CN106643700B - 一种定位定向监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位定向监测方法，用于对外界的目标对象进行监视和瞄准，包括以下步骤：获取目标对象的运动特性信息；获取目标对象的影像信息；获取瞄准设备的位置信息和姿态信息；根据获取的瞄准设备的姿态信息和位置信息以及目标对象的运动特性信息得到瞄准引导信息；将目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息进行信息图像融合并成像到同一界面显示。利用本发明提供定位定向监测方法，观测手在同一界面里同时获得目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息，观测手根据瞄准引导信息和运动特性信息能够快速的去捕捉目标，对目标信息实时清楚精确的掌控。

Description

一种定位定向监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种军用及民用对目标进行定位监测的领域，特别是涉及一种能够对移动的目标进行监测的定位定向监测系统，并且本发明还涉及基于同一构思的定位定向监测方法。

背景技术

随着数字遥感技术的不断发展，对定位技术的要求也不断提高。在军用领域，监测系统一般是通过瞄准设备对目标对象进行瞄准监视。电子罗盘用于对瞄准设备进行导向。电子罗盘具有体积小、价格低、安装使用方便及定向时间短等优点，在导航领域被广泛的应用。

但是现有技术的缺点在于：

第一，电子罗盘依据地球磁场信息进行定位，因此测量瞄准设备的指向方位角容易受地磁环境的影响，测量精度低，引导瞄准设备跟踪瞄准目标的误差大；另外，由于现实中很多物体或设备(如汽车)具有金属磁性，易对电子磁罗盘造成干扰，也会引起定向姿态信息的误差。

第二，现有技术中的监测系统中的监视设备对于地面监视目标对象进行搜索时，地面的监视目标移动速度慢，而且距离较近，基本还能满足对目标对象进行搜索的需求。但是对于空中移动的监视目标对象，由于现有技术中的监视设备对空观测的视场小，空中目标的位置都比较远，并且移动非常快，造成捕捉和瞄准目标非常困难。尤其是对夜间空中运动的目标对象进行监视，夜晚光线差进一步增加了对夜间目标对象进行搜索的困难。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种能够对运动的目标对象快速、精确的进行监测和瞄准的定位定向监测系统，本发明还涉及一种能够对运动的目标对象快速、精确的监测和瞄准的方法。

为解决上述技术问题，本发明的定位定向监测方法采用的技术方案包括以下步骤：获取目标对象的运动特性信息；获取目标对象的影像信息；获取瞄准设备的位置信息和姿态信息；根据获取的瞄准设备的位置信息和姿态信息以及目标对象的运动特性信息得到瞄准引导信息；将目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息进行信息图像融合并成像到同一界面显示。

进一步优选地，上述目标对象的运动特性信息包括目标对象空间地理坐标、目标对象的方位角、目标对象的高低角、目标对象的移动速度、目标对象的姿态，上述瞄准设备的位置信息包括瞄准设备的空间地理坐标，上述瞄准设备的姿态信息包括瞄准设备的方位角和瞄准设备的高低角，上述瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图。

进一步优选地，上述目标对象的影像信息可以包括红外成像或可见光成像。

本发明的定位定向监测系统采用的技术方案是：包括：

定位单元，用于获取瞄准设备的位置信息和姿态信息；

中心控制单元，与该定位单元电连接以接收瞄准设备的位置信息和姿态信息，同时获取目标对象的运动特性信息，并对上述瞄准设备的位置信息、瞄准设备的姿态信息以及目标对象的运动特性信息进行处理分析，以得到瞄准引导信息；

该瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图，中心控制单元将解算出的瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息送给图像采集融像单元；

图像采集融像单元，包括：

用于人眼观测信息的目镜模块；

对外部目标对象进行影像采集的图像采集模块；

与所述中心控制单元电连接以接收对应信息的信息接收模块；

将上述图像采集模块采集的影像和上述信息接收模块接收的信息进行信息图像融合并投到上述目镜模块上的光学融像模块。

进一步优选地，上述定位单元包括通过天线安装架等高度固设在瞄准设备上的两个北斗天线，以及与两个北斗天线均电连接的北斗接收机，该北斗接收机用于接收上述两个北斗天线的信号并实时解算输出瞄准设备位置信息和姿态信息，上述的定位单元通过该北斗接收机与所述中心控制单元电连接。

进一步优选地，上述天线安装架包括竖向设置的支杆，该支杆的上端设置有螺纹安装部，该支杆的下端可拆卸设置有用于夹紧在瞄准设备上并保持该支杆与瞄准设备垂直的夹紧机构，该夹紧机构包括连接部以及装配在该连接部上的夹持部，该夹持部包括相对设置的且相对移动的第一夹持爪和第二夹持爪，该第一夹持爪一体成型固设在该连接部的末端，该夹紧机构还包驱动该第二夹持爪移动的驱动组件以及锁定和松开移动的该第二夹持爪的锁定组件。

