[发明专利]一种光电毫米波三坐标搜索跟踪装置及方法

权利要求书

1.一种光电毫米波三坐标搜索跟踪装置，所述装置在两种工作模式下工作：搜索模式和跟踪模式，其特征在于，所述装置包括：光电探测组件(1)、毫米波测距组件(2)、伺服机构(3)和处理组件(4)；所述光电探测组件(1)通过切换为搜索或跟踪模式进行目标的搜索或跟踪；所述毫米波测距组件(2)用于按照光电探测组件(1)给出的目标俯仰角，确定在俯仰向的一维相扫角，将雷达波束指向该角度方向，测定目标的距离和/或径向速度；所述光电探测组件(1)和毫米波测距组件(2)一并安装在伺服机构(3)上；所述伺服机构(3)用于驱动光电探测组件(1)和毫米波测距组件(2)；所述处理组件(4)用于处理光电探测组件(1)获取的图像信息，提取目标角位置信息，并控制毫米波测距组件(2)对已获得角位置信息的目标测距和/或测定径向速度；

所述装置在扫描搜索过程中会出现光电探测器运动图像模糊，当采用前置反射镜进行图像运动补偿时，所述光电探测组件(1)包括：光学窗口(7)、搜索跟踪切换反射镜(8)、光学系统(9)和光电探测器(10)；其中：

所述光学窗口(7)是光电探测组件(1)的保护窗口，所述光学窗口(7)的透光波段与光电探测组件(1)的工作波段一致；所述光学窗口(7)与毫米波测距组件(2)并列安装在同一侧；

所述搜索跟踪切换反射镜(8)，用于将透过光学窗口(7)的光波反射到光学系统(9)，所述搜索跟踪切换反射镜(8)包括：反射镜和伺服控制组件；所述伺服控制组件通过调整反射镜的反射角度实现该装置搜索和跟踪模式的切换，通过实时控制搜索跟踪切换反射镜(8)进行小范围摆动来补偿该装置的光电探测组件(1)在搜索模式时因快速搜索带来的目标成像在光电探测器(10)光敏面上的运动，使光电探测器(10)在积分期间能清晰成像；

所述光学系统(9)，用于汇聚搜索跟踪切换反射镜(8)反射过来的目标光信号，将其聚焦成像到光电探测器(10)的光敏面上；

所述光电探测器(10)用于将光学系统(9)汇聚的目标光信号转换为目标电信号，并将该目标电信号传递到处理组件(4)进行处理；

所述装置工作模式的切换是通过处理组件(4)发指令调整搜索跟踪切换反射镜(8)中的反射角度来实现的，具体实现过程如下：

当搜索跟踪切换反射镜(8)的搜索时反射镜法线方向(14)沿扫描搜索方向与毫米波测距组件(2)的毫米波电轴法线方向(16)相差偏转角度θ时，或者光电探测组件(1)的搜索时反射镜法线方向(14)与跟踪时反射镜法线方向(15)间的偏转角度为θ时，该装置处于搜索模式；

搜索时反射镜法线方向(14)的偏离角度方向与该装置的旋转搜索方向相同；偏转角度θ的大小满足：

其中，t_提为光电探测组件(1)的提取目标角位置所需的时间，v_搜为所述光电探测组件(1)的方位搜索角速度，ε_方为所述光电探测组件(1)方位向的视场角；

当搜索跟踪切换反射镜(8)的跟踪时反射镜法线方向(15)与毫米波测距组件(2)的毫米波电轴法线方向(16)平行时，该装置处于跟踪模式，所述毫米波测距组件(2)的毫米波电轴法线方向(16)平行指向光电探测组件(1)的视场中心(18)；在光电探测组件(1)稳定跟踪目标后，目标处于光电探测组件(1)的视场中心，所述毫米波测距组件(2)发射毫米波，测回该目标相对于该装置的直线距离和/或目标的径向速度。

2.根据权利要求1所述的光电毫米波三坐标搜索跟踪装置，其特征在于，所述毫米波测距组件(2)能够在俯仰向进行一维相扫，所述毫米波测距组件(2)包括：发射/接收天线(11)和毫米波发射/接收组件(12)。

3.根据权利要求1所述的光电毫米波三坐标搜索跟踪装置，其特征在于，所述伺服机构(3)包括：俯仰组件(5)和方位组件(6)；所述俯仰组件(5)用于承载光电探测组件(1)和毫米波测距组件(2)，并驱动光电探测组件(1)和毫米波测距组件(2)在俯仰向进行跟踪目标，以及确定光电探测组件(1)在搜索时的俯仰角；所述方位组件(6)用于承载俯仰组件(5)，并驱动光电探测组件(1)进行方位向搜索，以及驱动光电探测组件(1)和毫米波测距组件(2)在方位向进行跟踪目标。