专利摘要
本发明涉及一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法，该自动校轴方法可以运用到直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台的光电设备中，解决现有地面校轴仪手动校轴方案所带来的校轴精度差、程序复杂、维护性差和成本高等不利因素。通过短波红外波段的激光光斑追踪仪、外界特征目标以及视频图像处理技术，实现多光谱光电设备光轴的自动校轴。在降低系统复杂性的前提下，实现传感器光轴的快速、自动校准。
权利要求
1.一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统，包括稳瞄转塔（1）、军械手柄（2）和处理系统（3）；其特征在于：所述稳瞄转塔（1）的内环（14）上安装有四个光电传感器，所述光电传感器的安装基面与光轴之间的平行性为0.1mrad～0.3mrad，四个光电传感器的光轴之间的平行性为0.5mrad；所述光电传感器包括激光测距机/照射器（4）、热像观瞄具（5）、电视观瞄具（6）和激光光斑追踪仪（7）。
2.一种利用权利要求1所述的系统进行多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：激光测距机/照射器处于激光照射工作模式，激光光斑追踪仪对于0.5km～3km处激光光斑进行成像，对探测输出视频图像进行光斑检测，得到质心中心位置（X1,Y1）；
步骤2：稳瞄转塔进入校轴模式，取质心中心位置（X1,Y1）与激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置（X0,Y0）的差，得到激光光斑中心相对激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴的偏差信号（X1－X0,Y1－Y0）；以偏差信号调整激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置，使激光光斑中心和激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴重合，实现测距机/照射器和激光斑追踪仪光轴平行性校准；
步骤3：稳瞄转塔进入随动模式，激光光斑追踪仪对外界场景0.5km～3km处特性目标成像，将激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴压住特征目标中心，实现激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准；
步骤4：将稳瞄转塔光电传感器切换至电视观瞄具，利用电视观瞄具小视场对于特征目标进行成像，对探测输出视频图像进行目标检测，得到特征目标中心位置（X3,Y3）；
步骤5：稳瞄转塔进入校轴模式，取特征目标中心位置（X3,Y3）与电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置（X2,Y2）之差，得到特征目标中心相对于电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X3－X2,Y3－Y2）；以偏差信号（X3－X2,Y3－Y2）调整电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置，使特征目标中心和电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴重合，实现电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准；
步骤6：将稳瞄转塔光电传感器切换至热像观瞄具，利用热像观瞄具小视场对于特征目标进行成像，对探测输出视频图像进行目标检测，得到特征目标中心位置（X5,Y5）；
步骤7：稳瞄转塔进入校轴模式，取特征目标中心位置（X5,Y5）与热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置（X4,Y4）之差，得到特征目标中心相对于热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X5－X4,Y5－Y4），以偏差信号（X5－X4,Y5－Y4）调整热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置，使特征目标中心和热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴重合，实现热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准。
说明书
技术领域
本发明属于光电领域，涉及一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法。
背景技术
随着光电探测技术发展，越来越多的光电传感器在直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台上的光电稳瞄设备中使用。光电传感器包括电视观瞄具、微光电视、中波红外热像仪、长波红外热像仪、激光测距机/照射器等，光谱覆盖范围从可见到红外。为了提高光电稳瞄设备的捕获、跟踪和瞄准精度，以及激光测距机/照射器的照射精度，光电传感器光轴之间必须保持高度的平行性。
对于多光谱光电设备光轴平行性校准方法，国内相关单位进行了研究。例如：“多波段光轴一致性测试仪”（中国专利，申请号：200420086347.7）、“宽带多传感器光电仪器光轴检测系统”（中国专利，申请号：200610016556.5）、“基于多波段靶板及旋转反射镜的多光轴一致性测试装置”（中国专利，申请号：200810057900.4）、“分立光轴多光谱校轴仪的校准装置”（中国专利，申请号：201110188758.9）、“基于数字图像的无标靶多光轴平行度检测系统”（中国专利，申请号：201210297839.7）。
