[发明专利]基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统及方法，该系统包括光电跟踪系统、控制计算机和水炮伺服控制系统；光电跟踪系统包括红外与可见光相机和激光测距仪，用于获得海上舰船目标的双通道图像信息和距离信息；控制计算机包括目标检测与识别模块和射击诸元计算模块，目标检测与识别模块用于利用可见光图像的目标颜色特征和红外图像的目标轮廓特征进行目标检测与识别；射击诸元计算模块用于对海上舰船目标进行目标建模，求解命中方程，计算射击诸元；水炮伺服控制系统用于根据射击诸元控制水炮指向目标。本发明可实现海上舰船目标的实时运动跟踪，不受电磁干扰，精确获得目标的角位置及距离信息，指导水炮进行实行有效的射击。

技术领域

本发明涉及舰船水炮自动控制领域，特别是一种基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统及方法。

背景技术

随着海上争端的日益加剧，迫切需要一种装备能够压制敌方舰船，避免引发火力攻击。舰船水炮就是一种有效的装备，能够朝敌方舰艇或者海盗船发射大量水，阻止其接近或者压制、迫使其改变航向。

现有的舰载水炮在目标跟踪方面，没有完全的考虑自身船体晃动等外界环境因素，射击诸元默认稳定情况下计算，从而在确定目标方面存在一定的误差，这就要求士兵具有良好的操作水平。其次在目标识别方面，单一视频传感器由于成像原理的限制，难以有效处理场景环境变化影响，目标实时跟踪性能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统及方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统，包括光电跟踪系统、控制计算机和水炮伺服控制系统；

所述光电跟踪系统包括红外与可见光相机和激光测距仪，红外与可见光相机用于获得海上舰船目标的双通道图像信息，激光测距仪用于获取海上舰船目标的距离信息；

所述控制计算机包括目标检测与识别模块和射击诸元计算模块，所述目标检测与识别模块用于利用可见光图像的目标颜色特征和红外图像的目标轮廓特征进行目标检测与识别；所述射击诸元计算模块用于对海上舰船目标进行目标建模和数字滤波，求解命中方程，计算射击诸元；所述水炮伺服控制系统用于根据射击诸元控制水炮指向目标。

一种基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制方法，包括以下步骤：

步骤1、获取海上舰船目标的双通道图像信息和距离信息；

步骤2、利用可见光图像的目标颜色特征和红外图像的目标轮廓特征，进行目标检测与识别；

步骤3、对海上舰船目标进行数学建模，获得目标运动模型；

步骤4、根据流体动力学方程水炮解算目标命中点，并对输出延迟时间进行命中函数修正；

步骤5、结合船体位姿校正计算射击诸元，控制水炮进行射击。

本发明与现有技术相比，其显著效果为：(1)本发明采用被动式光电传感器探测目标，本身无电磁波发射，具有良好的隐蔽性；(2)本发明光电传感器的工作波段不会与雷达、电子战等设备争夺无线电频率资源、不受电磁干扰；(3)本发明光电系统低仰角跟踪能力强，可对付低空和地面目标；(4)本发明提出的一种红外和可见光图像目标跟踪方法，利用双感器的互补性，提高海上场景下目标跟踪的稳定性；采用可见光图像颜色和红外图像轮廓特征，将均值漂移算法与水平集曲线演化结合实现目标定位，克服了光照和阴影的影响；(5)本发明将解算目标参数及射击诸元计算和控制武器射击等功能都集中于控制计算机，这种综合使得光电跟踪信号直接传至控制计算机，经一次滤波后直接得到目标精确的距离，方位角等参数，从而减少目标信号到水炮控制解算的环节，提高了水炮的设计效率和射击精度。

附图说明

图1是本发明基于红外与可见光融合跟踪的舰船水炮控制系统设计框图。