CN111336983A - 一种光学***动态跟瞄方法及*** - Google Patents

一种光学***动态跟瞄方法及*** Download PDF

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康为民
卢开昌
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Abstract

本发明提供一种光学***动态跟瞄方法及***，是为了解决现有技术的动态跟瞄手段结构尺寸大、跟踪精度低、探测器像面尺寸大、帧频低的缺点而提出的。本发明的方法包括：将成像探测器安装在二维运动机构上，并使成像探测器的运动平面与成像探测器像面平行；二维运动机构用于带动成像探测器2在光学镜头1焦平面上垂轴移动；计算机根据成像探测器的扫描结果计算偏差，控制二维运动机构移动，实现对目标的跟踪。本发明的***包括光学镜头、成像探测器和二维运动机构，其中成像探测器安装在二维运动机构上。本发明适用于高能激光动态跟瞄***。

Description

一种光学***动态跟瞄方法及***
技术领域
本发明涉及光学动态跟瞄领域，具体涉及一种光学***动态跟瞄方法及***
背景技术
目前光学***动态跟瞄方法在远距离侦查、微弧度量级的高精度跟瞄、精密测角等很多方面具有应用需求。现有动态精跟瞄实现方法很多，其原理和特点都各不相同：第一种采用转台带动整机进行旋转的方式，其原理如图1所示，当目标移动时，需要带动包含有成像探测器的整机旋转以使目标能够在探测器上成像，这种方式具有结构尺寸大、跟踪精度低的缺点。第二种采用在光学镜头前加二维摆镜的扫描方法，这种方法需要探测器具有较大的像面尺寸，并且还有跟踪精度低、帧频低的缺点，与未来光学***精跟踪***小型化、高精度的发展趋势相背离。
发明内容
本发明的一个目的是解决现有技术的动态跟瞄手段结构尺寸大、跟踪精度低、探测器像面尺寸大、帧频低的缺点。
根据本发明的第一方面，提供了一种光学***动态跟瞄方法，包括：S1：将成像探测器2安装在二维运动机构3上，并使成像探测器2的运动平面与成像探测器2像面平行；其中二维运动机构3包括水平运动台3-2和竖直运动台3-1；所述二维运动机构3用于带动成像探测器2在光学镜头1焦平面上垂轴移动；S2：计算机根据成像探测器的扫描结果计算偏差，控制二维运动机构移动，实现对目标的跟踪。
优选地，步骤S2的具体过程为：S2-1：获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差量；S2-2：根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量；S2-3：控制二维运动机构带动成像探测器移动；S2-4：重复步骤S2-1至S2-3，直至目标偏差量为0。
优选地，所述光学***为高能激光光学***。
根据本发明的第二方面，提供一种动态跟瞄***，包括光学镜头、成像探测器和二维运动机构，其中成像探测器安装在二维运动机构上。
优选地，所述二维运动机构包括竖直运动台和水平运动台，所述成像探测器安装在竖直运动台上。
优选地，光学***动态跟瞄***还包括计算机，所述计算机包括：偏差量计算模块，用于获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差；移动量计算模块，用于根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量；二维运动机构控制模块，用于控制二维运动机构带动成像探测器移动。
优选地，光学***动态跟瞄***还包括：跟踪检测模块，用于检测目标偏差量是否为0，若否，则控制二维机构带动成像探测器移动直至目标偏差量为0；若是，则使二维运动机构停止移动。
优选地，所述***为高能激光动态跟瞄***。
本发明的一个技术效果是，方法原理简单、结构尺寸小、跟踪精度高的特点，并且对探测器像面面积要求减小，有利于实现高帧频探测。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为现有技术的原理示意图；其中图1(a)为目标未移动时***的状态；图1(b)为目标移动后为了完成跟瞄而使转台整机旋转的原理示意图；1-光学镜头，2-成像探测器；
图2为本发明具体实施方式一中光学***动态跟瞄方法的流程图；
图3为本发明一个实施例的流程图；
图4为本发明具体实施方式二中动态跟瞄***的结构示意图；3-二维平移机构；
图5为本发明具体实施方式二中竖直运动台和水平运动台的结构示意图；3-1-竖直运动台，3-2-水平运动台。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
具体实施方式一：本实施方式提供一种光学***动态跟瞄方法，如图2、图4和图5所示，包括：
步骤S1：将成像探测器2安装在二维运动机构3上，并使成像探测器2的运动平面与成像探测器2像面平行；其中二维运动机构3包括水平运动台3-2和竖直运动台3-1；所述二维运动机构3用于带动成像探测器2在光学镜头1焦平面上垂轴移动。
