[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

说明书

本发明公开了一种机载双波段光电广域侦察与跟踪装置，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)；所述伺服模块(6)用于驱动光电转塔(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；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之间的切换；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)。

技术领域

本发明涉及机载光电侦察、跟踪监视技术领域，特别涉及一种机载双波段光电广域侦察与跟踪装置及方法，能够实现对海面和地面目标进行快速成像搜索和稳定跟踪，大幅度提高了其在海上和地面搜索救援中的使用效能。

背景技术

面对海上日益增多的搜索救援任务，通过在机载平台上装备的机载光电探测设备可望显著提高对海面和地面目标的搜救能力。目前，可装备无人机、直升机、中高速固定翼飞机的机载光电探测设备一般是采用球形结构的光电转塔，配备可见光摄像和红外热像仪作为成像探测设备、激光测距仪作为距离测量设备。

现有机载光电探测设备存在的主要问题是：

1、机载光电探测设备功能单一。具备对海面和地面目标的跟踪监视的机载光电探测设备不具备快速搜索能力，而执行侦察行动任务的机载光电侦察系统只考虑如何大范围快速成像探测，不具备目标跟踪功能。

2、基于光敏胶片的机载远程倾斜相机(Long Range Oblique Photography(LOROP)是为应对高空远距离快速获取敌方大范围区域图像需求而发展起来的，可在距离目标区外10～50海里获得清晰高分辨率图片。随着光电成像探测器的成熟，逐步采用光电成像探测器替代光敏胶片。此类机载光电侦察系统主要特征：长光学焦距+扫描成像。例如U.S.Pat.No.6,366,734B1、U.S.Pat.No.6,374,047B1、U.S.Pat.No.6,477,326B1、U.S.Pat.No.6,694,094B2、U.S.Pat.No.6,658207B1这组专利公布的采用卡塞格林光学系统的可见光和红外波段的双波段机载侦察系统，优选特例中，中波红外焦距为1270mm(2.7°×2.7°)，可见光可在1270mm(2.7°×2.7°)、1829mm(1.58°×1.58°)、2134mm(1.35°×1.35°)三个焦距选一。但这类系统使用高度为中高空，故只能在云少或无云层遮挡的良好天气下使用，若在云层下(如飞高1000米以下)使用，因焦距长、视场小，飞行速度V与飞行高度H的比值V/H(速高比)过大，造成漏扫。这难以满足要求能在各种天气下进行对海或对陆搜索救援的需求。

3、以前机载光电侦察系统快速扫描成像的扫描方式主要有两种：一种是光电成像设备的瞄准线扫描方向与飞机航向一致，对成像区域扫描是通过飞机前进实现的推扫式扫描，另一种是在保持飞机前向运动的同时，光电成像探测设备瞄准线沿垂直于飞机航向的方向重复进行左右运动扫描来实对成像区域扫描的摆扫式扫描。由于摆扫式扫描扩大了扫描成像的范围，搜索效率高，是以前侦察系统主要采用的一种扫描成像方式。但摆扫式扫描的不足在于：在飞机前向运动时，因光电成像探测设备瞄准线垂直于飞机航向左右运动扫描，使其距被探测目标的距离在不停地变化，导致设备探测获得的图像的成像分辨率随左右扫描角变化而不停的变化。这给机载侦察系统带来不利影响，特别是对海搜索时，需要探测的目标或大或小，分辨率不停变化可能导致对探测目标的漏警，降低了机载侦察系统的广域侦察能力和效率。同时，获得的分辨率不停变化的图像也不利于后期对探测区域的图像整合和处理。

为实现等分辨率扫描成像，以前的机载侦察系统，如U.S.Pat.No.6,130,705利用扫描成像的多幅连续图像和飞机INS/GPS信息或其它信息计算出系统至目标的距离，使用该距离值来驱动变焦镜头至合适的焦距来达到要求的分辨率。但该方法不足在于要求系统时刻调节瞄准线左右运动的扫描速率，以避免出现漏扫。