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分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法及装置

  • 国知局
  • 2024-07-30 11:24:44

本发明主要涉及到图像处理与目标探测,尤其是一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法及装置。

背景技术:

1、激光主动探测系统主要用于对远距离目标进行方位指向和探测。一般通过发射激光光束照射目标,再通过接收激光回波信号得到目标的距离、方位等信息。由于激光光束具有很强指向性,激光光束一般较窄,因而激光主动探测系统在实际使用时往往需要基于光学成像手段对目标进行跟踪闭环,在实现目标图像的稳定跟踪的基础上,才能对目标进行稳定出光。

2、分布式孔径结构是一种常见的激光主动探测系统结构。分布式结构是指用于光学成像的探测孔径与激光束的发射孔径是分开的,探测孔径用于独立对目标进行光学成像探测和跟踪,而发射孔径用于对目标发射激光束。此种结构可以避免目标成像探测和激光发射的不同需求在光学设计上造成的冲突,降低孔径光路的光学设计难度。一般来说,探测孔径与发射孔径的光路都固定在同一个机架平台上,便于探测和发射的指向控制。

3、但是由于分布式孔径系统的探测与发射不是共孔径,探测轴与发射轴之间存在固有轴差,因而分布式孔径结构要实现对目标“指哪打哪”,就必须提前对探测轴与发射轴的轴差进行标定,并根据标定结果确定探测孔径的跟踪闭环点位置,即要求探测孔径的实际跟踪点与到达目标上的实际照射光斑重合。实际上,在光学上精确标定探测与发射光轴差是十分复杂的过程,需要精密光学设备辅助才能完成。这种标定方式显然不能满足激光主动探测系统中在野外等复杂环境中的使用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题,本发明提出一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法及装置,可在无精密光学标定环境下,实现探测与发射光轴的快速精准的标定。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一方面,本发明提出一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,包括:

4、获取激光主动探测系统与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,其中激光主动探测系统为分布式孔径的激光主动探测系统,激光主动探测系统的探测孔径与发射孔径的光路都固定在同一个激光主动探测系统机架平台上;

5、基于与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,构建探测轴与发射轴差估计模型,如下:

6、;

7、其中、分别为激光主动探测系统与标定目标点在距离分别为、时激光主动探测系统机架平台的航向角度差,、分别为激光主动探测系统与标定目标点在距离分别为、时激光主动探测系统机架平台的俯仰角度差,激光主动探测系统的探测轴与发射轴在x和y方向的高度差分别为和,激光主动探测系统的探测轴与发射轴在x和y方向的角度差分别为和;

8、求解探测轴与发射轴差估计模型,完成分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定。

9、另一方面,本发明提供一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,包括:

10、第一模块,用于获取激光主动探测系统与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,其中激光主动探测系统为分布式孔径的激光主动探测系统,激光主动探测系统的探测孔径与发射孔径的光路都固定在同一个激光主动探测系统机架平台上;

11、第二模块,用于基于与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,构建探测轴与发射轴差估计模型;

12、第三模块,用于求解探测轴与发射轴差估计模型,完成分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定。

13、相比现有技术,本发明的技术效果:

14、本发明提出了一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴的标定方法,给出探测轴与发射轴差估计模型,可在无精密光学标定环境下,实现探测与发射光轴的快速精准的标定。

15、本发明可满足分布孔径式激光主动探测系统在外场环境下光轴轴差快速精准的标定的应用需求。

技术特征:

1.分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,其特征在于,获取激光主动探测系统与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,包括:

3.根据权利要求2所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,其特征在于,

4.根据权利要求1或2或3所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,其特征在于,还包括在探测孔径对目标的跟踪过程中,基于分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定结果实现跟踪点位置的修正。

5.根据权利要求4所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法,其特征在于,基于分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定结果实现跟踪点位置的修正,包括:

6.分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,其特征在于,所述第一模块包括:

8.根据权利要求7所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,其特征在于,还包括跟踪点位置修正模块,用于在探测孔径对目标的跟踪过程中,基于分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定结果实现跟踪点位置的修正。

10.根据权利要求9所述的分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定装置,其特征在于,跟踪点位置修正模块包括:

技术总结本发明提出一种分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定方法及装置,包括:获取激光主动探测系统与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差;基于与标定目标点在不同距离下的激光主动探测系统机架平台的航向角度差与俯仰角度差,构建探测轴与发射轴差估计模型;求解探测轴与发射轴差估计模型,完成分布式孔径的激光主动探测系统光轴标定。本发明通过构建探测轴与发射轴差估计模型,可在无精密光学标定环境下,实现探测与发射光轴的快速精准的标定。技术研发人员:王彦,陈金宝,刘文广,周琼,张汉伟,刘鹏飞,张丹受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学技术研发日:技术公布日:2024/7/25

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