步骤S2：计算机根据成像探测器2的扫描结果计算偏差，控制二维运动机构移动，实现对目标的跟踪。
步骤S1用水平和竖直方向上的位移控制代替了现有技术中转台和摆镜的旋转控制，更容易达到高精度高帧频，并且不需要增加像面尺寸。在图5示出的实施例中，成像探测器2安装在竖直运动台3-1上，竖直运动台3-1设置在水平运动台3-2上，成像探测器2的运动范围在垂直于光轴的平面内。
步骤S2的具体过程为：
步骤S2-1：获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差量。
步骤S2-2：根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量。
步骤S2-3：控制二维运动机构带动成像探测器移动。
步骤S2-4：重复步骤S2-1至S2-3，直至目标偏差量为0。
例如，需要使目标在探测器像面中心成像时，若计算机检测到目标偏离中心位置，则计算该偏差需要水平运动台和竖直运动台做出的位移量，然后控制二维平移机构带动探测器执行指定的位移量。可以选用PID闭环控制，持续检测目标偏差，并持续控制二维平移机构，实现对目标的持续跟瞄。本例的流程图如图3所示。
本实施方式的一个优选的应用场合是高能激光光学***，高能激光领域中需要远距离侦查、微弧度量级的高精度跟瞄、精密测角，如果使用现有技术中的其他方法，不易达到高能激光领域所需要的精度和设备小型化需求。
具体实施方式二：
本实施方式提供一种动态跟瞄***，如图4和图5所示，包括光学镜头1、成像探测器2和二维运动机构3，其中成像探测器2安装在二维运动机构3上。二维运动机构3包括竖直运动台3-1和水平运动台3-2，成像探测器2安装在竖直运动台3-1上。
动态跟瞄***还包括计算机，计算机具体包括：偏差量计算模块，用于获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差；移动量计算模块，用于根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量；二维运动机构控制模块，用于控制二维运动机构带动成像探测器移动。为了实现持续跟踪瞄准，还可以包括跟踪检测模块，用于检测目标偏差量是否为0，若否，则控制二维机构带动成像探测器移动直至目标偏差量为0；若是，则使二维运动机构停止移动。
在一个优选实施例中，本实施方式可以为高能激光动态跟瞄***，用以满足远距离侦查、微弧度量级的高精度跟瞄、精密测角的实际需要。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种光学***动态跟瞄方法，其特征在于，包括：
S1：将成像探测器(2)安装在二维运动机构(3)上，并使成像探测器(2)的运动平面与成像探测器(2)像面平行；其中二维运动机构(3)包括水平运动台(3-2)和竖直运动台(3-1)；所述二维运动机构(3)用于带动成像探测器(2)在光学镜头(1)焦平面上垂轴移动；
S2：计算机根据成像探测器(2)的扫描结果计算偏差，控制二维运动机构移动，实现对目标的跟踪。
2.根据权利要求1所述的光学***动态跟瞄方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：
S2-1：获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差量；
S2-2：根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量；
S2-3：控制二维运动机构带动成像探测器移动；
S2-4：重复步骤S2-1至S2-3，直至目标偏差量为0。
3.根据权利要求1或2所述的光学***动态跟瞄方法，其特征在于，所述光学***为高能激光光学***。
4.一种动态跟瞄***，其特征在于，包括光学镜头(1)、成像探测器(2)和二维运动机构(3)，其中成像探测器(2)安装在二维运动机构(3)上。
5.根据权利要求4所述的动态跟瞄***，其特征在于，所述二维运动机构(3)包括竖直运动台(3-1)和水平运动台(3-2)，所述成像探测器(2)安装在竖直运动台(3-1)上。
6.根据权利要求4或5所述的动态跟瞄***，其特征在于，还包括计算机，所述计算机包括：
偏差量计算模块，用于获取成像探测器采集到的目标图像，并计算目标偏差；
移动量计算模块，用于根据目标偏差量计算二维运动机构的移动量；
二维运动机构控制模块，用于控制二维运动机构带动成像探测器移动。
7.根据权利要求6所述的动态跟瞄***，其特征在于，还包括：
跟踪检测模块，用于检测目标偏差量是否为0，若否，则控制二维机构带动成像探测器移动直至目标偏差量为0；若是，则使二维运动机构停止移动。
8.根据权利要求4所述的动态跟瞄***，其特征在于，所述***为高能激光动态跟瞄***。
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