一种瞄准仪目视图像的传递系统和传递方法

技术领域

本发明涉及观瞄技术领域，具体涉及一种瞄准仪目视图像的传递系统和传递方法。

背景技术

现有技术中的前端瞄准设备的瞄准过程如图1所示。在通常的运载火箭瞄准过程中，火箭上设置目标棱镜用于确定运载火箭的初始方位角。操作人员利用前端瞄准设备例如瞄准仪目视观察目标棱镜位置，瞄准仪发射的指示激光随动目视观察过程中的瞄准仪调整，通过瞄准仪监视返回的激光光斑的偏移位置可以确定瞄准仪与目标棱镜的准直情况。

在以往的瞄准操作过程中，操作人员在脐带塔瞄准间就近观察瞄准仪目视情况从而操作设备对准目标，并在火箭加注过程中不断监视、跟踪目标变化情况。但随着运载火箭系统对无人值守操作和多地点协同控制的需求，原有的操作方式已不适合无人值守、多机位远控操作的瞄准需求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种瞄准仪目视图像的传递系统和传递方法，解决现有瞄准手段无法适应瞄准需求的技术问题。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递系统，包括：

数据传输通道，用于在前端设备和后端设备间传输数字化目视成像和控制数据；

前端设备，用于在一个区域点位形成瞄准仪的数字化目视成像，并根据数字化目视成像形成瞄准过程控制；

后端设备，用于根据瞄准切换需求，在另一个区域点位通过数据传输通道获取数字化目视成像，并利用数字化目视成像形成瞄准过程控制。

本发明一实施例中，所述前端设备包括：

电控瞄准仪，用于设置在前端观测点位观测箭上目标棱镜的偏移，实时测量目标棱镜方位角度和俯仰角度，受控调整观测角度和目镜成像清晰度；

数码相机，用于通过分光途径获取电控瞄准仪的目镜成像，受控调整成像采集参数，将目镜成像转化为目标视频输出；

前端发射机，用于与后端接收机适配形成音视频数据上传通道承载压缩处理后的视频数据和编码处理后的音频数据，同时形成双向数据传输通道承载控制数据和反馈数据；

前端瞄准控制器，用于接收目标视频，对其的反射光斑信息进行信号处理形成观测量化数据和观测设备的控制数据，在火箭加注前实施对电控瞄准仪转动控制；

前端瞄准控制器监视器，用于根据目标视频信号处理过程形成信号处理交互界面；

前端视频监视器，用于接收目标视频实时显示，提供直观观测途径。

本发明一实施例中，所述后端设备包括：

后端接收机，用于与前端发射机适配形成音视频数据上传通道对音视频数据解码形成现场音视频，同时形成双向数据传输通道承载反馈数据和控制数据；

后端瞄准控制器，用于接收现场视频，对其包含的反射光斑信息进行信号处理形成观测量化数据和观测设备的控制数据，在火箭加注中和加注后实施对电控瞄准仪转动控制；

后端瞄准控制器监视器，用于根据现场视频形成信号处理过程形成信号处理交互界面；

后端视频监视器，用于接收现场视频实时显示，提供直观观测途径。

本发明一实施例中，所述电控瞄准仪的光路包括顺序设置的物镜组、大分光棱镜组、目视调焦镜组、调整垫圈、目镜组和数码相机，目镜组和数码相机间通过分光棱镜使瞄准仪同时满足目视观测和视频采集。

本发明一实施例中，所述数码相机包括：

图像传感器用于采集目镜成像图像；

图像处理器用于对目镜成像进行原始图像增强处理；

视频编码电路用于将增强图像转换为视频信号输出。

本发明一实施例中，所述图像处理器的功能模块，实现图像调节、自动白平衡、自动增益控制、自动曝光控制、数字降噪、背景补偿和色差校正。

本发明一实施例中，所述数码相机包括：

内置数据通信接口，用于接收控制数据，受控调整图像传感器、图像处理器和视频编码电路的工作参数。

本发明一实施例中，所述前端发射机包括：

视频滤波网络，用于去除视频信号中的噪声干扰信号；

视频分离模块，用于得到视频信号的行、场同步信号以及奇偶场信号、视频钳位等重要的视频信息然后对该视频信号进行视频分离和视频放大。

本发明一实施例中，所述后端接收机与前端发射机间通过光纤形成双向数据传输通道承载反馈数据和控制数据，包括双向音频、双向数据、双向开关量、以太网信号的并行传输。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递方法，利用如上述的瞄准仪目视图像的传递系统，包括：

