CN108761556B - 一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法，旨在提供一种可精准识别水面太阳亮带内目标的方法。该方法采用日盲紫外成像仪、礼花弹及发射礼花弹的礼花弹炮筒进行目标的探测；其包括以下内容：选择合适的日盲紫外成像仪及安放址点、测量不同发射角的礼花弹的总燃烧时间、起爆点距离发射址点的水平距离、有效水面照亮时间和有效水面照亮区域、设置礼花弹发射址点数量、分布和各址点的发射角度，设置各个址点发射礼花弹的时间间隔、计算各址点所需发射的礼花弹数量并配备礼花弹、安装日盲紫外成像仪、各址点依时间间隔发射礼花弹、启动日盲紫外成像仪指向需探测的水面区域。本发明可提高对近岸水面太阳亮带内目标的探测能力。

Description

一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法

技术领域

本发明涉及光电成像方法技术领域，尤其是涉及一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法。

背景技术

晴日，岸基光学成像设备迎着太阳观测水面目标时，部分太阳辐射经水面反射至成像设备，形成一条耀眼闪烁、波光粼粼的带状区域，称之为水面太阳亮带。亮带有不同的辐射亮度和偏振特性分布，两者大致以亮带中心线为轴线呈对称分布，中心区水面反射太阳辐射的辐射亮度和偏振程度最强。距亮带中心线越远的水面，可把太阳辐射反射至岸基光学成像设备的波浪面越来越少，辐射亮度和偏振程度逐渐变弱，水面亮带逐渐消失。

当光学成像设备视场内出现水面太阳亮带时，水面反射的太阳辐射在可见光、近红外、中波红外和长波红外等波段都大于一般水面目标辐射，进而淹没目标信息，使光电成像系统对水面目标的探测能力大打折扣，如图1-3所示。

现有水面目标光学探测技术多通过目标和周围水域在各种光学波段的辐射亮度或偏振特性差异进行目标探测。但亮带水域的辐射亮度和偏振度分布范围很广，两种特性分布沿亮带中心线向外，大致从远大于目标，过渡到接近目标，然后过渡到低于目标。若目标正好与周边亮带水域的亮度和偏振特性都相近时，现有水面目标光学探测技术方法都将失效。此外，部分亮带水域出现大量辐射亮度相近和偏振度相近的块状水域，成为了干扰识别的假目标。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可有效识别近岸水面太阳亮带内目标的方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法，采用日盲紫外成像仪、礼花弹及发射礼花弹的礼花弹炮筒进行目标的探测；其包括以下内容：

(1)根据需要探测的近岸水面区域形状大小和欲探测的水面目标的最小尺寸，选择合适的日盲紫外成像仪及安放址点；保证日盲紫外成像仪的空间分辨率满足对该水域内、距离成像仪最远的欲探测的尺寸最小水面目标的探测要求；

(2)在步骤(1)的基础上，测试所用的礼花弹和礼花弹炮筒，给出不同发射角的礼花弹的总燃烧时间、起爆点距离发射址点的水平距离、有效水面照亮时间和有效水面照亮区域；总燃烧时间是指从礼花弹起爆至燃烧结束的总时间；有效水面照亮时间是从不同发射角度的礼花弹的总燃烧时间内选取的一段时间，即礼花弹起爆后的一段时间；有效水面照亮区域是指有效水面照亮时间内，所选日盲紫外成像仪可对该水域内任意位置的、欲探测的水面目标进行有效探测；

(3)根据需要探测的近岸水面区域形状大小、不同发射角礼花弹的有效水面照亮区域、起爆点距离发射址点的水平距离，在步骤(1)、(2)的基础上，给出合适的礼花弹发射址点数量N、分布和各址点的发射角度，其中每个址点的发射角度可不同，但同一址点的发射角度固定不变；址点设置保证总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，所述总有效水面照亮区域是各个址点的礼花弹对应的有效水面照亮区域的叠加；

(4)根据步骤(2)、(3)给出的不同发射角度礼花弹的有效水面照亮时间，给出各个址点发射礼花弹的时间间隔t_i(i＝1，2…N)；各址点的发射时间间隔小于等于对应址点所发射礼花弹的有效水面照亮时间；各址点依据时间间隔发射礼花弹，在连续发射礼花弹的时间段内，总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，日盲紫外成像仪可探测该近岸水面区域内任何位置的、尺寸最小的欲观测水面目标；

(5)根据需探测的近岸水面区域受太阳亮带影响的时间和需观测时间，给出水面需照亮总时间t_总，水面需照亮总时间是亮带影响时间和需观测时间的重叠时间段；结合址点数量和各址点发射礼花弹的时间间隔，给出各址点所需发射的礼花弹数量p_i＝t_总/t_i和所有址点的总发射数量然后给各址点配备所需的礼花弹；

(6)安装日盲紫外成像仪，各址点根据给定的时间间隔、发射角度、发射数量持续发射礼花弹；启动日盲紫外成像仪并将日盲紫外成像仪指向需探测的水面区域；水面目标将礼花弹释放的日盲紫外辐射反射至日盲紫外成像仪，成像仪收集日盲紫外反射辐射并成像，进而识别出水面目标。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明通过采用日盲紫外波段辐射主动照明的方法，结合日盲紫外成像仪，消除了近岸水面反射的太阳辐射对水面目标探测的干扰，有效解决了近岸亮带水面内目标难以探测的难题。

