[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于光电领域，涉及一种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。

背景技术

随着光电探测技术发展，越来越多的光电传感器在直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台上的光电稳瞄设备中使用。光电传感器包括电视观瞄具、微光电视、中波红外热像仪、长波红外热像仪、激光测距机/照射器等，光谱覆盖范围从可见到红外。为了提高光电稳瞄设备的捕获、跟踪和瞄准精度，以及激光测距机/照射器的照射精度，光电传感器光轴之间必须保持高度的平行性。

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）、“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）、“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）、“分立光轴多光谱校轴仪的校准装置”（中国专利，申请号：201110188758.9）、“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）。

上述光轴平行性校准方法只能够在实验室或者地面，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，无法实现在直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台对光电传感器光轴的实时校准，无法实时消除稳瞄平台振动等对光电传感器光轴平行性的影响。

国外部分已装备的多光谱光电设备能够实现实时校轴，例如FLIR公司的BRITE Star Block II机载稳瞄转塔，其热像观瞄具、电视观瞄具和激光测距机/照射器之间能够实现实时自动校轴，在窄小视场下校轴精度达到0.2mrad。

实现多光谱多光轴光电设备的实时自动校轴，提高激光测距机/照射器的照射精度和激光制导武器的打击效能，降低光电设备维护复杂性和费用，是多光谱多光轴光电设备设计需要迫切解决的问题。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种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，解决机载稳瞄转塔无法实时校轴、维护复杂和成本高等问题。

一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统，包括稳瞄转塔1、军械手柄2和处理系统3；其特征在于：所述稳瞄转塔1的内环14上安装有四个光电传感器，所述光电传感器的安装基面与光轴之间的平行性为0.1mrad～0.3mrad，四个光电传感器的光轴之间的平行性为0.5mrad；所述光电传感器包括激光测距机/照射器4、热像观瞄具5、电视观瞄具6和激光光斑追踪仪7。

一种利用所述的系统进行多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：激光测距机/照射器处于激光照射工作模式，激光光斑追踪仪对于0.5km～3km处激光光斑进行成像，对探测输出视频图像进行光斑检测，得到质心中心位置（X₁,Y₁）；

步骤2：稳瞄转塔进入校轴模式，取质心中心位置（X₁,Y₁）与激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置（X₀,Y₀）的差，得到激光光斑中心相对激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴的偏差信号（X₁－X₀,Y₁－Y₀）；以偏差信号调整激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置，使激光光斑中心和激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴重合，实现测距机/照射器和激光斑追踪仪光轴平行性校准；

步骤3：稳瞄转塔进入随动模式，激光光斑追踪仪对外界场景0.5km～3km处特性目标成像，将激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴压住特征目标中心，实现激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准；

步骤4：将稳瞄转塔光电传感器切换至电视观瞄具，利用电视观瞄具小视场对于特征目标进行成像，对探测输出视频图像进行目标检测，得到特征目标中心位置（X₃,Y₃）；