CN1864174A - 在旋转飞行器上进行拍摄的方法及实施该方法的系统 - Google Patents

在旋转飞行器上进行拍摄的方法及实施该方法的系统 Download PDF

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Abstract

在旋转飞行器上进行拍摄的方法及实施该方法的系统。根据本发明，利用刚性地固定在飞行器前部的拍摄装置按照所述飞行器的一些预定角位置拍摄视图(V0，V90，V180，V270)而且所述视图进行了图象的几何图形转换处理以便于显示它们。

Description

在旋转飞行器上进行拍摄的方法及实施该方法的系统
本发明涉及一种方法可在安置于固定控制站的显示器上形成有关一个围绕其纵轴旋转的飞行器要向其移动的景物连续图象。本发明还涉及实施该方法的系统。
尽管不是唯一地，本发明特别适合于朝向靶目标的旋转式飞行攻击型导弹的制导并且该发明还将在后面参照这种应用作专门的解释说明。
大家都知道，这类旋转式攻击型导弹向其目标(例如坦克)的发射和制导借助于设置在固定控制站的，配备有拍摄装置及显示器的发射台。因此，操作人员可在显示器上观察到上述目标所处现场的一些连续图象，这些图象都是由所述拍摄装置提供给显示器的而且它们被用于使操作人员能把所述导弹引向目标。
这种系统有一个缺点是，导弹本身也显示在所述图象上，以致于由导弹推进器所发出的火焰和/或烟雾部分地遮掩了所述现场景物，这就可能损害了所述导弹的制导精确度。
为了克服这种缺点，人们可以考虑，通过利用某些在其弹道上横滚稳定的导弹模拟，可在所述旋转式导弹上安装一个摄像机。但是在那种情况下必需预置一个可容纳所述摄像机的横滚稳定平台。然而，这种稳定平台费用高而且不太符合情理的是把它使用到那种第一次应用就不可避免的要毁坏的导弹上。
本发明的目的就是克服这些缺点。
为此，根据本发明的方法是在设置于固定控制站的显示器上可形成一些有关一个围绕其纵轴旋转的飞行器要朝向其移动的景物连续图象，所述飞行器利用一种联系方法与所述固定控制站相联通，值得注意的是：
·把一个拍摄装置刚性地固定在所述飞行器的前部，使得所述拍摄装置能随着该飞行器围绕所述纵轴旋转；
·在所述飞行器(围绕所述纵轴每旋转一周时，就利用所述拍摄装置拍摄所述景物的几个视图图象，每个都对应于飞行器围绕所述纵轴的一个预定角位置，以致于所述视图的轮廓彼此之间以不同的方式倾斜并且在每个视图中，所述景物的图象及所述轮廓都占有一个相对位置，这与所述飞行器相应的预定角位置有关而且与其它视图的位置不同；
·在所述视图中，确定一个参考视图，在此图中所述景物图象与轮廓之间的相对位置作为参考的相对位置；
·在每个视图中，除了参考视图外，可对所述景物图象进行几何图形的图象转换处理以便使所述景物相对于轮廓而转换的图象相对位置类似于所述参考相对位置；
·在所述显示器上连续显示所述参考视图和所述进行了几何图形图象转换处理的那些视图。
因此，所述飞行器的图象不可能处在所述视图上而且也不必在所述旋转飞行器上预置一个稳定平台。
实施本发明方法的系统包括：
·至少一个飞行器，当其飞行时可围绕其纵轴旋转；
·一个固定控制站，配备一个显示器可显示所述飞行器在旋转的同时向其移动的那个景物连续图象；
·一种联系装置可以使所述飞行器与所述固定控制站之间联通，
值得注意的是它另外还包括：
·拍摄装置，刚性地固定在所述飞行器的前部用于观测所述景物；
·一种控制装置用来控制所述拍摄装置在所述飞行器围绕所述纵轴的各个预定角位置进行拍摄；以及
·图象的几何图形转换处理装置，可显示出由所述拍摄装置在不同角位置所拍摄的视图，具有所述景物图象相对所述视图轮廓的类似相对位置。
最好是，拍摄装置的所述控制装置是由安装在所述飞行器上的陀螺仪系统构成的，此系统对所述飞行器围绕其纵轴的旋转很灵敏。
相反地，由于飞行器上有效载荷的明显原因，有利的是所述图象处理装置都安置在固定控制站。在这种情况下，所述拍摄装置与所述图象处理装置之间的联系可利用所述飞行器与所述固定控制站之间的所述联络装置来实现。
此外，有利的是，所述图象处理装置的运行是借助于在所述飞行器与所述固定控制站之间的联系方式由陀螺仪系统控制的。
在所述景物的照度不足以使拍摄满意的情况下，本发明系统可以带有照明装置，安装在所述飞行器上并能够照亮所述景物。所述照明装置的工作运行可与所述拍摄装置同步。最好是，该照明装置被集成到所述拍摄装置上。
以下附图能更好地使人们理解本发明是如何实施的。在这些附图上，相同的标记表示类似的元部件。
附图1概括地表明了应用本发明方法的一个系统。
附图2是所述系统的简明方框示意图。