进一步优选地，上述光学融像模块包括与上述信息接收模块电连接显示相应信息的信息显示器和分光镜，上述图像采集模块与该信息显示器相互垂直设置，该分光镜位于该图像采集模块与该信息显示器的光轴交汇处，该图像采集模块采集的影像由该分光镜透射或反射进入上述目镜模块，该信息显示器上显示的信息由该分光镜对应反射或透射进入上述目镜模块。

进一步优选地，所述图像采集模块包括物镜组件、与所述物镜组件同轴设置的红外探测器，以及和所述红外探测器电连接并进行图像显示的图像显示器。

进一步优选地，上述分光镜由两块45°等边直角三棱镜拼合而成，该分光镜的长为26.5mm、宽为16mm、高为16mm，该分光镜的分光比为1:1，中心波长为420nm～780nm。

进一步优选地，上述信息接收模块采用VGA接口连接，上述图像显示器及所述信息显示器均为OLED显示器。

本发明的有益效果是：本发明提供的定位定向监测方法，对目标对象进行监视时，观测手首先根据瞄准引导信息和运动特性信息能够快速的去捕捉目标对象，当捕捉到目标对象时，能够看到目标对象的影像信息，观测手在同一界面里同时获得目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息。然后再根据瞄准引导信息和目标对象的影像信息对目标对象进行精确的瞄准，捕捉和瞄准的速度快。尤其对捕捉空中运动较快的目标对象时，当初次捕捉时，观测手能够获得目标对象的影像信息，且同时能够获得目标对象的运动特性信息和瞄准引导信息，即使空中目标对象快速运动时，观测手也能够根据目标对象的运动特性信息和瞄准引导信息实时快速的跟踪空中目标对象，实时的进行精确的瞄准，目标对象的影像信息不会脱出监视界面。使瞄准引导信息及目标对象的影像同步显示，克服了外界物理信息的损失，并对真实监视环境的无损显示，实现对运动的目标实时快速、准确的监视和瞄准，并实时清楚的掌握目标对象的状态。

进一步优选的，目标对象的影像可以采集红外成像，也可以采集可见光成像，红外成像主要是针对夜间对目标对象进行监控，同时也可以对白天具有红外特性的目标对象进行监控，可见光成像是针对白天对目标对象进行监控。

本发明提供的定位定向监测系统，通过定位单元获取瞄准设备的位置信息和姿态信息，通过中心控制单元获取目标对象的运动特性信息，并解算处理获得瞄准引导信息，通过图像采集融像单元，首先获取目标对象的影像信息，然后将目标对象的影像信息和接收的瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的位置信息、瞄准设备的姿态信息进行信息图像融合并在目镜模块上显示。这样观测手在观测目镜模块时，同时获得瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息以及目标对象的影像信息等。观测手能够根据显示的瞄准引导信息对目标对象进行快速的捕捉和精确的瞄准，目标对象的影像信息不会脱出目镜模块的显示范围。瞄准引导信息及目标对象的影像信息实时同步显示，克服了外界物理信息的损失，并对真实监视环境的无损显示，使观测手能够实时准确的掌握目标对象的状态信息，对目标对象尤其是对空中运动较快的目标对象实时快速、精准的捕捉和瞄准。

进一步优选地，定位单元采用双北斗天线进行定位定向，能够实现动态条件下瞄准设备姿态和位置的实时、高精度测量，为瞄准设备提供精确的定位导航服务；双北斗天线的应用可以大幅度提高定位定向的精度，解决了使用电子罗盘定位定向测量精度低，易受干扰的问题。

进一步优选地，用于安装北斗天线的天线安装架，将北斗天线通过螺纹安装部安装到支杆的上端，然后通过夹紧机构将支杆及北斗天线夹紧安装到瞄准设备上，固定牢固，保证北斗天线不会偏移和掉落，同时北斗天线等高设置，保证了对瞄准设备的精准定位。

