CN102589353A - 主动式数码迷彩隐形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动式数码迷彩隐形装置，其包括伪装基体；伪装基体上设有若干主动式发光器件，主动式发光器件与隐形控制器相连，隐形控制器与用于检测环境参数的环境监测传感器相连；隐形控制器接收环境监测传感器检测输入的背景环境参数，并根据预设的伪装基体的参数及所述背景环境参数调节主动发光器件发出光线的波段及光强，以使得伪装基体的光谱分布与外界背景环境相匹配。本发明通过构建迷彩色块像素单元，在单元内布设主动发光器件，利用其出射的不同波长不同强度的光对伪装基体相对于背景环境的光谱分布实行主动式的提高补偿；实现在多种环境下多种方式的数码迷彩隐形。

Description

主动式数码迷彩隐形装置

技术领域

本发明涉及一种隐形装置，尤其是一种主动式数码迷彩隐形装置，具体地说是通过构建迷彩色块像素单元用于伪装遮幛在特定情况下可以实现光谱、颜色、形状等多种特性主动变化的隐形方法。

背景技术

隐形技术是为了降低军事目标的暴露征候和可探测性，可以大大提高己方的生存能力以及对敌方的威胁，包含了电子学、材料学、声学、光学等多个学科，对于隐形技术的研究一直是各国军事领域的重要课题。对于隐形飞机，通过降低雷达界面和减小自身的红外辐射实现的，具体措施是采用独特的外形设计和吸波、透波材料，以降低飞机对雷达波的反射；降低飞机发动机喷气的温度或采取隔热、散热措施，减弱红外辐射。这主要是应对于红外辐射侦查和雷达侦查的，但在可见光范围及其外形形状都有被侦查的可能。英国BAE系统公司研发出一种电子伪装技术，使用一种“电子墨水”来使坦克隐形。在坦克车体上安装电子传感器，这些电子传感器会把周围环境的影像反向投影到车体外部，使之融入周围景色中，从而使其隐形。坦克车体的影像会跟随环境变化而变化，始终确保坦克处于隐形中。另外，中美科学家联合研究出了一种新型光学材料可以实现光线沿着材料表面传输，从而实现物体本身的隐形。这些都是应对于可见光范围，对于红外波段仍无法做到与背景的吻合。

通常战场上，采用的是与周围环境中的植物相似的伪装覆盖在装备或士兵身上，形成与环境一致的色彩效果，达到隐形的效果。美国在80年代研制成功的多波段伪装网，由特制的基础网格和着色饰物、饰片组成，可以逼真地模拟背景的光学特征，并具有雷达隐身功能。德国OGUS公司研制的多种伪装网能与不同地区背景相匹配，不仅装备本国军队，还被他国军队所采用。瑞典Barracuda公司开发的BMX-ULCAS多波段超轻型伪装网可实现多频谱伪装。然而，随着侦察手段的不断更新，尤其是采用光谱侦察技术的产品更是大批装备，对隐身目标的研究的更加深入与细致。传统的隐身技术受到现有合成材料的限制无法在宽光谱范围内匹配背景光谱，已经难以对付这类高分辨率侦察，逐步丧失其隐蔽性。

现有材料一般只能在特定的波段内实现较高的隐形效果，对于宽的光谱范围则无法兼顾。同时，现有材料一般针对特定的背景而研制的，背景变化后，这种材料就不再适用，且在同一种背景下，随着一天内气温和太阳辐照的变化，背景和伪装物的光学特性都会改变，使得一种伪装物很难在一天的任何时间内都与背景相匹配。采用本专利提供的隐形方法，可使伪装物在更宽的光谱范围内与背景的相似度，且随时间和天气的变化可以通过主动式的可控调节使伪装物的光谱做出相应的有效改变，从而与背景时刻匹配，达到更好的隐身效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的技术手段，克服现有技术中存在的不足，提供一种主动式数码迷彩隐形装置，其原理简单清晰，结构紧凑，使用方便，有效提高隐形效果，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述主动式数码迷彩隐形装置，包括伪装基体；所述伪装基体上布设有若干主动发光器件，所述主动发光器件与隐形控制器相连，所述隐形控制器的输入端还与用于检测环境参数的环境监测传感器相连；隐形控制器接收环境监测传感器检测输入的背景环境参数，并根据预设的伪装基体的参数及所述背景环境参数调节主动发光器件发出光线的波段及光强，以使得伪装基体的光谱分布与外界背景环境相匹配。

