CN108535716A - 对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，包括光电预警设备用于显示目标区域中的环境景象，并将可疑目标从环境景象中提取出来，并产生光电预警信号；跟踪瞄准设备用于根据光电预警信号对可疑目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信息，并进行图像放大，判断可疑目标是否为低慢小目标；半导体激光器用于产生可见光波段激光，并对低慢小目标的成像摄像头进行干扰；显控设备用于显示跟踪图像信息，还用于控制光电预警设备、跟踪瞄准设备、半导体激光器的工作；远传终端用于进行显控设备与光电预警设备、跟踪瞄准设备及半导体激光器的通信。本发明具有在避免对环境干扰和对低慢小目标损坏的同时，起到警告和驱离目的的有益效果。

Description

对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统及方法

技术领域

本发明属于防御技术领域，涉及一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统及方法。

背景技术

低慢小目标一般指轻型无人机、航模、多旋翼无人机、固定翼无人机、无人直升机等飞行高度低、速度慢、几何尺寸及雷达散射截面小的一类航空目标。

近年来兴起采用低慢小目标进行情报侦察，对于这类低慢小目标需要进行防御、截获，但是低慢小目标一般具有发现难，预警时间短、发现概率低等特点。

低慢小目标通常配置可见光成像摄像头，用于确定自身航向、抵近目标拍照或摄录。当关键设施或建筑(如机场、电站等)发现有未经许可的低慢小目标接近，由于不知道对方目的，如果贸然采取捕获、击落等强处理措施涉及到法律、取证、目标坠落过程发生次生连带损失等一系列问题。此外现有技术中，采用微波或激光毁伤存在以下缺陷：

1、微波预警在城市环境中，电磁辐射强烈，对人员安全、城市设施存在较大的影响；

2、激光毁伤措施，会导致飞行目标的失控坠毁，在城市环境中存在产生次生灾害的可能。

因此，亟需一种防御系统，能够使得在不损害低慢小目标的同时，起到较强警示效果，迫使其规避或返航，达到保护要地设施的目的，将可能的后果降到最低。

发明内容

本发明旨在克服现有低慢小目标防御系统存在的对低慢小目标毁伤的技术缺陷，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，包括：

光电预警设备，用于显示目标区域中的环境景象，并将可疑目标从所述环境景象中提取出来，并产生光电预警信号；

跟踪瞄准设备，用于根据所述光电预警信号对所述可疑目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信息，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标；

半导体激光器，用于产生可见光波段激光，并对低慢小目标的成像摄像头进行干扰；

显控设备，用于显示所述跟踪图像信息，还用于控制所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备、所述半导体激光器的工作；

远传终端，用于进行所述显控设备与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器的通信。

一些实施例中，所述对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统还包括水冷机，所述显控设备通过所述远传终端发送信息给所述水冷机，所述水冷机根据所接收到的信息对所述半导体激光器进行制冷。

一些实施例中，所述水冷机与所述半导体激光器之间连接有水管，所述水管将所述水冷机产生的制冷液输入至所述半导体激光器，并将所述半导体激光器内部的冷却液返回所述水冷机，形成制冷环路。

一些实施例中，所述远传终端包括远传终端A和远传终端B，所述远传终端A与所述显控设备连接，所述远传终端B与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器连接，所述远传终端A通过无线信号与所述远传终端B进行通信，从而实现所述显控设备与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器的通信。

一些实施例中，所述半导体激光器与所述跟踪瞄准设备之间设置有光学传输通道，所述光学传输通道包括一组光学镜片及其支撑控制组件，所述半导体激光器产生的激光输入所述跟踪瞄准设备，由所述跟踪瞄准设备转发至所述低慢小目标。

一些实施例中，所述显控设备与所述远程终端A之间、所述光电预警设备与所述远程终端B之间、所述跟踪瞄准设备与所述远程终端B之间、所述半导体激光器与所述远程终端B之间、所述水冷机与所述远程终端B之间、所述光电预警设备与所述跟踪瞄准设备之间均通过数据线连接。

