CN101363918B - 应用日盲紫外光对物体进行定位识别的方法 - Google Patents

Abstract

应用日盲紫外光探测时对物体进行定位识别的方法，步骤如下：(1)在需要定位识别的物体上，安装一个或若干个产生紫外光的光源，该光源发出紫外光的波长在190nm～285nm波段内；(2)在搜索跟踪方，装备有在波长190nm～285nm的波段内成像的紫外光成像仪；(3)利用所述的紫外光成像仪寻找需要定位识别的物体携带的该紫外光光源，即可达到寻找或追踪被示踪人员或物体的目的。本发明的成本低，可以广泛应用；可以适应在复杂地理环境下的搜索与跟踪；无须图象处理；探测距离可以很长；不受时间影响，白天和夜晚都可以进行；抗电磁干扰能力强；可以对移动目标进行定位识别；可应用于某些建筑或危险区域定位识别。

Description

应用日盲紫外光对物体进行定位识别的方法 

技术领域

本发明涉及一种定位识别技术，具体涉及一种应用日盲紫外光对物体进行定位识别的方法。即利用波长在190nm～285nm的日盲紫外光在地球上的传播特性，对某些重要的固定或移动物体，进行快速、准确的定位识别的方法。 

背景技术

本申请所述的定位识别技术，也就是常讲的示踪与搜索技术，在现代社会有着广泛的应用。现有的示踪与搜索技术手段有： 

1、可见光(如红外线等)：野外的人或物通过配备的能发出可见光的光源，搜索人员通过寻找发光物体来发现需要定位识别的人或物体。这一手段，在野外条件下，尤其是在复杂的环境背景中，要快速准确地寻找被搜索的人或物体，有时比较难。 

2、海上的导航灯塔或标示水底暗礁位置的灯塔：也是一种可见光的示踪与搜索技术。 

3、声音和无线电信号：例如，飞机的“黑匣子”在脱离机体以后会同时发出声音和无线电信号表示自己的位置。 

4、雷达波：对运动目标进行定位和跟踪，这项技术已经很成熟，并应用广泛。但是，随着隐形技术和雷达干扰技术的发展，飞行物、舰艇等移动物体之间，再采用这种手段，有时就很困难。现代战争中的敌我识别问题， 采用雷达波示踪与搜索，就会暴露自己，容易被敌方发现和利用，不利于大规模协同作战。加之，反雷达导弹的出现，使雷达波示踪与搜索技术的应用，会受到很大的限制。再有，一般雷达波的接收与发射装置的体积大，设备苯重，携带不方便。 

综上所述，利用以上的技术手段，在一些特殊情况下(如：海洋、野外、高速飞行等)，无法对某些重要的固定或移动的物体进行快速、准确的定位识别。 

在复杂的地理环境下，受背景信号的干扰的影响，如：森林里的失事飞机，低空高速飞行物，坠落在海洋中的物体等等，用现有的手段：采取肉眼寻找、无线电、红外线等技术工具，某些情况下，无法进行快速准确的定位识别。前些年，在海南的南部海洋中，寻找被美军飞机撞机失事的我海军飞机；以及今年汶川地震救灾中，对失事的直升飞机的寻找，就是先例。由于当时当地的环境的背景信号很强，能搜救的距离又很短，对这些重要的物体，用现有手段很难达到快速准确的定位识别。 

发明内容

针对现有技术手段的上述不足，本发明是根据日盲紫外光在地球上的传播特点，提供一种新的、特殊的技术手段，应用日盲紫外光对物体进行示踪与搜索，目的是达到快速准确地定位识别。 

应用本方法：即用日盲紫外光对物体进行定位识别，具有独特性，快速准确。只要是在有效距离内，可以不受白天和黑夜的限制、不受背景和地理环境的影响、不受飞行速度和电磁干扰的影响，应用领域广泛。 