所述环境监测传感器包括光照度传感器及光谱分布传感器。所述隐形控制器包括信号处理器及调节控制器，所述信号处理器与环境监测传感器的输入端相连，信号处理器的输出端与调节控制器相连；信号处理器根据环境监测传感器输入的监测信号确定伪装基体所在背景环境的参数，并将预设伪装基体的参数与所述环境背景通过处理得到需要的调节参数信息，将所述的参数信息输入调节控制器内，以使得调节控制器根据所述的调节参数信息调节主动发光器件发出光线的波段及光强。

所述主动发光器件包括发光二级管。所述伪装基体包括伪装布或迷彩布。

所述隐形控制器调节主动发光器件构建的迷彩像素单元发出光线的波段及光强，以使得伪装基体与相应光线配合后得到所需光谱、表面图案及颜色。

以从预先设定的自然环境中提取的纹理、颜色、层次性特征参数为基础，通过所述主动发光器件在伪装基体上构建迷彩色块像素单元。

本发明的优点：针对光谱侦查时的隐形，通过主动发光器件出射的不同波长的光对伪装基体相对于背景环境的地光谱分布实行主动式的提高补偿；同时，利用多种波长主动发光器件构成的像素单元的排布方式，使其出射光波与伪装基体反射光波相融，构成不同的颜色、形状的变化，满足在不同环境背景下的适应性变化，实现在多种环境下多种方式的隐形，结构紧凑，使用方便，有效实现隐形效果，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明主动发光器件发出光线颜色变化的理论图。

图3为本发明主动发光器件发出光纤颜色变换的另一种示意图。

附图标记说明：1-信号处理器、2-调节控制器、3-环境监测传感器、4-伪装基体、5-主动发光器件、6-第一条光谱光线、7-第二条光谱光线、8-第一变化光谱曲线、9-第三条光谱光线、10-第四条光谱光线及11-第二变化光谱曲线。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示：为了能够使得伪装基体4能与所在背景环境实时能够匹配，以达到伪装基体4与背景环境之间没有可以察觉的区别，所述伪装基体4上设有若干主动发光器件5，以从预先设定的自然环境特征中提取的纹理、颜色、层次性等特征参数为基础，通过所述主动发光器件5在伪装基体4上构建迷彩色块像素单元，所述主动发光器件5包括发光二级管，通过主动发光器件5构建的迷彩色块像素单元在伪装基体4上按照需要进行相应排布；主动发光器件5与环境监测控制系统相连，环境监测控制系统根据背景环境的参数调节主动发光器件5发出光线的波段、光强及主动发光器件5发光的数量，以使得伪装基体4在相应光线作用下与背景环境相匹配。

所述环境监测控制系统包括隐形控制器及环境监测传感器3，所述隐形控制器包括信号处理器1及调节控制器2，环境监测传感器3包括光照度传感器及光谱分布传感器，环境监测传感器3还可以包括其他传感器，以满足监测相应背景参数的要求。环境监测传感器3与信号处理器1的输入端相连，信号处理器1与调节控制器2相连，调节控制器2与主动发光器件5相连。信号处理器1接收环境监测传感器3输入的监测信号并预先存储伪装基体4的反射光谱、颜色、形状等自身初始参数信息，且对所述监测信号进行分析判断后，结合伪装基体4的自身参数输出相应所需调节的参数信息，并将所需调节的参数信息输入调节控制器2内，由调节控制器2根据接受的参数信息调节主动发光器件5发出光线的波段及光强，以使得伪装基体4在相应光线作用下与背景环境相匹配。同时，环境监测传感器3不断监测背景环境参数，使得伪装基体4能够实时与环境匹配。同时，环境监测传感器3还需要实时检测伪装基体4与主动发光器件5共同作用下的参数信息作为反馈，信号处理器1与调节控制器2能根据实时反馈的伪装基体4与主动发光器件5共同作用下的信息实时细微调整主动发光器件5发出光线的波段及光强，达到伪装基体4与背景环境的高度匹配。环境监测传感器3输入的监测信号包括数据或图像信息，信号处理器1能够对所述数据或图像信息进行分析处理，信号处理器1可以采用DSP或其他处理芯片，调节控制器2可以采用单片机、ARM或其他处理芯片；伪装基体4包括伪装布或迷彩布。

