光电载荷三光轴在线校准系统

技术领域

本发明属于光电探测领域的技术领域，尤其涉及一种光电载荷三光轴在线校准系统。

背景技术

激光制导系统在执行攻击任务的过程时，先由电视摄像机和红外热像仪等对目标进行综合发现和识别，确认目标为待攻击目标后，使用激光测照器发射激光束，对目标持续照射。激光制导武器投放后，进入目标散射激光场中，由导引头四象限探测器引导激光制导武器对目标实施打击。光电吊舱，结果释放应力，光轴存在偏差，偏差例如，由机载的震动，温度，压力等因素的影响。

如图1所示，光电载荷瞄准目标时，三光轴之间的偏差α，偏差α即为可见光、激光和红外均产生偏差，引起激光光斑中心和目标中心之间的误差。

现有技术中的方法，如，公开号(CN110823527 A)在出厂前进行三光轴校准，将电视摄像机与激光测照器光轴偏差记为αTV，红外热像仪与激光测照器光轴偏差记为αIR，校准后均需小于0.1mrad。但出厂后随着振动温度等环境变化引发应力释放和聚集造成光轴偏差无法利用此方法在线校准。

如，US 6359681 B1中公布的Sniper吊舱和US 6288381 B1中公布的ATFLIR吊舱均通过光路中扫描反射镜/棱镜/光楔等运动单元并插入参考目标光路实现在线校准，相关构型复杂，体积大，成本高，不利于在光电载荷中应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光电载荷三光轴在线校准系统，至少部分解决现有系统对可见光、激光和红外校准效率较低的技术问题。

提供一种光电载荷三光轴在线校准系统，适用于机载光电吊舱的电视、红外和激光的三光轴校准，安装在方位俯仰运动平台，包括激光测照器、红外热像仪和电视摄像机，距离吊舱预设距离安装靶标，靶标设置有第一标记，其中：

所述电视摄像机内沿光路传递方向依次设置有前固定组、变倍组、补偿组、后固定组和滤光片组成，所述滤光片用于透过波段的切换或切换彩色；

光电吊舱内方位轴系设置有图像板，图像板设有红外的第二标记、电视的第三标记，所述第二标记和第一标记的形状形同，，红外热像仪和电视摄像机的视频输出中心经过所述图像板被显控台所接收；

所述电视摄像机瞄准所述靶标的第一标记并启动激光照射，电视摄像机的光斑监测波段可对激光光斑位置和靶标的第一标记同时成像，通过所述图像板进行第一偏移量的解算，所述第一偏移量反馈至主控器，且主控器指令图像板上的第三标记按照所述第一偏移量进行调整，及，方位俯仰运动平台带动电视摄像机瞄准靶标的所述第一标记的中心；

确定红外热像仪成像画面中所述第一标记和第二标记的第二偏移量，第二偏移量反馈至主控器，并且，主控器指令图像板上的第二标记按照第二偏移量进行移动，移动后第一标记和第二标记的中心重合。

本发明的技术有益效果：

校准电视摄像机与激光测照器光轴偏差和校准红外热像仪与激光测照器光轴偏差两个步骤，有益效果如下：

1.电视摄像机、红外热像仪与激光测照器均为独立器件，可分别设计，装配容易，可维护性高；

2.电视摄像机与红外热像仪电十字可调整，可在飞行过程中在线对三光轴校准；

3.通过激光光斑监测波段，可以对激光照射全过程存档，利于事后评估或分析。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是三光轴偏差引发激光照射误差示意图；

图2是本发明光电载荷系统；

图3是本发明光电载荷三光轴在线校准的流程图；

图4是电视摄像机组成图；

图5是滤光片切换机构图；

图6是三光轴在线校准流程对应图像偏差变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

如图2光电载荷三光轴在线校准系统，适用于机载光电吊舱的电视、红外和激光的三光轴校准，安装在方位俯仰运动平台，所述的系统包括激光测照器、红外热像仪和电视摄像机，距离吊舱预设距离安装靶标，预设距离以实际试验的距离为准，靶标设置有第一标记，其中：