进一步优选地，天线安装架的第一夹持爪与第二夹持爪均为圆弧形结构，对于筒形的瞄准设备，夹紧更牢固。

进一步优选地，光学融像模块采用分光镜通过光学原理进行信息图像的融合，能够使瞄准引导信息和影像信息等进一步快速的在同一视场里进行显示。

进一步优选地，图像采集模块采用红外探测器进行红外图像的采集，使本发明的定位定向监测系统在白天和夜晚都能使用。

进一步优选地，信息接收模块采用VGA接口将信息显示器和中心控制单元连接，进一步降低了传输过程中对显示有上述各种信息的图像的损失。

进一步，图像显示器及信息显示器均为OLED显示器，OLED显示器体积小，功耗低，发光效率高，可视角度更大，且制造工艺简单，成本低廉。

进一步，分光镜由两块45°等边直角三棱镜拼合而成，有效的减少了融像的重影。

附图说明

图1是本发明定位定向监测方法的实施例的流程图；

图2是本发明定位定向监测系统的实施例的结构示意图；

图3是本发明定位定向监测系统的实施例中天线安装架的结构示意图；

图4是本发明定位定向监测系统的实施例中天线安装架安装状态示意图；

图5是本发明定位定向监测系统的实施例中图像采集融像单元的结构示意图；

图6是本发明定位定向监测系统的实施例中图像采集融像单元的光学原理图；

图7是本发明定位定向监测系统的实施例中经过光学融像模块后目镜模块显示的融像示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面先详细的对本发明的定位定向监测方法的实施方式进行描述。

如图1所示，本发明定位定向监测方法的实施例包括如下步骤：

S1：获取目标对象的运动特性信息；

S2：获取瞄准设备的位置信息；

S3：获取瞄准设备的姿态信息；

S4：将步骤S1中所获取的目标对象的运动特性信息和步骤S2中所获取的瞄准设备的位置信息和步骤S3中所获取的瞄准设备的姿态信息进行解算求解，得到瞄准引导信息；

S5：获取目标对象的影像信息；

S6：将步骤S1中的目标对象的运动特性信息、步骤S3中瞄准设备的姿态信息、步骤S4中的瞄准引导信息、步骤S5中的目标对象的影像信息进行信息图像融合并成像到同一界面显示。

进一步优选地，上述步骤S1中，目标对象的运动特性信息包括：目标对象空间地理坐标、目标对象的方位角、目标对象的高低角、目标对象的移动速度、目标对象的姿态。上述步骤S2中瞄准设备的位置信息包括瞄准设备的空间地理坐标。上述步骤S3中瞄准设备的姿态信息包括瞄准设备的方位角和瞄准设备的高低角。

进一步优选地，上述步骤S4中经解算获得的瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图。

下面以图7所示的监视空中的飞机为例形成的融像示意图的内容为例，详细的说明融像后在同一界面所显示的内容，其中D1为飞机的影像，由于飞机是运动的，所以在监视瞄准过程中，飞机的影像D1可能是任意位置，但是以该界面的中心位置为瞄准位置，也就是说当飞机的影像D1位于该界面的中心位置时，此时已对该飞机进行了瞄准，A5为方向坐标图以该界面的中心为中心显示，对观测手起到方向指引的作用。该界面左侧显示的是瞄准设备的设备信息和飞机的运动特性信息。其中A4显示的是瞄准设备的设备信息，其中06为本瞄准设备的编号，50km为当前显示界面显示区半径为50km。A1显示的是本界面显示半径内的一架飞机的运动特性信息，显示在A4的下方位置，其中，01代表标号为01的飞机，D2760代表飞机01距离瞄准设备的水平距离为2760m，H800代表飞机01距离瞄准设备的高度为800m，V300代表该飞机01当前的移动速度为300m/s。A2显示的是界面显示半径内的另一架飞机的运动特性信息，并显示在了A1的下方，其中，04代表标号为04的飞机，D3707代表飞机04距离瞄准设备的水平距离为3707m，H6373代表飞机04距离瞄准设备的高度为6373m，V0代表飞机04移动速度为0m/s。该显示界面的右侧显示的是瞄准设备的姿态信息A3，其中，A0825代表瞄准设备的高低角825密位，E3894代表瞄准设备的方位角为3894密位。A6为瞄准引导信息中的瞄准设备偏转方向，显示在了该界面的下方，其中水平向右侧的箭头代表引导瞄准设备向右偏移，竖直向下的箭头代表引导瞄准设备向下偏移。该界面上在显示半径内显示的黑色圆点、黑色三角形、以及衬在01和04下方的黑色方框背景分别代表不同类型的目标对象。当然显示界面上显示的信息可以根据需求进行增减，根据不同类型的目标对象，还可以在显示界面上显示目标对象的方位角、目标对象的高低角、目标对象的姿态、瞄准设备的位置信息等信息。

观测手在同一界面上，不仅可以准确的看到飞机的真实影像，同时还可以看到用于瞄准飞机的瞄准引导信息、飞机的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息，并可以根据瞄准引导信息和飞机的运动特性信息实时快速的去跟踪飞机，飞机的影像信息不会脱出监视界面，实时的对飞机进行精确的瞄准。观测手能够清楚精确的掌控飞机的动态信息。同时本发明的定位定向监测方法克服了现有技术中的监视设备的外界物理信息的损失，实现对飞机实时、快速的捕捉和瞄准。