伪装基体4是整个隐形方法的基础，一些常用的伪装布和迷彩布都可以作为伪装基体4，伪装基体4通常只能在有限的使用范围内实现与背景的较好融合。通过在伪装基体上添加主动式发光器件5，主动式发光器件5通过从预先设定的自然环境特征中提取纹理、颜色、层次性等特征参数在伪装基体4上构建迷彩色块像素单元，利用主动发光器件5发出光线的波长范围、强度来改变伪装基体4像素单元区域的光谱构成；主动发光器件5在伪装基体4上可采用多样的排布方式，通过主动发光器件5发出的不同颜色、波长、强度、光谱分布，从而实行伪装基体4在颜色、图案、光谱、色块分布上的自适应变化，改变了一般伪装基体4无法适应背景环境变化的情况。

主动发光器件5的选择要求坚固耐用、容易集成、驱动电压低、发光强度和效率高、具有良好的环境适应性等。主动发光器件5及其构建的迷彩像素单元在伪装基体4上的排布方式有多种形式：选择合适波段的发光器件，根据需要的形状排布；选择多种波段的发光器件，按照不同波段的发光器件组合性可构成多种图案进行排布；根据需要的颜色，选择特定波长的发光器件，使发光器件出射的光与伪装基体4的反射光得到充分融合的方式排布；选择多种波段的发光器件，按不同的组合与伪装基体4的反射光相融，可以得到多种颜色的变化；根据现有探测器的最小分辨能力，控制主动发光器件5构建的迷彩像素单元的尺寸，避免被侦查的排布方式。根据伪装基体4的隐形需求使主动发光器件5产生不同光谱成分的直射光、反射光及漫反射光，其出射光的（光谱）成分可以是可见光、红外光也可以是紫外光。主动发光器件5选取合适的出射角度，采取不同的排列方式，可最终形成面光源、点光源及线光源。当采用光谱侦查时，使得伪装基体4与背景没有可察觉的区别。

环境监测传感器3主要是光照度传感器、光谱分布传感器的组合。光照度传感器主要用于监测外界光强，用以参考发光器件出射光强的大小。光谱分布传感器用于监测伪装基体和背景环境的光谱分布，以此来确定发光器件的波段选择，以及发光器件的出射光强确立。

所述信号处理器1根据环境监测传感器3传回的数据或图像进行运算处理，并结合伪装基体4自身的参数信息，得出主动发光器件5需要发出光线的波长，以及其光强大小，将命令发至调节控制器2内，由调节控制器2调节主动发光器件5的发光情况，再通过环境监测传感器3的反馈数据进行优化处理。当未预先提取特征参数时，调节控制器2根据环境检测传感器3检测的环境参数，同样能够使得调主动发光器件5发出光线的波段及光强，以使得伪装基体4的光谱分布与外界背景环境相匹配。

如图2所示：所述第一条光谱曲线6与第二条光谱曲线7对应的峰值波长一致，第一条光谱曲线6与第二条光谱曲线7相互融合后，得到第一变化光谱曲线8，变化后的光谱曲线8峰值波长保持不变，但是能量得到了提高。伪装基体4的反射光谱在一些波段上能量不足，通过主动发光器件5的植入，可以有效的提高伪装基体4的反射光谱在一些波段上的能量，达到在伪装基体4在相应光波作用下其光谱上与背景环境的更高的相似度。

如图3所示：第三条光谱曲线9与第四条光谱曲线10为两种不同波峰的光波的光谱曲线，第三条光谱曲线9与第四条光谱曲线10相互融合后，能得到第二变化光谱曲线11，所述第二变化光谱曲线11的波峰发生了变化。从颜色角度分析，不同的波峰对应不同的颜色，即两种不同颜色的光波融合后，融合光波的颜色发生了变化。伪装基体4的反射光与主动发光器件5出射光相融合，主动发光器件5所发出的光的峰值波长可控，则融合后的光的峰值波长也未可控，即融合后的光颜色可以调控变化。由图2和图3可知，通过主动发光器件5发出不同的光与伪装基体4进行融合后能够得到相应隐形效果。

