[发明专利]具有抑制图像旋转功能的三轴光电搜索跟踪装置及方法

说明书

本发明公开一种具有抑制图像旋转功能的三轴光电搜索跟踪装置及方法，该装置包括光电传感器模块、旋转台、陀螺组件以及运动控制模块，光电传感器模块通过旋转台搭载在移动载体上以探测目标图像信息，运动控制模块控制旋转台在探测轴系上运动，通过陀螺组件测量移动载体的扰动，运动控制模块包括用于控制在俯仰轴系运动的俯仰组件、用于控制在方位轴系运动的方位组件以及用于控制在横滚轴系运动的横滚组件，陀螺组件为三轴陀螺组件，以用于测量移动载体在方位、俯仰、横滚轴系上的扰动。本发明具有结构简单、成本低、能够抑制图像旋转，可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及光电侦察设备技术领域，尤其涉及一种具有抑制图像旋转功能的三轴光电搜索跟踪装置及方法。

背景技术

如红外搜索跟踪装置等的光电侦察设备，可对空域范围内的飞鸟、飞机、无人机、直升机、导弹等各种空中目标进行快速搜索，搜索到目标后进行跟踪，从而掌握区域内的空中目标情况。现有技术中光电侦察设备大多数是采用被动防御侦察以保护重点区域，侦察设备安装在保护区域范围内不可移动，具有较大的局限性，如车载光电侦察设备只能用于侦察，无法准确的跟踪目标以及上报目标坐标。

如红外搜索跟踪装置等在进行搜索时，通常是采用方位、俯仰两轴运动的方式，通过两轴陀螺测量系统移动载体(如车辆、轮船、飞机)方位和俯仰的摆动带来的扰动，即通过两轴陀螺仪分别测量移动载体在方位、俯仰摆动带来的扰动，因而系统移动载体方位、俯仰、横滚的摆动可以通过方位运动、俯仰运动以及目标的脱靶量进行消除，但是由于无法测量移动载体横滚轴摆动的扰动，移动载体横滚扰动无法获取，因而无法对横滚轴的扰动进行消除，或对于横滚摆动的消除非常有限，而在横滚方向上的扰动又较难以直接消除，导致搜索时获取的目标图片会发生旋转，进而使得目标探测精度低，同时由于图片旋转，还会使得目标识别、确认时易出错。

针对于移动载体横滚扰动的消除，目前通常是先通过移动载体的惯性系统测量移动载体横滚的扰动，然后通过软件对图片进行旋转的方式以进行部分消除，但该类方式由于不是直接测量探测探测轴系的扰动，需要将移动载体横滚扰动解算至探测轴系，会存在移动载体横滚扰动的解耦到探测轴系的问题，且消除方法的延时较大，导致图像较大幅度的旋转，致使全景图不连续，进而使得目标探测准确率急剧下降，因而该类方式仅适于对时延要求不高的系统，如搜索速度低于100°/S的低速搜索系统，对于更高搜索速度的系统则无法使用。

有从业者提出，针对移动搜索跟踪，通过在光电设备的底部与车辆安装处加上一个三轴稳台，由稳台矫正光电在车上的安装姿态，稳台通过安装惯导来采集动态车身姿态，实时对光电的姿态进行调整，使其始终保持在水平位置。但是由于整个光电设备的重量较重，三轴稳台需要克服较大的惯量来矫正姿态，在控制上会有较大的死区，因此在矫正的效果上会有不可预估时间的滞后延迟现象，不能及时消除车辆摇晃对光电的影响；并且按照稳台的实现成本会大大的提高，同时会大大增加系统的复杂程度，还会增加很多不可靠因素，使得系统可靠性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、可靠性高的具有抑制图像旋转功能的三轴光电搜索跟踪装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种具有抑制图像旋转功能的三轴光电搜索跟踪装置，包括光电传感器模块、旋转台、陀螺组件以及运动控制模块，所述光电传感器模块通过所述旋转台搭载在移动载体上以探测目标图像信息，所述运动控制模块控制所述旋转台在探测轴系上运动，通过所述陀螺组件测量移动载体的扰动，所述运动控制模块包括用于控制在俯仰轴系运动的俯仰组件、用于控制在方位轴系运动的方位组件以及用于控制在横滚轴系运动的横滚组件，所述陀螺组件为三轴陀螺组件，以用于测量移动载体在方位、俯仰、横滚轴系上的扰动。

进一步的，所述俯仰组件包括俯仰电机、俯仰位置传感器，所述方位组件包括方位电机、方位位置传感器，所述横滚组件包括横滚电机、横滚位置传感器。