[发明专利]一种基于单相机的激光空间分布特性动态监测方法

说明书

一种基于单相机的激光空间分布特性动态监测方法，属于空间光电动态测试技术领域，为了解决现有技术存在的问题，启动跟踪转台，对移动的目标靶板进行捕获和跟踪，宽光谱相机按照预定的固定频率进行内触发模式成像，并将视频图像提供给转台控制器；在对目标靶板跟踪过程中，激光照射器发射的红外激光脉冲照射到目标靶板上，宽光谱相机输出的图像分为两路，其中一路图像作为跟踪图像提供给转台控制器，使其按照跟踪图像的频率调整和控制跟踪转台的视轴，保持对目标靶板的跟踪状态；同时，另一路图像作为目标靶板和红外激光光斑的监测图像送到存储单元进行存储；本方法在对各类动态目标的光电特性进行实时跟踪及成像监测的系统中均可广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种基于单相机的激光空间分布特性动态监测方法，属于空间光电动态测试技术领域。

背景技术

激光半主动制导系统中的激光照射器在工作时向被打击目标发射激光脉冲信号，该信号经大气传输至目标，再由目标反射后再经大气传输后由激光导引头接收，从而形成制导信号引导制导武器系统准确命中目标。照射器发出的激光脉冲信号经过大气传输、目标反射、大气传输的过程中，其光斑的能量分布情况受大气的影响较大，因此需要对照射激光光斑在目标上的能量分布和与目标中心的偏差(命中率)进行实时监测，以对制导系统的性能进行评估。

要实现上述任务，通常需要具备对动态目标进行精确跟踪和对光斑进行成像识别和记录能力的激光光斑空间分布特性动态监测系统。系统对光斑进行监测的方法为:采用能够对动态可见光目标进行成像和跟踪的光电转台，将能够对目标靶板进行成像的可见光相机和对近红外激光光斑进行成像的短波红外相机做成的负载放置在跟踪转台上，由转台对目标进行动态跟踪，带动成像负载对目标靶板和照在其上的激光光斑进行成像、融合和记录存储。

激光照射器发射的激光脉冲波长在近红外波段，频率在N1-N2Hz，可见光和短波红外相机的工作频率与上述激光脉冲的频率相同，也在N1-N2Hz，光电转台中跟踪相机的工作频率一般为N3Hz。在实际应用中，N1，N2，N3的频率比较接近。

激光光斑动态监测系统需要完成以下任务：

1、启动自动跟踪系统，实现对目标靶板的自动实时精确跟踪；

2、对目标靶板进行成像并记录；

3、对照射激光器发射的红外激光光斑进行精确捕捉，获取光斑能量分布图像，分析计算光斑的命中率；

根据上述分析，激光照射监测系统需要跟踪相机、可见光相机和红外相机三台成像设备才能完成任务。工作过程如图所示。

以上方案带来的问题是：

1、设备需要的相机设备数量多，采购成本高，装置的体积重量和功耗都比较大；

2、设备电气、光学和机械结构复杂，信号采集和处理难度大，装置设计、安装和调试繁琐，增加了野外实验中设备的安装和调试的时间，不利于系统的使用和维护。

发明内容

本发明为了有效减少实现远场动态照射激光光斑分布特性检测所需要的设备数量，体积重量和功耗，达到激光照射器发射的激光脉冲远场动态光斑分布特性实时检测的目的，提出一种基于单相机的激光空间分布特性动态监测方法，该方法采用一台覆盖可见光和近红外波段的宽光谱相机，既能给跟踪转台实时提供被跟踪目标靶板的图像，从而使转台对移动靶板进行动态跟踪，同时还可以实现目标靶板及红外激光光斑的成像与检测功能。

本发明的技术方案如下：

一种基于单相机的激光空间特性动态监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、启动跟踪转台，对移动的目标靶板进行捕获和跟踪，此时激光照射器不发射激光脉冲，宽光谱相机按照预定的固定频率进行内触发模式成像，并将视频图像提供给转台控制器；