上述光轴平行性校准方法只能够在实验室或者地面，基于复杂的辅助光轴校准设备，实现系统中光电传感器光轴的检测和校准。测试和校准设备体积和重量大，无法实现在直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台对光电传感器光轴的实时校准，无法实时消除稳瞄平台振动等对光电传感器光轴平行性的影响。
国外部分已装备的多光谱光电设备能够实现实时校轴，例如FLIR公司的BRITE Star Block II机载稳瞄转塔，其热像观瞄具、电视观瞄具和激光测距机/照射器之间能够实现实时自动校轴，在窄小视场下校轴精度达到0.2mrad。
实现多光谱多光轴光电设备的实时自动校轴，提高激光测距机/照射器的照射精度和激光制导武器的打击效能，降低光电设备维护复杂性和费用，是多光谱多光轴光电设备设计需要迫切解决的问题。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法，解决机载稳瞄转塔无法实时校轴、维护复杂和成本高等问题。
一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统，包括稳瞄转塔1、军械手柄2和处理系统3；其特征在于：所述稳瞄转塔1的内环14上安装有四个光电传感器，所述光电传感器的安装基面与光轴之间的平行性为0.1mrad～0.3mrad，四个光电传感器的光轴之间的平行性为0.5mrad；所述光电传感器包括激光测距机/照射器4、热像观瞄具5、电视观瞄具6和激光光斑追踪仪7。
一种利用所述的系统进行多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：激光测距机/照射器处于激光照射工作模式，激光光斑追踪仪对于0.5km～3km处激光光斑进行成像，对探测输出视频图像进行光斑检测，得到质心中心位置（X1,Y1）；
步骤2：稳瞄转塔进入校轴模式，取质心中心位置（X1,Y1）与激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置（X0,Y0）的差，得到激光光斑中心相对激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴的偏差信号（X1－X0,Y1－Y0）；以偏差信号调整激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴位置，使激光光斑中心和激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴重合，实现测距机/照射器和激光斑追踪仪光轴平行性校准；
步骤3：稳瞄转塔进入随动模式，激光光斑追踪仪对外界场景0.5km～3km处特性目标成像，将激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴压住特征目标中心，实现激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准；
步骤4：将稳瞄转塔光电传感器切换至电视观瞄具，利用电视观瞄具小视场对于特征目标进行成像，对探测输出视频图像进行目标检测，得到特征目标中心位置（X3,Y3）；
步骤5：稳瞄转塔进入校轴模式，取特征目标中心位置（X3,Y3）与电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置（X2,Y2）之差，得到特征目标中心相对于电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X3－X2,Y3－Y2）；以偏差信号（X3－X2,Y3－Y2）调整电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置，使特征目标中心和电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴重合，实现电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准；
步骤6：将稳瞄转塔光电传感器切换至热像观瞄具，利用热像观瞄具小视场对于特征目标进行成像，对探测输出视频图像进行目标检测，得到特征目标中心位置（X5,Y5）；
步骤7：稳瞄转塔进入校轴模式，取特征目标中心位置（X5,Y5）与热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置（X4,Y4）之差，得到特征目标中心相对于热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X5－X4,Y5－Y4），以偏差信号（X5－X4,Y5－Y4）调整热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴位置，使特征目标中心和热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴重合，实现热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对特征目标的瞄准。
本发明提出的一种用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法，该自动校轴方法可以运用到直升机、无人机、固定翼飞机、车载和舰载等平台的光电设备中，解决现有地面校轴仪手动校轴方案所带来的校轴精度差、程序复杂、维护性差和成本高等不利因素。通过短波红外波段的激光光斑追踪仪、外界特征目标以及视频图像处理技术，实现多光谱光电设备光轴的自动校轴。在降低系统复杂性的前提下，实现传感器光轴的快速、自动校准。
本发明具有以下优点：
1、在现有稳瞄转塔内增加激光光斑追踪仪和相应软件算法，即可实现机载稳瞄转塔内光电传感器光轴平行性的自动校准，无需复杂的地面校轴仪，提高稳瞄转塔的维修性，降低维修费用；
2、采用激光光斑追踪仪可以对激光测距机/照射器出射的激光光斑位置进行探测，从而实现对激光照射误差的实时修正，提高机载激光制导武器的打击效能；
3、采用激光光斑追踪仪可以对外界场景进行近红外波段探测和成像，近红外波段成像系统具有透雾能力强、输出图像信噪比高、灵敏度高、目标细节分辨能力高、强光抑制能力强等特点；