进一步优选地，上述的目标对象的影像信息可以为红外成像，还可以为可见光成像，当选择对白天的目标对象进行监视时，使用CCD传感器，产生的为可见光成像。当选择既可以在白天进行监视，也可以在夜间进行监视时，使用红外探测器，产生的为红外成像。本发明的定位定向监测方法无论是白天对目标对象进行监测还是夜间对目标对象进行监测，都能使观测手快速、准确的捕捉和瞄准监视的目标对象。

基于同一构思，下面对本发明的定位定向监测系统的实施方式进行详细的描述。

如图2所示，本发明的定位定向监测系统的实施例包括：

定位单元1，用于获取瞄准设备2的位置信息和姿态信息。

中心控制单元3，其中一个输入接口与定位单元1电连接，以接收瞄准设备2的位置信息和姿态信息，同时通过另外一个输入接口获取外界的目标对象的运动特性信息，并对瞄准设备2的位置信息、瞄准设备2的姿态信息以及目标对象的运动特性信息进行处理分析，以得到瞄准引导信息。

图像采集融像单元4，如图5所示的图像采集融像单元4的结构示意图，包括：用于人眼观测的目镜模块41，对外部目标对象进行影像采集的图像采集模块43；与中心控制单元3的输出接口电连接以接收对应信息的信息接收模块44；将图像采集模块43采集的影像和所述信息接收模块44接收的信息进行信息图像融合并投到目镜模块41上的光学融像模块42。

本发明的定位定向监测系统的实施例在使用过程中，由定位单元1对瞄准设备2的位置信息和姿态信息定位获取，然后将瞄准设备2的位置信息和瞄准设备2的姿态信息传送给中心控制单元3，同时中心控制单元3接收来自外部输入的目标对象的运动特性信息，中心控制单元3将瞄准设备2的位置信息、瞄准设备2的姿态信息以及目标对象运动特性信息进行解算得出瞄准引导信息。中心控制单元3将得到的瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息等通过信息接收模块44传送给图像采集融像单元4，同时图像采集融像单元4中的图像采集模块43采集外部的监视目标对象的影像信息，图像采集融像单元4中的光学融像模块42将图像采集融像单元4中接收到的上述信息和采集的目标对象的影像信息进行信息图像融合，并显示到目镜模块41上。此时观测手由目镜模块41上同时获得目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息。在对目标对象进行监视时，观测手首先根据瞄准引导信息和目标对象的运动特性信息快速的去捕捉目标对象，当捕捉到目标对象时，能够看到目标对象的影像信息，然后再根据瞄准引导信息和目标对象的影像信息对目标对象进行精确的瞄准，捕捉和瞄准的速度快。尤其对捕捉空中运动较快的目标对象时，当初次捕捉时，观测手能够获得目标对象的影像信息，且同时能够获得目标对象的运动特性信息和瞄准引导信息，即使空中目标对象快速运动时，观测手也能够根据目标对象的运动特性信息和瞄准引导信息实时快速的跟踪空中目标对象，实时的进行精确的瞄准，目标对象的影像信息不会脱出目镜模块41的监视界面。使上述各信息及目标影像信息实时同步显示，克服了外界物理信息的损失，并对真实监视环境的无损显示，使观测手能够实时准确的掌握目标对象的状态信息，对目标对象尤其是对空中运动较快的目标对象实时快速、精准的捕捉和瞄准。

进一步优选地，上述定位单元1包括通过天线安装架11等高度固设在瞄准设备2上的两个北斗天线12，以及与两个北斗天线12均电连接的北斗接收机13。定位单元1采用双北斗天线进行定位定向，能够实现动态条件下瞄准设备姿态和位置的实时、高精度测量，可以为瞄准设备提供定位导航服务；双北斗天线的应用可以大幅度提高定位定向的精度，解决了使用电子罗盘定位定向测量精度低，易受干扰的问题。

进一步优选地，本实施例中的瞄准设备2为筒形结构，上述的天线安装架11如图3和图4所示的结构，包括竖向设置的支杆111，支杆111的上端设置有螺纹安装部112，支杆111上于螺纹安装部112的下端设置有挡止支撑沿113，支杆111的下端可拆卸设置有将支杆111夹紧安装在瞄准设备2上，并使支杆111与瞄准设备2保持垂直的夹紧机构114。

进一步优选地，该夹紧机构114包括连接部1141以及装配在连接部1141上的夹持部，夹持部包括相对设置的第一夹持爪1142和第二夹持爪1143、驱动组件、锁定组件。第一夹持爪1142与第二夹持爪1143相对的面为夹持面，第一夹持爪1142一体成型固设在连接部1141的末端，第二夹持爪1143转动装配在连接部1141上，驱动组件驱动第二夹持爪1143转动以打开和缩小夹持口，使夹持部简单容易的夹持在瞄准设备2上。锁定组件将第二夹持爪1143锁定，防止第二夹持爪1143转动。