一些实施例中，所述跟踪瞄准设备还用于进行跟踪图像的录像取证。

另一方面，本发明还提供一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰方法，包括以下步骤：

对目标区域的环境景象持续进行扫描，提取可疑目标，并产生光电预警信号；

对所述低慢小目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信号，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标，若否，则返回上一步继续进行扫描，若是，则执行下一步骤；

判断所述低慢小目标是否离开：若是，则停止干扰，返回第一步骤；若否，则对所述低慢小目标继续进行干扰。

本发明的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统具有以下有益效果：

1、采用不同技术体制的预警方式，避免预警设备对环境产生干扰；

2、采用不同技术体制的激光模式，避免毁坏低慢小目标，起到警告和驱离目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的明显变形方式。

图1为本发明对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统结构示意图；

图2为本发明对低慢小目标的光学预警与激光干扰方法的流程示意图。

具体实施例

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

图1示出了本发明对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统的结构图。具体包括以下模块：

光电预警设备2，用于显示目标区域中的环境景象，并将可疑目标从所述环境景象中提取出来，并通过显控设备1发送光电预警信号给跟踪瞄准设备3，指引跟踪瞄准设备3搜寻、锁定可疑目标。具体地，光电预警设备2采用红外线阵器件，采用周扫模式，获取图像，对所获取的图像采取图像拼接技术，生成全景图像。通过对比前后帧的图像，将静态目标滤除，留下动态目标。对所有动态目标进行排序，图像处理系统自动对各移动目标的形状、速度进行计算并与预置的图像素材数据库(低慢小目标的图像素材数据库)进行比对，通过相关算法，将可能是低慢小目标选取出来并进行告警。

跟踪瞄准设备3，用于根据光电预警信号对所述低慢小目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信息，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标；此外，跟踪瞄准设备3还用于进行跟踪图像的录像取证。具体地，跟踪瞄准设备3根据光电预警设备2给出的可疑目标告警信息，解算出可疑目标的方位、俯仰角度，调转跟踪瞄准转台对准目标方向，当目标进入跟踪传感器视场后，系统自动锁定跟踪，由于跟踪瞄准设备3的跟踪传感器焦距比光电预警设备2的长，图像分辨力更高，更能够区别目标的性质，其自带的图像处理系统，重复自动对目标的形状、速度进行计算并与预置的图像素材数据库进行比对，通过相关算法，对可疑目标进行最终确定。

半导体激光器4，用于产生可见光波段激光，对低慢小目标的成像摄像头进行干扰。通过光学设计，使得可见光波段激光光斑的大小可完全覆盖一般低慢小目标的迎头尺寸，即，可见光波段激光光斑可全覆盖目标整体，确保激光光斑能够覆盖目标的摄像头。

显控设备1，用于显示跟踪图像信息，还用于控制所述光电预警设备2、所述跟踪瞄准设备3、所述半导体激光器4的工作。

远传终端5，用于进行所述显控设备1与所述光电预警设备、2所述跟踪瞄准设备3及所述半导体激光器4的通信。

在本发明的一些实施例中，对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统还包括水冷机6，显控设备1通过所述远传终端5发送信息给水冷机6，水冷机6根据所接收到的信息对所述半导体激光器4进行制冷。水冷机6与半导体激光器4之间连接有水管，所述水管将水冷机6产生的制冷液输入至所述半导体激光器4，并将所述半导体激光器4内部的冷却液返回所述水冷机6，形成制冷环路。

远传终端5包括远传终端A 51和远传终端B 52，分别具有调制解调功能，用于将收到的有线信号信息转化为无线电信号发送出去，并将接收到的无线信号转换为数字有线信号转发至相应固定设备，其传输的信号为视频图像和通讯信息。具体地，远传终端A 51与显控设备1连接，所述远传终端B 52与所述光电预警设备2、所述跟踪瞄准设备3及所述半导体激光器4连接，所述远传终端A 51通过无线信号与所述远传终端B 52进行通信，从而实现所述显控设备1与所述光电预警设备2、所述跟踪瞄准设备3及所述半导体激光器4的通信。本实施例中，无线信号采用wifi无线传输形式，采用IEEE802.11通信技术。