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它的附图。

图1为可见光成像探测技术对近岸水面太阳亮带内目标成像探测的一个示例图。

图2为3.7～4.8μm中波红外成像探测技术对近岸水面太阳亮带内目标成像探测的一个示例图。

图3为7.5～13.5μm长波红外成像探测技术对近岸水面太阳亮带内目标成像探测的一个示例图。

图4为本发明探测一个近岸水面区域所采用的基于礼花弹的日盲紫外主动照明布局的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法，采用日盲紫外成像仪、礼花弹及发射礼花弹的礼花弹炮筒进行目标的探测；其特征在于包括以下内容：

(1)根据需要探测的近岸水面区域形状大小和欲探测的水面目标的最小尺寸，选择合适的日盲紫外成像仪及安放址点；保证日盲紫外成像仪的空间分辨率满足对该水域内距离成像仪最远的、欲探测的尺寸最小水面目标的探测要求；所述欲探测的水面目标包括舰船、生物体等需探测的水面物体。水面目标的最小尺寸，为欲探测目标中最小目标的尺寸。

(2)在步骤(1)的基础上，测试所用的礼花弹和礼花弹炮筒，给出不同发射角的礼花弹的总燃烧时间、起爆点距离发射址点的水平距离、有效水面照亮时间和有效水面照亮区域；总燃烧时间是指从礼花弹起爆至燃烧结束的总时间；有效水面照亮时间是从不同发射角度的礼花弹的总燃烧时间内选取的一段时间，即礼花弹起爆后的一段时间；有效水面照亮区域是指有效水面照亮时间内，所选日盲紫外成像仪可对该域内任意位置的、欲探测的水面目标进行有效探测；显然，这里水面目标包括尺寸最小的水面目标。

优选的是，有效水面照亮时间是覆盖礼花弹起爆后，日盲紫外波段辐射强度峰值时刻的一段时间。

根据日盲紫外成像仪的探测能力、安放址点、有效水面照亮时间、和欲探测的尺寸最小水面目标进行不同发射角度礼花弹的有效水面照亮区域划定。所述日盲紫外成像仪探测能力包括最小紫外灵敏度、空间分辨率、抗阳光干扰能力等。

(3)根据需要探测的近岸水面区域形状大小、不同发射角礼花弹的有效水面照亮区域、起爆点距离发射址点的水平距离，在步骤(1)、(2)的基础上，给出合适的礼花弹发射址点数量N、分布和各址点的发射角度，其中每个址点的发射角度可不同，但同一址点的发射角度固定不变；址点设置保证总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，所述总有效水面照亮区域是各个址点的礼花弹对应的有效水面照亮区域的叠加；

一个具体实施方案如图4所示：设梯形区域为需要探测的被太阳亮带干扰的近岸水面区域，礼花弹发射址点共三个，分别用黑色小球1、2、3表示，三个址点的发射角度分别是θ₁，θ₂，θ₃，三个址点发射礼花弹的起爆点距离发射址点的水平距离为L₁，L₂，L₃。三个址点对应的有效水面照亮区域用三个圆表示，分别是a₁，a₂，a₃。总有效水面照亮区域是a₁，a₂，a₃的叠加，即右图三个圆围城的区域，覆盖了需要探测的近岸水面区域。

(4)根据步骤(2)、(3)给出的不同发射角度礼花弹的有效水面照亮时间，给出各个址点发射礼花弹的时间间隔t_i(i＝1，2…N)；各址点的发射时间间隔小于等于对应址点所发射礼花弹的有效水面照亮时间；各址点依据时间间隔发射礼花弹，在连续发射礼花弹的时间段内，总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，日盲紫外成像仪可探测该近岸水面区域内任何位置的、尺寸最小的欲观测水面目标；

(5)根据需探测的近岸水面区域受太阳亮带影响的时间和需观测时间，给出水面需照亮总时间t_总，水面需照亮总时间是亮带影响时间和需观测时间的重叠时间段；结合址点数量和各址点发射礼花弹的时间间隔，给出各址点所需发射的礼花弹数量p_i＝t_总/t_i和所有址点的总发射数量然后给各址点配备所需的礼花弹；

(6)安装日盲紫外成像仪，各址点根据给定的时间间隔、发射角度、发射数量持续发射礼花弹；启动日盲紫外成像仪并将日盲紫外成像仪指向需探测的水面区域；水面目标将礼花弹释放的日盲紫外辐射反射至日盲紫外成像仪，成像仪收集日盲紫外反射辐射并成像，进而识别出水面目标。

由于总有效水面照亮区域覆盖需探测的近岸水面区域，在水面需照亮总时间，无论水面太阳亮带的影响区域如何随太阳方位变化，日盲紫外成像仪都可对该近岸水面区域内的水面目标进行有效探测。

