一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器。关键技术包括以下方面：采用新的成像体制，充分发挥激光雷达与多光谱的互补优势，建立复合化探测器新型成像体制；利用多谱段光学载荷与激光雷达载荷的精密集成技术，实现光学载荷与激光雷达载荷时间基准及几何基准的统一；运用同目标多属性信息对比及融合技术，最大化提取目标的有用信息，获取多谱段同时成像数据。该探测器挂载于抗风性能优秀的无人机平台，能够克服海陆交界处的复杂气流变化。所述探测器解决了激光主动探测、多光谱探测单一方法对水下目标探测效果不理想的技术难题，突破主被动复合成像、海水背景抑制、目标背景增强等关键技术。目标背景增强等关键技术。目标背景增强等关键技术。

【技术实现步骤摘要】
一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器


[0001]本专利技术属于水雷探测
，具体涉及一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器。

技术介绍

[0002]在历次海战中，水雷被看成一种非对称作战武器，对战争的进程有着重要影响，特别是在抗登陆作战中，浅水水雷作为抗登障碍体系中的重要组成部分，能否快速得到清除直接决定着登陆作战的成败。为了提高反水雷能力，近些年来，欧美等国发展了多型浅水反水雷装备。目前，美国将多频谱的探雷系统作为主要发展方向，其先进的机载激光探雷系统（CORBA系统），基于脉冲激光发射器和分时段条带成像接收器技术，可以提供三维高分辨率图像，能以较高的搜索速度对混浊水域中的水雷进行自动探测和识别，美军将其作为浅水反水雷的有力工具之一。
[0003]为了适应新时期反水雷需求，应充分借鉴国外发展经验，加快发展空中、水面、水下等无人反水雷装备，提升我国反水雷能力。基于空基反水雷的应用优势，我国应大力发展航空反水雷，反水雷装备无人化更是未来发展的主流趋势。根据国外发展现状，通过无人平台配合有人平台，利用复合光学与雷达系统，所专利技术的一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器，具有先进的性能和良好的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是研制脱离水下条件限制，基于可见光/激光一体化的小型化水雷探测器，搭配便捷起降的小型化长航时无人机，能够提高扫雷效率，应对更复杂的战场环境。
[0005]所述的轻型主被动复合式水雷探测器是多谱段光学载荷与激光雷达高度集成的共基准机载一体化主被动成像设备，该设备单次飞行可获取同源的高分辨率多谱段光学强度图像及激光点云距离图像，体积小、重量轻、收容宽，具有全天时、全天候探测与高精度定位，具备对陆地、海表和海底的主动回波探测及多光谱被动成像能力。可装载在无人机等载机平台中，执行高效的水雷探测、对地侦察、定位等任务。
[0006]所述的轻型主被动复合式水雷探测器中的光学相机采用多谱段成像相机，基于光谱差成像技术进行水面或水下目标的增强与探测，相机选用RGB等多个光学谱段对海成像，获取海洋背景下多个谱段的图像。由于红光在水中被迅速吸收，而蓝绿光则可穿透海水，红光的吸收系数比蓝绿光高一个数量级，同时水面以相同的效率反射红、蓝和绿光。因此取光学相机获取的红、蓝和绿图像，将蓝和绿信号结合在一起表示水下目标的反射和水面反向散射，并去掉只表示水面反向散射的红信号，从而过滤海面水杂波，增强水下目标的图像。无人机载海陆探测激光雷达配备1064nm和532nm双波长激光器，可同时实现对陆地、海表和海下目标进行回波探测，通过无人机平台运动获取飞行路径上的海陆一体三维地形图。本专利技术所述的探测器采用高度集成化设计，通过相机控制器控制光学相机与激光雷达同时、
同步工作，获取共基准、同视场的可见光强度图像及激光点云距离图像，为多源图像融合、信息深度挖掘等提供时间及几何基准的统一，为后期图像数据处理提供丰富的辅助支撑数据。
[0007]所述的轻型主被动复合式水雷探测器采用模块化及结构轻量化设计技术，在保证整机结构稳定性和尺寸稳定性的基础上减小整机质量，相对于单个载荷，总重量约降低30%以上；采用环境适应性设计技术，保证了相机温度、压力等环境适应性，采用被动减振设计技术，实现载机振动的衰减。相机采用主动、被动相结合的热控技术对整机温度进行控制，保证相机在复杂的温度环境下正常工作；探测器同时具备故障自诊断功能，有利于改善系统测试性、提高故障诊断精确性及缩短诊断时间、降低对维修人员技能要求和减小维修保障成本等。探测器具有体积小、重量轻、成本低、水质环境适应性强等优点，解决了现在浅水地形或水下目标探测应用场景中技术手段缺失、成本高、效率低、应用平台受限等痛点问题，可搭载于多旋翼、固定翼、混合翼等多型小型、中型无人机平台。