一些实施例中，半导体激光器4与跟踪瞄准设备3之间设置有光学传输通道，光学传输通道包括一组光学镜片及其支撑控制组件，半导体激光器4产生的激光输入所述跟踪瞄准设备3，由所述跟踪瞄准设备3转发至所述低慢小目标。光学传输通道通过光纤将激光器输出的激光导入跟踪瞄准设备3，跟踪瞄准设备内部，包括一组光学镜片及其支撑控制组件，用于将输入的激光进行整形、扩束、传导、发射。

显控设备1与所述远程终端A51之间、所述光电预警设备2与所述远程终端B 52之间、跟踪瞄准设备3与所述远程终端B 52之间、所述半导体激光器4与所述远程终端B 52之间、所述水冷机6与所述远程终端B 52之间、所述光电预警设备2与所述跟踪瞄准设备3之间均通过数据线连接。本发明的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，可跟踪瞄准锁定目标，发射警告激光，激光进入目标携带的可见光成像摄像头形成干扰光斑。其具有以下有益效果：

1、采用不同技术体制的预警方式，避免预警设备对环境产生干扰；

2、采用不同技术体制的激光模式，避免毁坏低慢小目标，起到警告和驱离目的。

请参阅图2，另一方面，本发明还提供一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰方法，包括以下步骤：

对目标区域的环境景象持续进行扫描，提取可疑目标，并产生光电预警信号；

对所述低慢小目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信号，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标，若否，则返回上一步继续进行扫描，若是，则执行下一步骤；

通过可见光波段激光对所述低慢小目标的成像摄像头进行干扰；

判断所述低慢小目标是否离开，若是，则停止干扰，返回第一步骤，若否，则继续进行干扰。

本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，包括：

光电预警设备，用于显示目标区域中的环境景象，并将可疑目标从所述环境景象中提取出来，并产生光电预警信号；

跟踪瞄准设备，用于根据所述光电预警信号对所述可疑目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信息，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标；半导体激光器，用于产生可见光波段激光，并对低慢小目标的成像摄像头进行干扰；显控设备，用于显示所述跟踪图像信息，还用于控制所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备、所述半导体激光器的工作；

远传终端，用于进行所述显控设备与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器的通信。

2.如权利要求1所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统还包括水冷机，所述显控设备通过所述远传终端发送信息给所述水冷机，所述水冷机根据所接收到的信息对所述半导体激光器进行制冷。

3.如权利要求2所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述水冷机与所述半导体激光器之间连接有水管，所述水管将所述水冷机产生的制冷液输入至所述半导体激光器，并将所述半导体激光器内部的冷却液返回所述水冷机，形成制冷环路。

4.如权利要求1所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述远传终端包括远传终端A和远传终端B，所述远传终端A与所述显控设备连接，所述远传终端B与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器连接，所述远传终端A通过无线信号与所述远传终端B进行通信，从而实现所述显控设备与所述光电预警设备、所述跟踪瞄准设备及所述半导体激光器的通信。

5.如权利要求1所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述半导体激光器与所述跟踪瞄准设备之间设置有光学传输通道，所述光学传输通道包括一组光学镜片及其支撑控制组件，所述半导体激光器产生的激光输入所述跟踪瞄准设备，由所述跟踪瞄准设备转发至所述低慢小目标。

6.如权利要求1所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述显控设备与所述远程终端A之间、所述光电预警设备与所述远程终端B之间、所述跟踪瞄准设备与所述远程终端B之间、所述半导体激光器与所述远程终端B之间、所述水冷机与所述远程终端B之间、所述光电预警设备与所述跟踪瞄准设备之间均通过数据线连接。

7.如权利要求1所述的对低慢小目标的光学预警与激光干扰系统，其特征在于，所述跟踪瞄准设备还用于进行跟踪图像的录像取证。

8.一种对低慢小目标的光学预警与激光干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

对目标区域的环境景象持续进行扫描，提取可疑目标，并产生光电预警信号；

对所述低慢小目标进行跟踪瞄准，产生跟踪图像信号，并进行图像放大，判断所述可疑目标是否为低慢小目标，若否，则返回上一步继续进行扫描，若是，则执行下一步骤；

判断所述低慢小目标是否离开：若是，则停止干扰，返回第一步骤；若否，则对所述低慢小目标继续进行干扰。