本发明所使用的设备：“日盲紫外光源”和“日盲紫外光成像仪”，具有 体积小、重量轻、功耗低、专用性强、携带使用方便、不怕电磁干扰等特点。 

具体实施的方案是： 

应用日盲紫外光对物体进行定位识别的方法步骤如下： 

(1)、在需要定位识别的物体上，安装一个或若干个能产生日盲紫外光的光源，该光源发出日盲紫外光的波长在190nm～285nm波段内； 

(2)、在搜索跟踪方，装备有在波长190nm～285nm的波段内可以成像的日盲紫外光成像仪； 

(3)、利用上述的日盲紫外光成像仪，搜索寻找需要定位识别的物体携带的该日盲紫外光光源，即可达到追踪需要寻找的人员或物体。 

本发明的工作原理，可结合图1、图2简单概括解释如下： 

1、地球是日盲紫外光的理想暗室。 

图1为白天在地球表面可探测到得日盲紫外光子通量和波长的关系图。 

(附图1) 

图1所示：日盲紫外光的传播特点是：当波长短于285nm时，地球上的光子流量小于1个光子/cm²/nm/s；在更短的波长，如260nm，光子通量仅为10^-20个光子/cm²/nm/s。波长在190nm～285nm的波段内的紫外光也被称为“日盲紫外光”。 

由于臭氧层能完全吸收太阳发出的波长短于285nm的日盲紫外光。因此，波长短于285nm的日盲紫外光，在地球上极少。对于日盲紫外光波段来说，地球是“完全黑暗的理想暗室”。在地球本身的表面背景中，也没有其它物理过程可以产生日盲紫外光，可观察到的日盲紫外光基本上都是源于人类活动。 

2、在有效距离内，日盲紫外光可以探测。 

(附图2) 

图2所示：给出了在信噪比为10和100的情况下所需的日盲紫外光功率与可以进行定位识别的有效距离的关系图。在信噪比为100的情况下，被定位识别的物体如装备了1毫瓦的285nm紫外光电二极管发光光源，即可在500米外进行定位；如是5毫瓦的光源，则可以在1公里外定位。在信噪比为10的情况下，如是5毫瓦的光源，可以在10公里外定位。当需要显示的图象帧幅数大于1时，则定位所需日盲紫外光功率为：实际帧幅数乘以帧幅数等于1时的功率。 

3、搜索跟踪方的日盲紫外光成像仪要具备以下性能： 

1)可以有效探测短于285nm的日盲紫外光； 

2)对长于285nm的日盲紫外光能够进行过滤； 

3)对探测到的日盲紫外光能够显示成像。 

利用以上成像设备，可以把需要定位识别的物体位置显示在可以看见的显示屏上。这样，要搜索需要定位识别的物体，就等同于在暗室中寻找发光的物体，非常容易。 

这里所述的成像仪应该对190nm～285nm的紫外光具有足够大的成像反差，即，该成像仪对波长长于285nm以上的光子信号的响应，以及对能探测到的短于190nm的光子信号的响应，应该具有忽略不计功能。将成像仪显现的信号，区分为：有用信号的像素为亮点，其它像素为暗点。通过对亮点位置的判断，被搜索的物体的位置就可以得以确定。 

本申请的方案中，还要在成像仪上装备有可见光成像头，能将物体位置 显示在可见光背景图像上。使得对物体的搜索变得更加容易。 

增加上述步骤后(即所述的成像仪装备有可见光成像头)，就可以利用短于190nm～285nm的日盲紫外光成像，再利用该可见光成像头，把物体位置显示在可见光背景图像上，显示出需要寻找或追踪的人员或物体。 

一般，所述的日盲紫外光光源的功率应在1毫瓦以上(理论上所使用的日盲紫外光光源的功率越大越好，上限没有数值限制)。本申请推荐：所述的日盲紫外光光源的功率应在5毫瓦以上。 

本发明与其它类似的技术手段的设备相比，有如下优势： 

1、成本低，可以广泛应用。日盲紫外光成像仪虽然目前比较贵，但日盲紫外光源很便宜。对于一般的定位识别，只要被搜救人或物携带一个功率很小的日盲紫外光源(安装日盲紫外发光二极管、Xe灯、日盲紫外激光二极管或其它可以产生波长短于285nm光子的日盲紫外光源)，就可以被成像仪搜索跟踪到，可以广泛应用。 

