CN104406459A - 一种导弹精确制导系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导弹精确制导系统和方法，该系统包括红外检测装置、导弹制导系统、跟踪处理器以及摄像头跟踪系统，所述的红外检测装置与跟踪处理器连接，跟踪处理器分别与导弹制导系统和摄像头跟踪系统连接，所述的摄像头跟踪系统与红外检测装置连接；该制导方法包括S1：红外探测器摄取目标及背景的红外图像并进行预处理；S2：图像处理芯片对数字化目标图像进行处理和图像识别，区分出目标、背景信息；S3：跟踪处理器按预定的跟踪方式跟踪目标图像；S4：跟踪处理器把误差信号送到摄像头跟踪系统,控制摄像头继续瞄准目标；S5：跟踪处理器向导弹的控制系统发出导引指令信息,控制导弹的飞行姿态,使导弹飞向选定的目标。

Description

一种导弹精确制导系统及方法

技术领域

本发明涉及一种导弹精确制导系统及方法。

背景技术

导弹制导系统也称导弹导引和控制系统，是导引和控制导弹按选定的规律调整飞行路线并导向目标的全部装置。其功能是测量、计算导弹实际飞行路线和理论飞行路线的差别，形成制导指令，经过放大和转换，由伺服机构调整导弹的发动机推力方向或舵面偏转角，控制导弹的飞行路线，以允许的误差（脱靶距离）靠近或命中目标。

红外制导导弹是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量,从而实现寻的制导的武器,是当今红外技术的重要军事应用之一,是非常有效的精确制导打击力量。红外制导技术的研究始于第二次世界大战期间,而最早用于实战的红外制导导弹是美国研制的响尾蛇空空导弹。由于红外制导导弹具有制导精度高、抗干扰能力强、隐蔽性好、效费比高、结构紧凑、机动灵活等优点,经过半个世纪的发展,已广泛发展为反坦克导弹、空地导弹、地空导弹、空空导弹、末制导炮弹、末制导子母弹以及巡航导弹等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种导弹精确制导系统及方法，该系统使用红外热像仪进行红外探测，红外热像仪具备自校正功能，且结构简单、体积小巧、功耗低、温度稳定性好，图像处理更准确，使得导弹制导更精确，分辨率更高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种导弹精确制导系统，它包括红外检测装置、导弹制导系统、跟踪处理器以及摄像头跟踪系统，所述的红外检测装置与跟踪处理器连接，跟踪处理器分别与导弹制导系统和摄像头跟踪系统连接，所述的摄像头跟踪系统与红外检测装置连接。

所述的红外检测装置包括红外探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器；其中图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与跟踪处理器连接，读出电路与探测器相连。

所述的红外探测器为红外热像仪。

所述的红外检测装置为多个，组成线阵或平面阵。

所述的所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；

所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；

所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 

所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

所述的红外检测装置通过晶圆级多组件封装技术进行封装。

一种导弹精确制导方法，包括如下步骤：

S1：红外探测器摄取目标及背景的红外图像并进行预处理,得到数字化目标图像；

S2：图像处理芯片对数字化目标图像进行处理和图像识别，区分出目标、背景信息,识别出要攻击的目标并抑制噪声信号；

S3：跟踪处理器形成的跟踪窗口的中心按预定的跟踪方式跟踪目标图像；

S4：跟踪处理器把误差信号送到摄像头跟踪系统,控制摄像头继续瞄准目标；

S5：跟踪处理器向导弹的控制系统发出导引指令信息,控制导弹的飞行姿态,使导弹飞向选定的目标。

所述的红外检测装置进行图像处理的方法，包括如下步骤：

S21：图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22：探测器对视野范围内的物体探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23：图像处理芯片对探测到的扫描范围内的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24：图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25：图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块。

本发明的有益效果是：该制导系统使用红外热像仪进行红外探测，红外热像仪具备自校正功能，且结构简单、体积小巧、功耗低、温度稳定性好，图像处理更准确，使得导弹制导更精确，分辨率更高。