电视摄像机内沿光路传递方向依次设置有现有技术中的光学透镜组，如图4所示，由物面至像面(以图4的放置方向作为参考，由左向右)依次设置前固定组1(多个镜片组合满足：正光焦度)、变倍组2(多个镜片组合满足：负光焦度)、补偿组3(多个镜片组合满足：正光焦度)、后固定组4(多个镜片组合满足：正光焦度)，并且还包括保护镜片6及透过波段可切换的滤光片5，例如，通过滤光片5切换具有彩色(400-700nm)、黑白(700-900nm)和激光光斑监测(1064±50nm)三个成像波段，即为，滤光片5包括滤光片24、滤光片25和滤光片26，具备了能够观测到激光的功能，具体的安装结构如图5所示，包括安装板21，安装板21中央区域开孔，安装板21的一侧面安装有滤光靶轮，滤光靶轮包括一体式形成的靶轮部22和齿轮部27，靶轮部22上间隔设置三个安装孔，并分别安装有彩色(400-700nm)监测的滤光片24，黑白(700-900nm)监测的滤光片25和激光光斑监测(1064±50nm)的滤光片26，并且齿轮部27啮合有驱动齿轮23，驱动齿轮23通过电机(图中未标注)进行驱动，电机受控制器控制。在电机驱动下驱动齿轮23进行转动，从而调整滤光片24、滤光片25和滤光片26中的一个对安装板21中央区域开置的孔遮挡，以对可见光、激光和红外校进行准效。

进一步的，图像处理机与带有显示屏的监视器数据交互，图像处理机与光电吊舱内方位轴系设置的图像板数据交互，图像处理机上的图像板设有红外的第二标记、电视的第三标记，第二标记和第一标记的形状形同，例如，均为十字型光标。红外热像仪和电视摄像机的视频输出中心经过图像板被显控台所接收；

电视摄像机瞄准靶标的第一标记并启动激光照射，电视摄像机的光斑监测波段对激光光斑位置和靶标的第一标记同时成像，确定出激光光斑与第一标记的偏移量，通过图像板进行第一偏移量的解算，第一偏移量反馈至主控器，且主控器指令图像板上的第三标记(例如，电十字)按照第一偏移量进行调整，如，方位俯仰运动平台带动电视摄像机瞄准靶标的第一标记的中心；

红外的调整，如，确定红外热像仪成像画面中第一标记和第二标记的第二偏移量，第二偏移量反馈至主控器，并且，主控器指令图像板上的第二标记按照第二偏移量进行移动，移动后第一标记和第二标记的中心重合，并且图像处理机处理的数据传输至监测器，监测器通过显示器进行显示，如图6所示，图像处理机对可见光、激光和红外校实时进行准效的显示。

作为本案所提供的具体实施方式，现有技术中的方位俯仰运动平台具有方位和俯仰两个运动轴，能够对电视传感器、激光传感器和红外传感器的瞄准方向进行调整。显控台调整第二标记和第三标记的方法包括：

校准过程默认在最小视场下进行，且视场校准量满足：

FOV

参见图1，本案的系统包括激光测照器、红外热像仪、和电视摄像机、方位俯仰运动平台、系统控制组件和图像处理机组成；三个光电传感器安装于方位俯仰运动平台之上，方位俯仰运动平台具有方位和俯仰两个运动轴，可带动光电传感器方位和俯仰方向运动瞄准目标。图像处理机可解算目标位置和光斑位置并向系统控制组件输出。

请参阅图5，红外热像仪和电视摄像机的视频输出中心代表光轴的电十字可以通过系统控制组件进行调整。

包括以下使用步骤：

(1)启动在线校准模式；

(2)电视摄像机瞄准目标，监测器中的显示屏呈现如图图6左上状态；

(3)激光测照器发射脉冲，电视摄像机进入光斑监测波段，监测器中的显示屏呈现图6左中状态；

(4)图像处理机解算激光光斑与电视摄像机光轴中心(电十字位置)偏差；

(5)系统控制组件调整电视摄像机光轴中心(电十字位置)，补偿后图像呈现图6左下状态；

(6)电视摄像机再次瞄准目标，监测器中的显示屏呈现图6右下状态；

(7)切换为红外热像仪视频显示和输出，监测器中的显示屏呈现图6右中状态；

(8)图像处理机解算激光光斑与红外热像仪光轴中心(电十字位置)偏差；

(9)系统控制组件调整红外热像仪光轴中心(电十字位置)，补偿后图像呈现图6右上状态；

(10)存储调整后的红外热像仪光轴中心和电视摄像机光轴中心；

(11)结束在线校准。

上述校准过程默认在最小视场下进行，其它视场校准量可通过下式计算：FOV

校准完成后执行打击任务前，可将电视摄像机切换为激光光斑监测波段对照射精度确认提高任务成功率。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。