将通过主动发光器件5构建的迷彩色块像素单元以一定的组合方式发射不同强度的光，形成视觉上的变化，构成所需的图案，达到伪装基体4在隐形时图案变化的要需求。

本发明主要是针对光谱侦查时的隐形，利用主动发光器件5构建迷彩色块像素单元，通过出射的不同波长的光对伪装基体4基本像素单元区域相对于背景环境的地光谱分布实行主动式的提高补偿。同时，利用不同波长主动发光器件5的排布方式，使其出射的光线与伪装基体4相融，构成不同的颜色、形状的变化，满足在不同环境背景下的适应性变化，实现在多种环境下多种方式的隐形。

在伪装基体4上安装若干主动发光器件5，对典型背景环境进行分析，提取主要特征颜色，并针对其进行光谱分析，构建数码迷彩像素单元，实现伪装基体阵列单元组网排布。通过对主动发光器件5的波段、强度、排列方式的选择，使得伪装基体4在较宽的波段范围内与背景的光谱相一致。

通过信号处理器1与调节控制器2的对应配合，可以调节主动发光器件5的开关以及光强的大小；在背景特征改变时，可根据具体特征进行调节，使得伪装基体4仍能与背景融合。

环境监测传感器3实时监测外界环境以及伪装基体4的特征，通过信号处理器1以及调节控制器2，实时改变主动发光器件5的状态，使得需要波段对应的主动发光器件5发光，以及出射满足需求光强的光线。环境监测传感器3会持续监测，将背景与伪装基体4的融合信息实时反馈，以达到两者间更完美的融合。

对于有形状的伪装基体4而言，可以通过选择性的主动发光器件5的发光，与伪装基体4形状的反射光相融合，打乱原有形状或形成新的形状，构成与背景的相似形状，实现隐形效果。

通过主动发光器件5的选择性波段发光，可选择不同的颜色与伪装基体4颜色相混合，搭配出多种颜色的变化，实现颜色的可控变化，达到时刻与背景颜色的匹配，实现隐形。

Claims (7)

1.一种主动式数码迷彩隐形装置，包括伪装基体（4）；其特征是：所述伪装基体（4）上布设有若干主动发光器件（5），所述主动发光器件（5）与隐形控制器相连，所述隐形控制器的输入端还与用于检测环境参数的环境监测传感器（3）相连；隐形控制器接收环境监测传感器（3）检测输入的背景环境参数，并根据预设的伪装基体（4）的参数及所述背景环境参数调节主动发光器件（5）发出光线的波段及光强，以使得伪装基体（4）的光谱分布与外界背景环境相匹配。

2.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：所述环境监测传感器（3）包括光照度传感器及光谱分布传感器。

3.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：所述隐形控制器包括信号处理器（1）及调节控制器（2），所述信号处理器（1）与环境监测传感器（3）的输入端相连，信号处理器（1）的输出端与调节控制器（2）相连；信号处理器（1）根据环境监测传感器（3）输入的监测信号确定伪装基体（4）所在背景环境的参数，并将预设伪装基体（4）的参数与所述环境背景通过处理得到需要的调节参数信息，将所述的参数信息输入调节控制器（2）内，以使得调节控制器（2）根据所述的调节参数信息调节主动发光器件（5）发出光线的波段及光强。

4.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：所述主动发光器件（5）包括发光二级管。

5.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：所述伪装基体（4）包括伪装布或迷彩布。

6.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：所述隐形控制器调节主动发光器件（5）构建的迷彩像素单元发出光线的波段及光强，以使得伪装基体（4）与相应光线配合后得到所需光谱、表面图案及颜色。

7.根据权利要求1所述的主动式数码迷彩隐形装置，其特征是：以从预先设定的自然环境中提取的纹理、颜色、层次性特征参数为基础，通过所述主动发光器件（5）在伪装基体（4）上构建迷彩色块像素单元。

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