
y
为标校得到的观瞄成像组件(9)与可控反射镜(1)零位时激光光轴的偏差角；C
t
为可控反射镜(1)反射面与理想45
°
平面的空间转换矩阵；步骤五：可控反射镜(1)运动到指定位置后，激光辐射器(4)出光，对目标i...

【专利技术属性】
技术研发人员：申宇元，赵胜斌，张龙浩，沈腾，杜明昊，
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：