在火箭脐带塔架固定点位架设前端设备，在发射指挥大厅固定点位架设后端设备，在前后端设备间利用前端发射机和后端接收机构建光纤通信，形成上行宽带链路和双向窄带链路；

在火箭加注前，利用前端设备中的前端瞄准控制器和前端瞄准控制器监视器接收电控瞄准仪对准火箭目标棱镜过程的目标视频，并根据目标视频形成电控瞄准仪和数码相机的控制指令控制电控瞄准仪对准火箭目标棱镜，控制数码相机精确对焦，实时测量目标棱镜方位和俯仰角度信息，确定运载火箭的初始方位；

在火箭加注过程中和加注后，利用后端设备中的后端瞄准控制器和后端瞄准控制器监视器接收现场视频，并根据现场视频形成电控瞄准仪和数码相机的控制指令控制电控瞄准仪对准火箭目标棱镜，控制数码相机精确对焦，实时测量目标棱镜方位和俯仰角度信息，，建立火箭加注后的初始方位。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递系统和传递方法，通过采集瞄准仪目视图像信息，通过一系列的信息传递方式，以经济、可靠的工作模式实现对目标的监视功能。瞄准仪目视图像的传递系统具有设备组成简单、适应性强的特点，在工作环境和工作时间上更有优势，符合运载火箭无人值守瞄准的发展趋势。针对运载火箭无人值守瞄准的要求，提出一种经济、可靠、全国产化的瞄准仪目视图像的传递系统。通过目视视频图像传递系统可以实现一组视频多机显示和远距离传递，满足后端远控瞄准操作的需求，实现运载火箭无人值守瞄准的目的。

附图说明

图1所示为本发明一实施例为现有技术进行箭体观瞄的架构示意图。。

图2所示为本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统的架构示意图。

图3所示为本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中电控瞄准仪的光路构成示意图。

图4所示为本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中数码相机的模组原理示意图。

图5所示为本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中发射机与接收机的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统包括：

数据传输通道，用于在前端设备和后端设备间传输数字化目视成像和控制数据；

前端设备，用于在一个区域点位形成瞄准仪的数字化目视成像，并根据数字化目视成像形成瞄准过程控制；

后端设备，用于根据瞄准切换需求，在另一个区域点位通过数据传输通道获取数字化目视成像，并利用数字化目视成像形成瞄准过程控制。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递系统通过将瞄准仪的目视图像数字化形成目视图像在多个物理区域点位的转发或同步转发，使得瞄准过程的控制基于相同的瞄准环境和瞄准反馈信息，可以实现瞄准仪的多机位远控操作，保证了火箭完整加注过程中火箭初始方位瞄准的安全性和准确性。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统如图2所示。在图2中，本发明实施例中前端设备包括：

电控瞄准仪110，用于设置在前端观测点位观测箭上目标棱镜的偏移，实时测量目标棱镜方位角度和俯仰角度，受控调整观测角度和目镜成像清晰度。

电控瞄准仪采用成熟观瞄产品，可以发射和接收激光指示信号，通过手动或电控方式进行瞄准控制和目镜调焦。电控瞄准仪结合受控云台等设备设置方位调整的初始值或修正值。提供精细的密位划分图案，反射光斑可以在观测目镜上清晰成像。

数码相机120，用于通过分光途径获取电控瞄准仪的目镜成像，受控调整成像采集参数，将目镜成像转化为目标视频输出。

数码相机包括图像传感器、图像处理器和视频编码电路。图像传感器用于采集目镜成像图像，图像处理器用于对目镜成像进行原始图像增强处理，视频编码电路用于将增强图像转换为视频信号输出。同时，数码相机通过内置数据通信接口，用于接收控制数据，受控调整图像传感器、图像处理器和视频编码电路的工作参数。