2、日盲紫外光的散射能力非常强。光子的散射能力和波长的四次方成反比，波长越短，散射能力越强。因此可以在不能直接看见的情况下，通过观察日盲紫外光的散射来显示或发现目标。该功能对复杂地理环境下的搜索跟踪非常重要。 

3、无须图象处理。对地球上的日盲紫外光来说，背景是全“黑”的，只要在有日盲紫外光成像仪的一端出现的亮点，结合环境对应位置，即为被搜索跟踪的物体位置，无须图象处理。 

4、日盲紫外光探测的灵敏度可以很高，探测距离也可以很长。 

5、不受时间影响，白天和晚上都可以使用。 

6、不受电磁干扰的影响，抗电磁干扰能力强。 

7、可以对移动目标进行定位识别。 

8、可应用于某些建筑或危险区域定位识别，如：水上浮动物体、城市建筑、暗礁等等。 

附图说明

图1为地球表面日盲紫外光的光通量曲线图； 

图2为280nm紫外光信噪比曲线图。 

具体实施方式

实施例1，日盲紫外光搜救。 

对野外失踪人员的搜索和救援具有相当高的难度。其中最具挑战的是从复杂的背景中找出被搜救对象。如果在野外工作的人或物携带着能发出小于285nm的日盲紫外光源，他在需要提供救援时打开日盲紫外光源，空中救援队伍无论是白天还是黑夜，都可以直接通过寻找日盲紫外发光物体来发现被失踪者。如果日盲紫外光源的功率足够强，搜救的范围可以达到数公里。该法适用于海上和陆上失踪人员(包括跳伞飞行员，旅游者，地震或火灾受难人员)，返回式卫星和载人航天飞行器的搜索和救援。对于地震或火灾受难人员，也可以通过坍塌房屋的缝隙把日盲紫外光信号发出来。 

实施例2，运动物体间的相互定位。随着现代技术的发展，飞行物和舰艇间、各军兵种间相互定位识别变得越来越难，不利于大规模协同作战。如果协同双方都装备有日盲紫外光源和相应的日盲紫外光成像仪，就可以通过日盲紫外光进行相互定位识别，保证相互协同。 

实施例3，日盲紫外光“灯塔”。可用日盲紫外光源显示出水底暗礁的位置。采用日盲紫外发光二极管作为光源，体积小，发光效率高，寿命长，还可以用太阳能电池作为电源，可以大规模部署水底暗礁的位置，还可以用来标示水道和航道。 

实施例4，日盲紫外光导航系统。在停机坪或降落跑道上安装日盲紫外光二极管，带有日盲紫外光成像设备的飞行器，在降落时可以直接寻找地面紫外光源和光源阵列来确定停机坪或降落跑道的位置。该方法尤其适用于水上浮动目标的导航。 

Claims (3)

1.一种应用日盲紫外光探测时对物体进行定位识别的方法，步骤如下：

(1)、在需要定位识别的物体上，安装一个或若干个产生紫外光的光源，该光源发出紫外光的波长在190nm～285nm波段内；

(2)、在搜索跟踪方，装备有在波长190nm～285nm的波段内成像的紫外光成像仪；

(3)、利用所述的紫外光成像仪寻找需要定位识别的物体携带的该紫外光光源，即可达到寻找或追踪被示踪人员或物体的目的；

所述搜索跟踪方的日盲紫外光成像仪要具备以下性能：

可以有效探测短于285nm的日盲紫外光；

对长于285nm的日盲紫外光能够进行过滤；

对探测到的日盲紫外光能够显示成像；

同时，增加有以下步骤：所述的成像仪还应装备有可见光成像头；在应用190nm～285nm的日盲紫外光成像、定位识别人员或物体的同时，利用该可见光成像头，把物体位置显示在可见光背景图像上。

2.根据权利要求1所述的应用日盲紫外光探测时对物体进行定位识别的方法，其特征在于，所述的日盲紫外光光源的功率在1毫瓦以上。

3.根据权利要求1或2所述的应用日盲紫外光探测时对物体进行定位识别的方法，其特征在于，所述的日盲紫外光光源的功率在5毫瓦以上。

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