4、采用激光光斑追踪仪增加了稳瞄转塔信息获取能力和手段，提高稳瞄转塔态势感知能力。
附图说明
图1：本发明用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统原理图；
图2：激光光斑追踪仪光轴与激光测距机/照射器光轴校准示意图；
图3：激光光斑追踪仪对特征目标瞄准示意图；
图4：电视观瞄具光轴与激光光斑追踪仪光轴校准示意图
图5：热像观瞄具光轴与激光光斑追踪仪光轴校准示意图
:具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明提出的校准装置包括稳瞄转塔、军械手柄和电子箱，机载稳瞄转塔内激光测距机/照射器、热像观瞄具、电视观瞄具和激光光斑追踪仪光轴平行性自动校准方法，包括如下步骤：
本发明系统的实施例包括稳瞄转塔1、军械手柄2和电子箱3；稳瞄转塔1内部安装有四个光电传感器，即激光测距机/照射器4、热像观瞄具5、电视观瞄具6和激光光斑追踪仪7；电子箱3包含电源板8、计算机板9、驱动板10、伺服控制板11、视频跟踪器12、滤波器组件13；激光测距机/照射器4、热像观瞄具5、电视观瞄具6和激光光斑追踪仪7安装于稳瞄转塔内环14；所述激光测距机/照射器4、热像观瞄具5、电视观瞄具6和激光光斑追踪仪7四种光电传感器的安装基面与光轴之间的平行性为0.1mrad～0.3mrad，四个光电传感器的光轴之间的平行性为0.5mrad。
采用上述系统实现多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的方法如下：
通过军械手柄2控制稳瞄转塔1上电并且让光测距机/照射器4处于激光照射工作模式；激光光斑追踪仪7对于3km处激光光斑进行成像，探测输出的视频图像输入至电子箱3中的视频跟踪器9，视频跟踪器9对视频图像进行光斑检测，在激光光斑追踪仪视场15中得到激光光斑形心或质心中心16位置（X1,Y1）和激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17位置（X0,Y0）；
稳瞄转塔1进入校轴模式，视频跟踪器12取差得到激光光斑中心16相对激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17的偏差信号（X1－X0,Y1－Y0），视频跟踪器12调整激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17在水平方向和俯仰方向的位置，使激光光斑中心16和激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17位置（X1,Y1）重合，视频跟踪器保存当前激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17位置，实现测距机/照射器4和激光斑追踪仪7之间光轴平行性的校准；
操控军械手柄2使稳瞄转塔1进入随动模式，通过激光光斑追踪仪7输出视频，寻找外界场景中3km处的特性目标13，通过军械手柄2将激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17压住特征目标18中心或则边缘，实现激光光斑追踪仪瞄准十字线/光轴17对特征目标18的瞄准；
通过军械手柄2将稳瞄转塔1光电传感器切换至电视观瞄具6，电视观瞄具小视场19对于特征目标13进行成像，探测输出的视频图像输入至视频跟踪器12，视频跟踪器12对视频图像进行特征目标检测和目标中心计算，得到特征目标13中心位置（X3,Y3）和电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴15位置（X2,Y2）；
操控军械手柄2使稳瞄转塔1进入校轴模式，视频跟踪器12取差得到特征目标中心相对于电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X3－X2,Y3－Y2），视频跟踪器12调整电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴15位置，使特征目标13中心和电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴15重合，视频跟踪器12保存当前电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴15位置，实现电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对15特征目标13的瞄准；
通过军械手柄2将稳瞄转塔1光电传感器切换至热像观瞄具5，热像观瞄具小视场20对于特征目标13进行成像，探测输出的视频图像输入至视频跟踪器12，视频跟踪器12对视频图像进行特征目标检测和目标中心计算，得到特征目标13中心位置（X5,Y5）和热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴21位置（X4,Y4）；
操控军械手柄2使稳瞄转塔1进入校轴模式，视频跟踪器12取差得到特征目标中心相对于电视观瞄具小视场瞄准十字线/光轴的偏差信号（X5－X4,Y5－Y4），视频跟踪器12调整热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴21位置，使特征目标13中心和热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴21重合，视频跟踪器12保存当前热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴21位置，实现热像观瞄具小视场瞄准十字线/光轴对21特征目标13的瞄准。
用于多光谱多光轴光电设备光轴平行性自动校准的系统及方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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