附图说明

图1为导弹精确制导系统结构框图；

图2为红外检测装置结构框图；

图3为导弹精确制导方法流程图；

图4为红外检测装置进行图像处理的方法。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种导弹精确制导系统，它包括红外检测装置、导弹制导系统、跟踪处理器以及摄像头跟踪系统，所述的红外检测装置与跟踪处理器连接，跟踪处理器分别与导弹制导系统和摄像头跟踪系统连接，所述的摄像头跟踪系统与红外检测装置连接。

如图2所示，所述的红外检测装置包括红外探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器；其中图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与跟踪处理器连接，读出电路与探测器相连。

所述的红外探测器为红外热像仪。

所述的红外检测装置为多个，组成线阵或平面阵。

所述的所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；

所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；

所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 

所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

所述的红外检测装置通过晶圆级多组件封装技术进行封装。

如图3所示，一种导弹精确制导方法，包括如下步骤：

S1：红外探测器摄取目标及背景的红外图像并进行预处理,得到数字化目标图像；

S2：图像处理芯片对数字化目标图像进行处理和图像识别，区分出目标、背景信息,识别出要攻击的目标并抑制噪声信号；

S3：跟踪处理器形成的跟踪窗口的中心按预定的跟踪方式跟踪目标图像；

S4：跟踪处理器把误差信号送到摄像头跟踪系统,控制摄像头继续瞄准目标；

S5：跟踪处理器向导弹的控制系统发出导引指令信息,控制导弹的飞行姿态,使导弹飞向选定的目标。

如图4所示，所述的红外检测装置进行图像处理的方法，包括如下步骤：

S21：图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22：探测器对视野范围内的物体探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23：图像处理芯片对探测到的扫描范围内的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24：图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25：图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块。

所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号；所述图像处理芯片，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；所述图像处理芯片，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；所述非均匀校正功能，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校正后的图像；所述盲元校正功能，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；所述图像滤波去噪功能，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波实现对红外热图像的去噪处理，得到去噪后图像；所述图像细节增强功能，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能。

Claims (8)

1.一种导弹精确制导系统，其特征在于：它包括红外检测装置、导弹制导系统、跟踪处理器以及摄像头跟踪系统，所述的红外检测装置与跟踪处理器连接，跟踪处理器分别与导弹制导系统和摄像头跟踪系统连接，所述的摄像头跟踪系统与红外检测装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种导弹精确制导系统，其特征在于：所述的红外检测装置包括红外探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器；其中图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与跟踪处理器连接，读出电路与探测器相连。

3.根据权利要求1所述的一种导弹精确制导系统，其特征在于：所述的红外检测装置为多个，组成线阵或平面阵。

4.根据权利要求2所述的一种导弹精确制导系统，其特征在于：所述的红外探测器为红外热像仪。

5.根据权利要求2所述的一种导弹精确制导系统，其特征在于：所述的所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；

所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；

所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 

所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

6.根据权利要求2所述的一种导弹精确制导系统，其特征在于：所述的红外检测装置通过晶圆级多组件封装技术进行封装。

7.一种导弹精确制导方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：红外探测器摄取目标及背景的红外图像并进行预处理,得到数字化目标图像；

S2：图像处理芯片对数字化目标图像进行处理和图像识别，区分出目标、背景信息,识别出要攻击的目标并抑制噪声信号；

S3：跟踪处理器形成的跟踪窗口的中心按预定的跟踪方式跟踪目标图像；

S4：跟踪处理器把误差信号送到摄像头跟踪系统,控制摄像头继续瞄准目标；

S5：跟踪处理器向导弹的控制系统发出导引指令信息,控制导弹的飞行姿态,使导弹飞向选定的目标。

8.根据权利要求7所述的一种精确制导方法，其特征在于：所述的红外检测装置进行图像处理的方法，包括如下步骤：

S21：图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22：探测器对视野范围内的物体探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23：图像处理芯片对探测到的扫描范围内的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24：图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25：图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块。