[发明专利]用于机载多光谱多光轴光电系统空中动态校轴装置及方法

说明书

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种用于机载多光谱多光轴光电系统空中动态校轴装置及方法。所述校轴装置包括：窗口、主镜、次镜、直角分光棱镜、成像组件、光源、小孔分划、陀螺、带两轴直线电机的二维电动滑轨、信号处理单元、光学壳体；该技术方案可运用到直升机、无人机、固定翼飞机等机载平台的光电设备中，解决现有空中多光谱多光轴光电设备只能地面校轴，上机后无法实时校轴，导致多光谱多光轴光电设备在空中瞄准前光轴平行性差的不利因素；并且，该技术方案通过靶面相对运动补偿技术，实现多光谱光电设备的空中动态自动校轴。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种用于机载多光谱多光轴光电系统空中动态校轴装置及方法。

背景技术

随着光电侦察探测与瞄准打击技术发展，更多谱段的光电传感器在直升机、无人机、固定翼飞机等机载平台上的光电系统中集成，光电传感器包括电视传感器、红外传感器、激光测距机/照射器等，光谱范围覆盖从可见光到红外。随着光电系统作战距离的提升，为了提高光电系统的捕获、跟踪与瞄准打击精度，多波段多光轴光电传感器在使用前必须进行实时校准。

对于多光谱光电设备光轴平行性校准方法，国内相关单位进行了研究。例如：

“多波段光轴一致性测试仪”(中国专利，申请号：200420086347.7),专利采用带温控的十字丝,利用离轴反射镜的技术路线,同时为可见和红外系统提供瞄准目标,实现可见和红外波段的光轴一致性测试，该测试仪具备可见光轴和红外光轴的测试,不过十字丝对测试精度有较大影响。

“宽带多传感器光电仪器光轴检测系统”(中国专利，申请号：200610016556.5)、该专利将不同波长范围的装置安装在导轨上,通过调整系统使其上的焦面部件移动至平行光管的焦面上,利用平行光管使十字丝或星点孔成像在被测系统各光学分系统显示器上，使接收系统接收被测系统激光分系统发出的激光,从而实现各光学分系统的光轴及被测系统安装机械基准轴之间一致性的检测与标定；

“基于多波段靶板及旋转反射镜的多光轴一致性测试装置”(中国专利，申请号：200810057900.4)此装置基于多光谱目标靶板提供可见和红外图像，利用离轴反射系统将目标光线平行出射至被测设备，实现光电系统多光轴一致性测试。

“分立光轴多光谱校轴仪的校准装置”(中国专利，申请号：201110188758.9)专利中提出一种带有自校准功能且能够校准分立光轴多光谱校轴仪的校准装置，半透半反镜、激光器、和CCD摄像机集成在平行光管中，自校准时,平行光管的出射光束垂直照射到平面反射镜,经反射后在显示器上形成自准像。对校轴仪进行校准测量时,在被测校轴仪的红外或可见光通道对准平行光管后,用激光器对准被测校轴仪的激光通道照射激光,经后者的数据处理系统获得激光与红外通道或激光与可见光通道的平行性偏差。

“基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统”(中国专利，申请号：201210297839.7)，该专利检测系统由背对背式激光场景视频采集器、弹丸发射轴光电成像系统、融合模块和平行度检测模块组成。采用场景图像融合配准图像计算平行度。

上述几个专利中提出的光轴平行性校准装置属于实验室以及地面校准设备，基于复杂的辅助光轴校准设备，实现系统中光电传感器光轴的检测和校准。测试和校准设备体积和重量大，未涉及机载平台对多光轴光电传感器的实时校准的问题，也无法实时消除机载平台对光轴平行性的影响。

“用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法”(中国专利，申请号：201410100387.8)。该专利提出了一种通过短波红外波段的激光光斑追踪仪、外界特征目标以及视频图像处理技术,实现多光谱光电设备光轴校准。该方法不能在夜间进行，因为电视观瞄具和激光光斑追踪仪不能在夜间对场景和目标成像；其次，当作战场景处于较远距离，激光光斑追踪仪追踪不到激光光斑，无法进行光轴平行性校准。