前端发射机130，用于与后端接收机适配形成音视频数据上传通道承载压缩处理后的视频数据和编码处理后的音频数据，同时形成双向数据传输通道承载控制数据和反馈数据。

前端发射机与后端接收机基于光端机技术形成数据的光电转换，建立数据的光传输通道。通过高速处理器件形成音视频信号的同步封装。通过高速处理器件形成双向传输数据的数据封装和数据拆封。双向数据传输通道通过前端发射机上适配的接口电路与观测设备的控制接口或通信接口连接。

前端瞄准控制器140，用于接收目标视频，对其的反射光斑信息进行信号处理形成观测量化数据和观测设备的控制数据，在火箭加注前实施对电控瞄准仪转动控制。

目标视频的图像帧经信号处理后可以获得密位划分图案和反射光斑相对位置。反射光斑信息包含了箭体的偏移或形变的位移量化信息。通过对反射光斑信息的信号处理可以获得位移量化数据。根据位移量化数据和上位控制策略或预置控制策略可以形成对电控瞄准仪、数码相机的控制数据。通过控制数据可以自动实现对电控瞄准仪的调校、数码相机的调焦。

前端瞄准控制器监视器150，用于根据目标视频信号处理过程形成信号处理交互界面。

将前端瞄准控制器信号处理的控制产数据图形化，与目标视频叠加形成信号处理交互界面以保证信号处理的及时性和准确性。

前端视频监视器160，用于接收目标视频实时显示，提供直观观测途径。

将目标视频适配监视器尺寸和显示参数进行实时显示可以向观测参与者提供更好的观测视野和清晰度。

后端设备包括：

后端接收机210，用于与前端发射机适配形成音视频数据上传通道对音视频数据解码形成现场音视频，同时形成双向数据传输通道承载反馈数据和控制数据。

后端接收机与前端发射机基于光端机技术形成数据的光电转换，建立数据的光传输通道。通过高速处理器件形成音视频信号的同步拆封。通过高速处理器件形成双向传输数据的数据封装和数据拆封。

后端瞄准控制器220，用于接收现场视频，对其包含的反射光斑信息进行信号处理形成观测量化数据和观测设备的控制数据，在火箭加注中和加注后实施对电控瞄准仪转动控制。

后端瞄准控制器监视器230，用于根据现场视频形成信号处理过程形成信号处理交互界面。

后端视频监视器240，用于接收现场视频实时显示，提供直观观测途径。

后端瞄准控制器、后端瞄准控制器监视器和后端视频监视器利用后端接收机形成远控操作机位。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递系统满足了无人值守瞄准的要求，使多机位远控操作成为可能，符合航天发射的发展趋势；通过可视化操作降低了操作人员的操作难度，利用自动化设备实现装备现代化；图像传递系统性能可靠，零部件可实现国产化，符合国家科学技术自主可控的发展趋势。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中电控瞄准仪的光路构成如图3所示.在图3中，电控瞄准仪的光路包括顺序设置的物镜组1、大分光棱镜组2、目视调焦镜组3、调整垫圈4、目镜组5和数码相机120。瞄准仪图像成像信息由位于望远镜目镜组后端的相机进行采集，通过分光棱镜使瞄准仪同时满足目视观测和视频采集。相机的核心器件为图像传感器，其性能决定着成像质量的高低，从使用性能、成本、国产化等方面综合考虑，选用国产上海格科微电子生产的高灵敏度CMOS图像传感器。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中数码相机的模组如图4所示。在图4中，图像处理器(图象处理电路)通过I