礼花弹所用的烟花药剂为照明药剂，所述照明药剂为可形成镁热反应的照明药剂。照明药剂由镁粉、三氧化二铁粉末、助燃剂、粘合剂按照比例配置而成，其中助燃剂在高温时可分解产生氧气，常见助燃剂包括硝酸钾、氯酸钾、硝酸钡、高氯酸钾等。粘合剂具有提高照明药剂机械强度，减缓药剂的燃烧速度作用。照明药剂常用的粘合剂包括天然树脂、合成树脂、油脂类等，常见的天然树脂有虫胶、松香、松脂盐酸等，合成树脂有环氧树脂、聚氯乙烯等，油脂类包括干性油、蓖麻油、蜂蜡、硬脂等。

照明药剂的具体配置方法：照明药剂由镁粉、三氧化二铁粉末、硝酸钾和烟花用酚醛树脂粉末构成，其中酚醛树脂粉末占总质量的5％，所用型号为PF2123B；镁粉、三氧化二铁粉末和硝酸钾分别占照明药剂总质量的30.45％、54.20％和10.35％。

制作工艺采用礼花弹照明药剂的常用制作工艺，工艺一般包括研磨、过筛、干混均匀、湿混均匀、造粒、烘干、压药等流程。照明药剂最后制成药球或药柱，装入礼花弹。当然，除了照明药剂，完整的礼花弹还包括礼花弹壳体、发射推进药剂、延时引线和点火引线等礼花弹标配组成部分，其中壳体一般由内部的上泥底和下泥底将壳体分隔成两个药室，发射推进药剂和点火引线设在下药室，照明药剂设在上药室。所述上药室与下药室之间设有延时引线。每个礼花弹的所用照明药剂、结构组成、制作工艺相同，保证每个礼花弹的性能参数相同。

照明药剂燃烧时产生的高温固体与液体微粒的辐射是黑体辐射，为连续光谱。根据维恩位移定律，黑体温度越高，黑体辐射的峰值辐射波长越短。与其它礼花弹的烟花药剂相比，基于镁热反应的照明药剂的燃烧温度较高，可达4500摄氏度，可以提高礼花弹在日盲紫外波段的发光能力。

日盲紫外成像仪：采用市售日盲紫外成像仪，目前市场上多数日盲紫外成像仪工作波长范围覆盖240～280nm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于探测近岸水面太阳亮带内目标的方法，采用日盲紫外成像仪、礼花弹及发射礼花弹的礼花弹炮筒进行目标的探测；其特征在于包括以下步骤：

(1)、根据需要探测的近岸水面区域形状大小和欲探测的水面目标的最小尺寸，选择合适的日盲紫外成像仪及安放址点；保证日盲紫外成像仪的空间分辨率满足对需要探测的近岸水面区域内、距离成像仪最远的欲探测的尺寸最小水面目标的探测要求；

(2)、在步骤(1)的基础上，测试所用的礼花弹和礼花弹炮筒，给出不同发射角的礼花弹的总燃烧时间、起爆点距离发射址点的水平距离、有效水面照亮时间和有效水面照亮区域；总燃烧时间是指从礼花弹起爆至燃烧结束的总时间；有效水面照亮时间是从不同发射角度的礼花弹的总燃烧时间内选取的一段时间，即礼花弹起爆后的一段时间；有效水面照亮区域是指有效水面照亮时间内，所选日盲紫外成像仪能对有效水面照亮区域内任意位置的、欲探测的水面目标进行有效探测；

(3)、根据需要探测的近岸水面区域形状大小、不同发射角礼花弹的有效水面照亮区域、起爆点距离发射址点的水平距离，在步骤(1)、(2)的基础上，给出合适的礼花弹发射址点数量N、分布和各址点的发射角度，同一址点的发射角度固定不变；址点设置保证总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，所述总有效水面照亮区域是各个址点的礼花弹对应的有效水面照亮区域的叠加；

(4)、根据步骤(2)、(3)给出的不同发射角度礼花弹的有效水面照亮时间，给出各个址点发射礼花弹的时间间隔t_i；各址点的发射时间间隔小于等于对应址点所发射礼花弹的有效水面照亮时间；各址点依据时间间隔发射礼花弹，在连续发射礼花弹的时间段内，总有效水面照亮区域覆盖该近岸水面区域，日盲紫外成像仪能探测该近岸水面区域内任何位置的、尺寸最小的欲观测水面目标；

(5)、根据需探测的近岸水面区域受太阳亮带影响的时间和需观测时间，给出水面需照亮总时间t_总，水面需照亮总时间是亮带影响时间和需观测时间的重叠时间段；结合址点数量和各址点发射礼花弹的时间间隔，给出各址点所需发射的礼花弹数量p_i＝t_总/t_i和所有址点的总发射数量然后给各址点配备所需的礼花弹；

(6)、安装日盲紫外成像仪，各址点根据给定的时间间隔、发射角度、发射数量持续发射礼花弹；启动日盲紫外成像仪并将日盲紫外成像仪指向需探测的水面区域；水面目标将礼花弹释放的日盲紫外辐射反射至日盲紫外成像仪，成像仪收集日盲紫外反射辐射并成像，进而识别出水面目标。