进一步优选地，第一夹持爪1142的夹持面设置成1/2圆弧面，第二夹持爪1143的夹持面设置成1/4圆弧面，且在夹紧时，第一夹持爪1142的夹持面与第二夹持爪1143的夹持面位于同一圆面上。第一夹持爪1142和第二夹持爪1143部分不闭合夹持到瞄准设备2上，这样能够保证第一夹持爪1142和第二夹持爪1143较为方便容易的夹持到瞄准设备2的外周面上，且能够保证夹持力全部施加到瞄准设备2的外周面上，夹持牢固。

在其它的实施例中，当然如果需要安装在其他结构的瞄准设备上，上述的第一夹持爪和第二夹持爪的夹持面设置成与需要夹持的瞄准设备的外周面形状匹配的夹持面即可。

进一步优选设置地，驱动组件包括与第二夹持爪1143两端的连线垂直设置的驱动杆1144，该驱动杆1144与第二夹持爪1143一端固定连接，驱动杆1144与第二夹持爪1143的连接处铰接装配在连接部1141的末端是通过以下结构实现的，连接部1141沿其延伸方向设置有容纳驱动杆1144的容纳槽1145，容纳槽1145的末端两侧槽壁上设置有铰接耳，驱动杆1144与第二夹持爪1143的连接处通过销轴1146铰接装配在铰接耳上。夹紧机构114夹紧瞄准设备2时，驱动杆1144位于容纳槽1145内。

进一步优选地，锁定组件包括驱动杆1144的前端沿驱动杆1144的延伸方向移动设置的伸缩舌1147，以及设置在驱动杆1144上驱动伸缩舌1147伸出和缩回的扳手1148，容纳槽1145的前端槽壁的上端设置有与伸缩舌1147的上端面挡止配合的挡沿。

进一步优选地，扳手1148的后端与驱动杆1144的末端之间内置设有弹簧，当弹簧处于自然状态时伸缩舌1147伸出，当弹簧处于压缩状态时伸缩舌1147缩回。

天线安装架11在使用时，先将北斗天线12安装在支杆111上端的螺纹安装部112上，并通过挡止支撑沿113对北斗天线进一步进行支撑，然后扳动扳手1148压缩弹簧，并驱动伸缩舌1147缩回，驱动杆1144向连接部1141的上方旋转，带动第二夹持爪1143远离第一夹持爪1142以打开夹持口，将夹紧机构114夹持在瞄准设备2上，驱动杆1144向下旋转，带动第二夹持爪1143靠近第一夹持爪1142以缩小夹持口，使第一夹持爪1142和第二夹持爪1143的夹持面夹紧贴合在瞄准设备2的外周面上，继续向下旋转驱动杆1144，使驱动杆1144位于容纳槽1145内时，松开扳手1148，伸缩舌1147在弹簧回弹力的作用下弹出，此时伸缩舌1147的上端面与容纳槽1145上的挡沿挡止配合，防止第二夹持爪1143旋转。此时完成了将北斗天线12安装夹持在瞄准设备2上。通过上述结构的天线安装架11安装北斗天线12，固定牢固，保证北斗天线12不会偏移和掉落，同时北斗天线12等高设置，保证了对瞄准设备2的精准定位。

在其它的实施例中，上述的夹紧机构还可以设置成，第二夹持爪与连接部固定连接，第一夹持爪通过驱动组件靠近或远离第二夹持爪以打开和缩小夹持口。驱动组件的结构可以设置成连接部沿其延伸方向上设置有螺纹孔，螺纹孔内螺纹旋设有驱动螺纹杆，驱动螺纹杆的末端与第一夹持爪转动装配，旋动驱动螺纹杆时，通过螺纹传动驱动螺纹杆沿螺纹孔移动，并带动第一夹持爪移动。由于螺纹装配自身有自锁能力，因此锁定组件可以直接利用螺纹的自锁功能来对第一夹持爪进行锁定。

在其它的实施例中，上述的锁定组件还可以采用如下结构，在容纳槽相对的内侧面上均设置有卡槽，驱动杆上通过连杆铰接滑动装配有向两侧伸出和缩回的梯形卡接凸起，两个连杆的末端铰接，驱动杆上设置有驱动按钮，该驱动按钮通过连接杆连接在连杆的末端的铰接位置处，驱动按钮与连接杆之间设置有压缩弹簧。按下驱动按钮时梯形卡接凸起随着连接杆的移动相对向内移动缩回，此时可以驱动驱动杆，并带动第二夹持爪转动以打开夹持口，夹紧机构夹紧瞄准设备后，松开驱动按钮，驱动按钮在压缩弹簧的作用力下弹回到初始状态，此时梯形卡接凸起相对向外移动伸出，并且卡紧在容纳槽上的卡槽内，此时将驱动杆锁定，进而防止了第二夹持爪转动。