通过图像处理器(ISP)内部相应的功能模块，实现图像调节、自动白平衡、自动增益控制、自动曝光控制、数字降噪、背景补偿、色差校正等功能。

相机安装于瞄准仪望远镜的尾部，通过调节望远镜的调焦手轮，使不同物距的外部景物均能够聚焦成像于CMOS传感器表面，达到清晰成像的目的。实际应用中，瞄准仪望远镜的光学系统在结构上采用远心光路，其像方的入射角度接近于0°，小于传感器CRA的9°，能够满足使用要求。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递系统中发射机与接收机如图5所示。在图5中，发射机和接收机基于光端机构成。采用MPEGⅡ图象压缩技术将图象视频压缩成N×2Mbps的数据流直接通过光纤传输。在发射机一端，来自相机的视频信号首先经过发射板上的视频滤波网络去除噪声干扰信号，然后对该视频信号进行视频分离和视频放大。视频分离模块得到视频信号的行、场同步信号以及奇偶场信号、视频钳位等重要的视频信息。接下来，对放大后的视频信号进行A/D转换，得到的数字化的视频信号送入系统主控核心FPGA中。与此同时，如果系统检测到了有音频信号的存在，则对其进行音频滤波、音频数字化采样以及音频PCM编码。经过PCM编码后的音频信号，送入系统主控核心FPGA中。反向数据传输通道主要采用485标准，该信号也送入到FPGA，系统主控核心FPGA对来自不同模块的视频、音频、数据等信号整合，时分复用地将各个信号编码成8位并行信号流送入到并串转换模块。信号流经过并串转换后变成高速的LVDS信号驱动光纤收发模块以波分复用的方式完成了电/光变化和光发射。在接收机一端，经过以上的逆过程，完成对原始信号的恢复。利用图象压缩技术，大大降低信号传输带宽，并且支持音频双向、数据双向、开关量双向、以太网等信号的并行传输，接线方便，即插即用，保证了采用光纤数字技术实现视频和控制信号的远距离传输。发射机输入的目标视频和接收机还原的现场视频图像信息保持无损传输。

目标视频信号中除了包含图像信号之外，还包括了行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽脉冲信号、前均衡脉冲、后均衡脉冲等，使用MC1881可以从视频信号中提取复合同步场同步、奇偶场识别等信号。

A/D采样芯片采用云芯YA14D系列，采样率最高可以达到250MSPS，满足信号传输带宽要求，ADC内核采用多级、差分流水线架构，并集成了输出纠错逻辑。每个ADC均具有宽带宽的输入，支持用户可选的各种输入范围；集成基准电压源简化了设计；占空比稳定器可用来补偿ADC时钟占空比的波动；使转换器具有优越的性能。ADC输出的数据可以直接送至14位并行LVDS输出端口，输出格式为交错式或通道复用式两种可选模式。

图像传递系统组成的电控瞄准仪(含CMOS相机)、光端机(含发射机和接收机)、瞄准控制器和显示器电子元器件全部采用国产器件，软件、硬件实现自主可控。

本发明一实施例瞄准仪目视图像的传递方法，利用上述实施例的瞄准仪目视图像的传递系统，包括：

在火箭脐带塔架固定点位架设前端设备，在发射指挥大厅固定点位架设后端设备，在前后端设备间利用前端发射机和后端接收机构建光纤通信，形成上行宽带链路和双向窄带链路；

在火箭加注前，利用前端设备中的前端瞄准控制器和前端瞄准控制器监视器接收电控瞄准仪对准火箭目标棱镜过程的目标视频，并根据目标视频形成电控瞄准仪和数码相机的控制指令控制电控瞄准仪对准火箭目标棱镜，控制数码相机精确对焦，实时测量目标棱镜方位和俯仰角度信息，确定运载火箭的初始方位；

在火箭加注过程中和加注后，利用后端设备中的后端瞄准控制器和后端瞄准控制器监视器接收现场视频，并根据现场视频形成电控瞄准仪和数码相机的控制指令控制电控瞄准仪对准火箭目标棱镜，控制数码相机精确对焦，实时测量目标棱镜方位和俯仰角度信息，建立火箭加注后的初始方位。

本发明实施例的瞄准仪目视图像的传递方法满足了无人值守瞄准的要求，使多机位远控操作成为可能，符合航天发射的发展趋势。通过可视化操作降低了操作人员的操作难度，利用自动化设备实现装备现代化。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。