附图说明
[0008]图1系统组成原理图。
[0009]图2实物组成示意图。
具体实施方式
[0010]结合说明书附图和具体实施，对本专利技术具体实施方式作进一步详细描述，但并不局限于此，凡是对本专利技术实施方式进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术的思路和构想，均应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
[0011]图1是本专利技术所述系统组成原理图。如图所示，主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器由光学分系统、结构分系统、激光雷达分系统、温控分系统、图像处理分系统、电源分系统等组成。
[0012]系统有三种工作模式：多光谱单独成像；激光雷达单独成像；多光谱
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雷达同时成像。用户可根据工作时段、任务属性、电磁兼容要求、载机平台匹配的功耗和存储资源等实际任务要求，选择多载荷同时工作或分时单载荷工作的照相模式，载荷的主控系统能根据指令来响应照相模式的选择与切换，实现单谱段分时或多谱段同时工作的照相模式。
[0013]载荷在工作时，根据目标属性的不同，可选择三种不同的工作模式：在白天光照条件充足时，使用激光雷达扫描和多光谱相机高分辨率成像；夜晚或云层遮挡、能见度较低时可使用激光雷达扫描成像；单一的工作模式下，发现可疑目标后，可以再次采用光学设备和激光雷达设备相互配合的方式，获取多源目标信息。对感兴趣的区域实施不同角度多次重复成像，尽最大可能的提取目标信息。
[0014]本专利技术的关键技术解决方案包括如下步骤：步骤一：复合化载荷新型成像体制研究及总体设计。多光谱光学载荷获取的图像直观、分辨率较高，符合人类的视觉经验，对海面的不规则反射不敏感，但成像时损失了目标与传感器间的距离信息，且依赖背景太阳辐射，受限于光照条件，对海水的能见度较敏感。激光雷达图像仅能反映出目标的微波散射特性，但无法获取到该目标的光谱特性，图像不符合人类的视觉习惯，图像目视解译难度大，对目标的边缘纹理描述不完整，也给计算机
识别造成了一定的麻烦，但对海面的后向散射、不规则反射等较敏感。多光谱光学成像载荷与激光雷达具有显著的互补性，在使用模式上多光谱光学成像载荷与激光雷达都属于机载成像设备，具有相似的工作模式及工作环境。基于我国周边水雷分布及海面环境的复杂性，单一模式的载荷难以满足目前的使用要求，采用复合化的多光谱光学成像载荷及激光雷达已成为发展趋势，但长期以来两类设备工作时各自独立，缺乏集成化应用，体积、尺寸、重量偏大，尚未形成两类载荷图像信息深度融合的必要条件，未发挥两类载荷系统集成的应用优势。为此，针对复合化载荷成像体制及总体设计技术展开攻关，突破多谱段光学载荷与激光雷达系统集成技术及图像融合处理技术，实现高性能轻型主被动复合式水雷探测载荷的研制。
[0015]步骤二：多谱段光学载荷与激光雷达系统集成。轻型主被动复合式水雷探测器结构复杂，同时对重量要求严格，且为了方便两类载荷的图像融合，需要采用共基准、同时相设计技术，为了提升载荷的环境适应能力，还需要进行环境适应性设计，因此，轻型主被动复合式水雷探测器拟采用模块化及结构轻量化设计技术，在保证整机结构稳定性和尺寸稳定性的基础上减小整机质量，相对于单个载荷，总重量约降低3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型主被动复合式轻小型化无人机载水雷探测器，其特征在于：探测器系统由光学分系统、结构分系统、激光雷达分系统、温控分系统、图像处理分系统、电源分系统等组成。2.如权利要求1所述的探测器系统，其核心技术特征如下：从回波探测及目标反射光在水体中的辐射衰减特征2个维度出发，综合采用主动激光成像、被动水体光谱辐射技术实现水雷探测，形成可见光/激光一体化载荷，全天候快速获取共基准的可见光强度图像及激光距离图像，为多源图像融合提供统一的时间及几何基准；在图像处理方面综合采用海水背景抑制与目标增强等措施，解决水体对电磁波的强吸收特性等问题，结合目标检测准确率、目标特性等先验知识，对检测算法不断优化，提高水雷检测精度及检测鲁棒性，实现水下水雷目标自适应高效率检测；采用双频激光雷达及多谱段可见光相机一体化设计，适应海上水雷探测及陆地侦察成像；高度集成化设计，装载于无人机中，执行高效的水雷探测、...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：大连海天防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：