进一步优选地，本实施例中的定位单元1采用两个北斗天线12均为同时接收北斗二号B1信号和B3信号的北斗天线，同时还可以利用北斗二号卫星授时，接收卫星授时信号，获得高精度时钟信息，该北斗天线优选四频航空型测量天线GGBJM5。两个北斗天线12呈直线等高度固定安装在瞄准设备2的两端。北斗接收机13用于接收两个北斗天线12的信号并实时解算输出瞄准设备2在动态调整过程中的位置信息和姿态信息，最终将解算的信息传输到中心控制单元3。

这里，这两个北斗天线12规格尺寸相同，与瞄准设备2的垂直高度相等。另外，这两个北斗天线12所在直线与瞄准设备2的长度方向的中心轴线平行，这是两个北斗天线12呈直线等高度固定安装在瞄准设备2两端的具体含义。采用这种结构将两个北斗天线12与瞄准设备2固定连接为一体，能够使北斗天线12随瞄准设备2的随机移动而移动，直接测量出瞄准设备2在动态变化过程中的位置信息和姿态信息。

定位单元1基于双北斗天线12进行定位定向，北斗定位系统是我国自主开发的全球定位系统，对用户提供无源定位、导航及授时服务，该系统可以为汽车、客机和轮船等常用交通工具提供定位服务，为精确设备提供定位导航服务，使我国摆脱对国外GPS系统的依赖有着重要意义。利用双北斗天线同时接收多个不同频段的信号，再通过差分运算，可消除电离层延迟的影响，大幅度提高定位定向监测系统的定位定向精度，克服电子磁盘的误差影响。

进一步优选地，两个北斗天线12与瞄准设备2的垂直高度范围为60mm～70mm；瞄准设备2的姿态信息包括瞄准设备2的高低角和瞄准设备2的方位角，其中高低角范围为0°～60°，高低角分辨率为小于0.5°，方位角范围为0°～360°，方位角分辨率为小于1.5°。

另外，如图2所示，两个北斗天线12几何中心之间的距离L的范围为1.2m～1.4m，这个距离即为基线长度。由于现在使用的北斗定位系统中基线长度一般在2m以上，那么本实施例中的定位单元1的两个北斗天线12的基线采用的1.2m～1.4m的基线即属于超短基线。采用超短基线的北斗天线12定位，因为定位定向精度主要受基线长度、载波相位测量偶然误差、多径干扰误差等因素的影响。基线长度在1米左右，卫星星历误差、卫星钟差、大气传播延迟误差等误差源的影响得到了很好的消除，提高定位定向精度。

进一步优选地，北斗接收机13的型号为JM550，该北斗接收机13包括分别与两个北斗天线12对应连接的卫星无线电导航业务(RNSS，Radio Navigation Satellite System)的射频模块、基带信号处理模块和微处理器模块，其中，射频模块用于实现导航信号的变频、放大、滤波处理，将收到的北斗射频信号转换成模拟中频信号；基带信号处理模块完成对设定导航信号的捕获、跟踪、导航电文解调解码、原始观测量提取等功能，与微处理器模块共同完成被测瞄准设备位置速度时间等信息的解算；微处理器模块完成对导航电文的抽取、解算，并通过输出模块输出信息。该微处理器模块优选主频160MHz的TMS320VC54 DSP芯片，定向计算可在2s内完成。该北斗接收机13还能够接收北斗授时信号并同步输出时间信息。

本实施例中的定位单元1中的北斗接收机13的TMS320VC54 DSP芯片采用1.2m～1.4m的超短基线作为约束条件，利用2分钟或1分钟内测得的载波相位、伪距信息，采用快速整周模糊度求解的优化算法，可以正确求解出载波相位整周模糊度，提高对瞄准设备2的定向精度，提高数据解算速度和解算正确率，达到系统高精度、快速反应的要求。

进一步优选地，本发明的定位定向监测系统的实施例中的中心控制单元3优选ARM计算机，其功能为：接收目标对象的运动特性信息，以及接收由北斗接收机13传送的瞄准设备2在动态调整过程中的位置信息和姿态信息，并根据目标对象的运动特性信息、瞄准设备2的位置信息和瞄准设备2的姿态信息，计算出瞄准引导信息。该瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图等。最后中心控制单元3将解算出的瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息通过信息接收模块44传送给图像采集融像单元4。

进一步优选地，如图5所示，图像采集融像单元4中的光学融像模块42包括分光镜422和与信息接收模块44电连接并显示相应信息的信息显示器421。图像采集模块43与信息显示器421相互垂直设置，该分光镜422位于该图像采集模块43与该信息显示器421的光轴交汇处，该图像采集模块43采集的影像由该分光镜422透射或反射进入上述目镜模块41，该信息显示器421上显示的信息由该分光镜422对应反射或透射进入上述目镜模块41。本发明的定位定向监测系统中的光学融像模块42通过光学原理进行影像和信息的融合，能够快速的显示到目镜模块41上。

