[发明专利]一种基于高光谱成像技术的枪口闪光光谱特性测量装置

说明书

本发明公开了一种基于高光谱成像技术的枪口闪光光谱特性测量装置。本测量装置包括镜头，光谱仪，探测器组件子系统，调整装置，主控系统以及显示设备。利用调整装置调整前端成像系统的位置，使光谱仪的线视场对准枪膛延伸线，瞬时视场包含枪口闪光或飞行弹丸，即空间采样间隔为闪光尺寸大小的3‑5倍。其中，所述探测器采用短波、中波或长波红外高速面阵探测器，探测器帧频大于500Hz。本发明可以同时测量枪口闪光和飞行弹丸在不同时刻的光谱特性，相比于传统测量方法更加方便、高效。

技术领域：

本发明涉及一种红外高光谱成像系统，具体涉及一种探测枪口闪光和飞行弹丸光谱特性的红外高光谱成像系统。

背景技术：

20世纪90年代起,光电探测作为一种重要的军事探测手段开始应用于反狙击手对抗领域。近十几年来发展迅速,目前走在前列的美国、以色列、法国和俄罗斯等国开发出多种机理的反狙击手探测系统，按其工作机理划分为三类:声探测、红外探测和激光探测。

声探测系统在响应时间上具有很大的滞后性,而且由于探测原理制约,声探测系统无法同时分辨出多个狙击手的位置。激光探测系统是靠光电探测器来对回波进行定位的,在处理远距离的回波时必然要求很高分辨率的成像系统,这一点往往很难做到，因此，激光探测的探测精度相对较低。另外，激光探测系统也无法区分具有与瞄准镜相同光学性质的透镜、玻璃等物体。相比较而言，红外探测系统具有较高的分辨率和很短的响应时间(基本上是实时响应),探测距离远,定位精度高,采用无源探测、被动接收的方式,工作隐蔽,不易受电子干扰。如美国马里兰实验室的“蝰蛇”探测系统，由凝视型中波红外探测器来探测枪口闪光，可在狙击手开枪70ms内探测到目标，探测概率超过95％，方位、水平误差精度低于0.2度，可探测5.66、7.62和12.7mm口径的狙击步枪。

狙击枪开枪瞬间枪口产生的闪光温度达1000-2200K，产生高辐射强度的红外信号，而出膛后的飞行弹丸由于气动加热也会产生红外辐射信号。因此，红外反狙击手探测系统是通过探测枪口闪光和飞行弹丸的红外辐射信号来进行工作的。探究枪口闪光和飞行弹丸的光谱特性有利于探测系统选择最佳的探测波段和匹配帧频。传统探测枪口闪光光谱特性的方法是通过单点光谱仪来测试，但是由于视场角的限制，这种探测方法只能小范围地探测枪口闪光的光谱特性，对于飞行弹丸则无法探测。飞行弹丸的辐射特性是大都是通过模拟实验进行仿真计算的，这类仿真计算和真实弹丸的光谱特性都存在一定的误差。

本发明基于高光谱成像技术可以同时测量枪口闪光和飞行弹丸的光谱特性，相比于传统测量方法更加方便、高效。本发明的测量方法不仅适用于狙击枪，还适用于各类手枪、步枪和炮弹等。

发明内容：

本发明旨在提供一种利用高光谱成像技术同时获取枪口闪光和出膛弹丸光谱特性的测量装置，解决现有的单点光谱仪难以同时获取枪口闪光和出膛弹丸光谱特性以及飞行弹丸光谱特性难以测量的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种基于高光谱成像技术的枪口闪光光谱特性测量装置，包括镜头1，光谱仪2，探测器组件子系统3，调整装置4，主控系统5，存储及显示设备6。所述镜头1是短波、中波或长波红外镜头；所述光谱仪2为成像光谱仪，波段作用范围是0.9-12μm，光谱分辨率短波红外不低于20nm，中波红外不低于50nm，长波红外不低于100nm；所述探测器组件子系统3包括探测器和驱动与采集电路，其中探测器采用短波、中波或长波红外高帧频面阵探测器，帧频大于500Hz，驱动与采集电路采用高速低噪声电路；所述调整装置4是四维位移台，分别是三个维度的平移和俯仰轴的调节，灵敏度小于3μm，负载大于2.5Kg；所述主控系统5采用单片机、DSP或FPGA逻辑控制芯片；所述存储与显示设备6选用配有高速数据接口的PC机或工控机；