[发明专利]一种机载双波段光电广域侦察与跟踪装置及方法

权利要求书

1.一种机载双波段光电广域侦察与跟踪方法，基于一种机载双波段光电广域侦察与跟踪装置实现，所述装置包括：光电转塔(1)；所述光电转塔(1)包括：可见光电视(3)、红外热像仪(4)、陀螺组件(5)、伺服模块(6)、测角模块(9)、控制管理模块(10)、图像处理与跟踪模块(11)和通信接口模块(12)；

所述可见光电视(3)，用于对可见光和近红外波段进行探测成像；

所述红外热像仪(4)，用于对中波红外或长波红外波段进行探测成像；

所述陀螺组件(5)，用于检测内环万向架(7)和外环万向架(8)摇摆时的姿态变化速率，用于控制伺服模块(6)实现稳定瞄准线；

所述伺服模块(6)，用于接收控制管理模块(10)的数据，驱动光电转塔(1)的瞄准线搜索或跟踪目标；

所述测角模块(9)，用于测量伺服模块(6)的角位置，确定瞄准线的实时指向，并发送到所述控制管理模块(10)；

所述图像处理与跟踪模块(11)，用于对可见光电视(3)和红外热像仪(4)获取的图片和/或视频进行处理，包括：目标检测、甄别、关联和目标位置计算；并将处理后的数据发送到所述控制管理模块(10)；

所述通信接口模块(12)用于将机载惯导(13)提供的导航信息发送给所述控制管理模块(10)；

所述控制管理模块(10)，用于控制光电转塔(1)在广域搜索模式和跟踪监视模式两种工作模式间的切换；接收所述图像处理与跟踪模块(11)与测角模块(9)的数据，进行数据处理；并发送到伺服模块(6)和所述图像处理与跟踪模块(11)；

当所述装置处于广域搜索模式时，所述方法包括：

步骤1)稳定光电转塔(1)的瞄准线；

控制管理模块(10)利用从陀螺组件(5)、伺服模块(6)和测角模块(9)获取的信息，采用电流环和速度环双环控制方法，实现光电转塔(1)瞄准线稳定；

步骤2)将光电转塔(1)的瞄准线调转到期望的地理区域；

设控制管理模块(10)根据操作员指令生成扫描目标位置为：经度λ_r、纬度L_r、高度H_r，机载惯导(13)提供的载机当前地理坐标为经度λ_t、纬度L_t、高度H_t，将扫描目标位置和载机当前地理坐标转换到地球直角坐标系，分别表示为向量[x_r y_r z_r]^T和[x_t y_t z_t]^T，则两点之间的向量表示为：

此向量在瞄准线坐标系下表示为：

式中，R为载机到扫描目标位置的斜距，为地球坐标系到瞄准线坐标系的坐标转换矩阵；

步骤3)确定搜索时光电转塔(1)的瞄准线的扫描速度；

所述步骤3)具体包括：

步骤3-1)计算光电转塔(1)瞄准线的转动引起的目标运动速度；

光电转塔(1)瞄准线的转动引起的目标运动速度满足哥氏定理：

式中，r^s＝[0 0 R]^T，为瞄准线坐标系到导航坐标系的坐标转换矩阵，ω^s为瞄准线的运动角速度，rⁿ为导航坐标系下的目标向量；

设瞄准线转动引起的目标角速度为ω^s＝[ω_x ω_y ω_z]^T，则：

则有：

步骤3-2)计算载机平动引起的目标速度

V_E为载机在导航坐标系下的东向速度，V_N为载机在导航坐标系下的北向速度；

步骤3-3)计算扫描速度；

瞄准线与地面的交点在地理表面的运动速度V是由瞄准线的转动和载机的平动引起的，因此该运动速度Vⁿ为：

在扫描过程中，要求瞄准线与地面的交点在地理表面的运动速度Vⁿ在方位向的速度为可见光电视(3)和红外热像仪(4)一维向的运动补偿速度ω₀，俯仰向的运动速度理论为零，因此有：