进一步优选地，由于被监视的目标对象大多数在夜间活动比较频繁，所以瞄准设备在夜间使用较为频繁，但是由于夜间光线很差，为了能使本发明的瞄准设备在夜间同样也能对监视的目标对象进行精确的监视，图像采集模块43包括物镜组件431、与物镜组件431同轴设置的红外探测器432，以及和红外探测器432电连接并进行图像显示的图像显示器433。红外探测器432采用现有技术中的红外探测器设备，探测的原理为：目标对象发出的红外辐射，经物镜组件431聚焦成像在红外探测器432上，红外探侧器432接收经物镜组件431成像后的红外辐射能量分布图形，利用光伏效应将其转换成与目标对象辐射分布相对应的电信号，再经数字化处理、非均匀校正、图像处理、视频合成，显示到图像显示器433上，获得可见的目标对象的红外图像，红外探测器432使用340～240像元的高性能非致冷焦平面阵列器件。

本实施例中的图像采集模块43采用物镜组件431、红外探测器432、图像显示器433组合使用，能够获取目标对象的红外图像，使本发明的定位定向监测系统的实施例既能在白天对目标对象进行监视瞄准，同样也能对夜间的目标对象进行监视瞄准。

进一步优选地，物镜组件431、红外探测器432、图像显示器433、和目镜模块41处于同一水平主光轴上，信息显示器421的光轴与水平主光轴垂直设置，分光镜422的拼合面与水平主光轴之间呈顺时针45°夹角设置。如图6所示本发明定位定向监测系统的实施例中图像采集融像单元的光学原理图，红外探测器432将采集的外部目标对象的红外目标图像D1显示到图像显示器433上，图像显示器433上显示的影像信息经由分光镜422透射进入目镜模块41上，信息显示器421将接收到的信息信号D2进行信息显示，显示的信息包括瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息，信息显示器421上显示的信息由分光镜422反射进入目镜模块41上。

进一步优选地，该分光镜422由两块45°等边直角三棱镜拼合而成，进一步优选地分光镜422的长为26.5mm、宽为16mm、高为16mm，该分光镜422的分光比为1:1，分光镜422的中心波长为420nm～780nm，这样分光镜422同时能够对目标影像和信息图像进行透射和反射并投射到目镜模块41上，有效减小的融像后的图像的重影。。

进一步优选地，图像显示器433与分光镜422的前侧面贴合放置，信息显示器421与分光镜422的上侧面贴合放置，目镜模块41与分光镜422的后侧面贴合放置，贴合放置能够使图像显示器433上显示的图像清晰无损的透过分光镜422投射到目镜模块41上，使信息显示器421上显示的信息清晰无损的通过分光镜422反射到目镜模块41上。

进一步优选地，本实施例中的信息接收模块44采用VGA接口。VGA接口能够无损的将中心控制单元3传输的数字信号显示到信息显示器421上。当然还可以根据需求，信息接收模块44采用数据接口，数据接口包括计算机网络接口、串行数据接口等。

进一步优选地，图像显示器433及信息显示器421均为OLED显示器，OLED是一种由有机分子薄片组成的固态装置，施加电力之后就能发光，属于自发光无需背光灯，具有较高的可视度和亮度。OLED显示屏幕具有体积小，功耗低，发光效率高，可视角度更大，且制造工艺简单，成本低廉等特点，在本发明中优选地用于对成像的显示。

进一步优选地，目镜模块41由一号目镜411和二号目镜412组成的胶合镜片，该胶合镜片的出筒直径为20mm，视场为35°。胶合镜片能够减少光能损失，增加成像清晰度。

在其它的实施例中，上述的光学融像模块还可以设置成如下结构，包括物镜组件和设置在物镜组件后端的图像采集装置，该图像采集装置直接与信息显示器电连接，目镜模块与信息显示器同轴线设置。在使用时，外部的目标对象的影像信息通过物镜组件成像，再由图像采集装置对该影像进行采集，然后将采集的影像直接显示到信息显示器上，观测手通过目镜模块对信息显示器上显示的信息直接的进行观测，同时获得目标对象的影像信息和上述的各种信息。同样能够实现将图像和信息进行光学融合的目的。

在其它的实施例中，图像采集模块中还可以不设置红外探测器及图像显示器，直接由物镜组件对目标对象的影像进行获取，然后由分光镜光投到目镜模块上。

在其它的实施例中，上述的图像采集模块中的红外探测器还可以替换成电荷藕合器件图像传感器CCD，该CCD传感器能将白天监视的目标对象的影像光线转变成电荷，然后在图像显示器上显示。

