[发明专利]宽基线多阵列光学探测系统及其设置方法

说明书

技术领域

本发明属于光学探测技术领域，具体涉及一种宽基线多阵列光学探测系统及其设置方法。

背景技术

机载光学探测系统具有探测范围广、分辨能力高和被动式探测的特点，被广泛应用于对空目标探测、跟踪，对地目标搜索、跟踪，战场态势感知、导弹来袭告警、辅助导航与起飞着陆等。

传统机载光学探测系统目前主要采用吊舱结构，其观测视场较小，目标信息的提取少，已不能满足在复杂环境下对目标的检测、跟踪、识别和态势估计等需求。同时，吊舱的载荷约束严重限制了光学系统分辨率的提高。

随着光学传感器制造工艺和航空计算机处理能力的提高，机载光学探测系统的技术发展趋势是传感器阵列化和多传感器图像融合。机载光学传感器阵列利用图像处理技术，将阵列传感器模拟成一个大孔径传感器，有效克服了视场和分辨率相互矛盾的问题，可满足大视场范围内的情报、监视和侦察(ISR)需求。然而其缺陷在于：无法同时捕获高分辨、高动态运动目标图像；无法获得目标的多视角信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽基线多阵列光学探测系统及其探测方法，可同时满足大视场、高分辨、高动态和多视角等目标探测要求。

本发明所采用的第一种技术方案是，包括设置在飞机上的主阵列光学系统、副阵列光学系统、服务器和信号发生器；

主阵列光学系统设置在飞机机身下方，副阵列光学系统分别设置在飞机的两个机翼下方，主阵列光学系统与每个副阵列光学系统均包括若干个光学传感器，主阵列光学系统通过第一集线装置连接到服务器，每个副阵列光学系统均通过第二集线装置连接到同一个服务器，主阵列光学系统与每个副阵列光学系统均通过触发电路连接到信号发生器。

第一种技术方案的特点还在于，

主阵列光学系统与每个副阵列光学系统之间均采用远距离布置，主阵列光学系统以及两个副阵列光学系统中的每个光学传感器均对准同一个光学大视场。

主阵列光学系统和两个副阵列光学系统内部的每个光学传感器均采用集中式布置和同光心布置。

在飞机载荷允许的条件下，主阵列光学系统中光学传感器的数量与每个副阵列光学系统中的光学传感器的数量相同。

第一集线装置包括若干个一级节点，每个一级节点连接有主阵列光学系统中的三个光学传感器，每个一级节点连接到同一个二级节点，二级节点连接到服务器。

第二集线装置包括若干个一级节点，每个一级节点连接有副阵列光学系统中的三个光学传感器，每个一级节点连接到同一个二级节点，二级节点通过依次设置的转换器、千兆网、转换器和1394总线连接到服务器。

触发电路包括与主阵列光学系统的光学传感器触发线连接的转换器A，转换器A通过依次设置的多路转换器I、转换器B连接到信号发生器的低频信号接口，每个副阵列光学系统的光学传感器触发线均连接有转换器C，每个转换器C均连接到同一个多路转换器II上，多路转换器II通过转换器D连接到信号发生器的高频信号接口。

转换器A和转换器C的型号均为RS-485/TTL，转换器B和转换器D的型号均为TTL/RS-485。

本发明的第二种技术方案是，具体按照以下步骤实施：

步骤1，在服务器上安装底层驱动软件FlyCapture2.0和顶层图像采集软件Streampix5.0；

步骤2，通过主阵列光学系统与两个副阵列光学系统进行第一次图像采集，采集完成后，将主阵列光学系统的曝光时间与每个副阵列光学系统的曝光时间之比调整为8:1～3:1，将主阵列光学系统的帧速与每个副阵列光学系统的帧速之比调整为8:1～3:1；

步骤3，由信号发生器输出两种同相位不同频率的方波，其中的高频方波信号触发主阵列光学系统，其中的低频方波信号触发两个副阵列光学系统；

步骤4，光学传感器采集时间的同步调整：

步骤4.1，在顶层图像采集软件Streampix5.0的setting选项中，将采集图像的自动命名方式加入图像采集时刻；

步骤4.2，通过主阵列光学系统与两个副阵列光学系统进行第二次图像采集，采集完成后，即得到同一阵列内的每个光学传感器在同一方波信号下的图像采集时刻，以延迟最大的光学传感器为基准，对其余的光学传感器进行延时调整；

步骤4.3，重复步骤4.2，直到阵列内不同光学传感器之间图像采集时刻的误差小于1ms为止；