在其它的实施例中，上述的图像显示器433还可以和信息显示器421位置交换，这样图像显示器433上显示的图像由分光镜422反射进入到目镜模块41上，信息显示器421上显示的上述各种信息由分光镜422透射进入目镜模块41上。

在其它的实施例中，图像显示器433和信息显示器421无论如何进行放置，只要能够实现将两个显示器上显示的图像分别通过分光镜422进行图像融合，然后光投到目镜模块41上，即可实现图像和信息进行光学融合的目的，即属于本发明所保护的范围。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种定位定向监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取目标对象的运动特性信息；

获取目标对象的影像信息；

获取瞄准设备的位置信息和姿态信息；

根据所述获取的瞄准设备的位置信息和姿态信息以及目标对象的运动特性信息得到瞄准引导信息；

将所述目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息、瞄准引导信息、目标对象的影像信息进行信息图像融合并成像到同一界面显示；

所述目标对象的运动特性信息包括目标对象空间地理坐标、目标对象的方位角、目标对象的高低角、目标对象的移动速度、目标对象的姿态，所述瞄准设备的位置信息包括瞄准设备的空间地理坐标，所述瞄准设备的姿态信息包括瞄准设备的方位角和瞄准设备的高低角，所述瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图。

2.根据权利要求1所述定位定向监测方法，其特征在于，所述目标对象的影像信息包括红外成像、可见光成像。

3.一种定位定向监测系统，其特征在于，包括：

定位单元，用于获取瞄准设备的位置信息和姿态信息；所述定位单元包括通过天线安装架等高度固设在所述瞄准设备上的两个北斗天线，以及与两个北斗天线均电连接的北斗接收机，所述北斗接收机用于接收所述两个北斗天线的信号并实时解算输出所述瞄准设备位置信息和姿态信息，所述定位单元的北斗接收机与中心控制单元电连接；

中心控制单元，与所述定位单元电连接以接收所述瞄准设备的位 置信息和姿态信息，同时获取目标对象的运动特性信息，并对所述瞄准设备的位置信息、瞄准设备的姿态信息以及目标对象的运动特性信息进行处理分析，以得到瞄准引导信息；

该瞄准引导信息包括目标对象相对于瞄准设备的距离、目标对象相对于瞄准设备的方位角、目标对象相对于瞄准设备的高低角、瞄准设备需要偏转的方向、方向坐标图，中心控制单元将解算出的瞄准引导信息、目标对象的运动特性信息、瞄准设备的姿态信息送给图像采集融像单元；

图像采集融像单元，包括：

用于人眼观测的目镜模块；

对外部目标对象进行影像采集的图像采集模块；

与所述中心控制单元电连接以接收对应信息的信息接收模块；

将所述图像采集模块采集的影像和所述信息接收模块接收的信息进行信息图像融合并投到所述目镜模块上的光学融像模块。

4.根据权利要求3所述定位定向监测系统，其特征在于，所述天线安装架包括竖向设置的支杆，所述支杆的上端设置有螺纹安装部，所述支杆的下端可拆卸设置有用于夹紧在瞄准设备上并保持所述支杆与所述瞄准设备垂直的夹紧机构，所述夹紧机构包括连接部以及装配在所述连接部上的夹持部，所述夹持部包括相对设置的且相对移动的第一夹持爪和第二夹持爪，所述第一夹持爪一体成型固设在所述连接部的末端，所述夹紧机构还包括驱动所述第二夹持爪移动的驱动组件以及锁定和松开移动的所述第二夹持爪的锁定组件。

5.根据权利要求3所述定位定向监测系统，其特征在于，所述光学融像模块包括分光镜和与所述信息接收模块电连接以显示相应信息的信息显示器，所述图像采集模块与所述信息显示器相互垂直设置，所述分光镜位于所述图像采集模块与所述信息显示器的光轴交汇处，所述图像采集模块采集的影像由所述分光镜透射或反射进入所述目镜模块，所述信息显示器上显示的信息由所述分光镜对应反射或透射进入所述目镜模块。

6.根据权利要求5所述定位定向监测系统，其特征在于，所述图像采集模块包括物镜组件、与所述物镜组件同轴设置的红外探测器，以及和所述红外探测器电连接并进行图像显示的图像显示器。

7.根据权利要求6所述定位定向监测系统，其特征在于，所述分光镜由两块45°等边直角三棱镜拼合而成，所述分光镜的长为26.5mm、宽为16mm、高为16mm，所述分光镜的分光比为1:1，中心波长为420nm～780nm。

8.根据权利要求7所述定位定向监测系统，其特征在于，所述信息接收模块采用VGA接口连接，所述图像显示器及所述信息显示器均为OLED显示器。