附图3概括地说明了附图1和2系统的工作运行。
在附图1上，概括地表示出了朝向一个靶目标T飞行的攻击型导弹M，此目标是景物S的一部分，还有其它组成部分(图中仅示出其中一个)。此外，导弹M围绕其纵轴L-L旋转，如图1至3中用圆环状箭头F所表明的那样。
导弹M是利用至少由一个操作人员(未示出)操作的射击台PT发射和制导的。导弹M和射击台PT彼此是利用一种能交换信息的联络1而连接的。这种联络1可利用电磁波或者利用从所述导弹M展开的电缆或光缆实现的。
导弹M的前端带有例如CCD型或CMOS型的电子摄像机2，可观测到景物S，摄像机接收该景物的光线辐射R。可能所述导弹M带有一个或许并入摄像机2的照明器可照亮所述景物S，照明器将光线I照射到该景物上。
此外，射击台有一个显示器3，在它上面可显示出由摄像机2拍摄的并通过联络1传输到显示器3的一些图象。
通常，在导弹M中还另外预置了一陀螺仪系统4，这对于有关该导弹的一些轨距测量来说是很必要的。从结构方面看，陀螺仪系统4能够测出导弹M相对垂直线Z-Z的旋转角瞬时值θ(图3)。
摄像机2是由陀螺仪系统4控制的，使得在所述导弹围绕其纵轴L-L每转一周，所述摄像机就在各θ角取0°，90°，180°和270°值时拍摄景物S的图象V0，V90，V180，V270(参见图3)。
因此，如果导弹M的旋转速度为每秒钟5至10周的话，摄像机就拍摄每秒20至40个图象。
为了避免图象画面发虚(模糊不清)，这些图象都是以所说的“快摄照片”的公知方式，在很短的时间内摄取的，按照该拍摄方式，能按摄像机2的敏感基质所有象素光敏元同时摄取多个图象，又是在短积分时间内进行的。
再有，射击台PT还包括一个图象采集装置5，可接收由摄像机2拍摄的并通过联系方式1传输的电子形式的图象。它另外还包括一个插接在图象采集器5与显示器3之间的图象几何图形转换器6。该图象几何图形转换装置，通常都用名称WARPER表示，其中它包括由美国公司TRW LSI生产的元件TMC2301，称之为Image ResamplingSequencer。
与摄像机2一样，图象几何图形转换装置6是由来自陀螺仪系统4并且经过联络1所传送的序列信号而定序的，如连接7所象征的那样。
因此，正如附图3所阐明的那样，在导弹M围绕其纵轴L-L旋转一周的过程中，摄像机2拍摄：
·一参考视图V0，在它上面显示的是景物S中的图象s(在附图3上只用目标T的侧影表示出)，它对应θ＝0°，其轮廓C有一个下边缘B和一个上边缘H；
·一对应θ＝90°的视图V90，其定向相对于参考视图V0转过90°，以致于现在所述视图V90的轮廓C左、右侧边缘分别对应于参考视图V0的轮廓C下边缘B及上边缘H；
·对应于θ＝180°的视图V180，其定向相对于参考视图V0转过了180°，以致于现在所述视图V180的轮廓C上、下边缘分别对应参考视图V0的轮廓C下边缘B及上边缘H；
·对应于θ＝270°的视图V270，其定向相对于参考视图V0转过了270°，以致于目前所述视图V270的轮廓C左、右侧边缘分别对应参考视图V0的轮廓C上边缘H及下边缘B。
为了保证，在显示器3上，景物S的图象s与轮廓C的相对位置在所述视图V0，V90，V180，V270中是一样的，则图象几何图形转换装置6进行了以下转换：
·通过转换t1，使视图V90转换成视图V’90，其中景物S的图象s转过90°，使得该视图V’90的背景轮廓C下部、上部边缘分别对应于参考视图V0的下边缘B及上边缘H；
·通过转换t2，使视图V180转换成视图V’180，其中景物S的图象s转过180°，使得该视图V’180的背景轮廓C下边缘及上边缘分别对应于参考视图V0的下边缘B及上边缘H；
·通过转换t3，使视图V270转换成视图V’270，其中景物S的图象s转过270°，使得该视图V’270的背景轮廓C下边缘及上边缘分别对应于参考视图V0的下边缘B及上边缘H。
因此，视图V0，V’90V’180及V’270可相继连续地显示在显示器3上，与此同时给操作人员造成的印象是连续性的景物S图象。
或许，在景物S照度很低的不利情况下，连接到拍摄装置2的照明器起动工作以便照亮(光线I)景物S并且与所述拍摄装置2的拍摄同步而且增加该景物的照度。这种照明器有利的是包括一个激光二极管或一个Vcsel激光器作为照明元件。

Claims (7)

1.在设置于固定控制站(PT)的显示器(3)上，形成一景物(S)连续图象(s)的方法，一围绕其纵向轴(L-L)旋转的飞行器(M)飞向该景物，所述飞行器(M)利用联系方式(1)与所述固定控制站(PT)相联通，
其特征在于：
·把一个拍摄装置(2)刚性地固定在所述飞行器(M)的前部，使得所述拍摄装置(2)与所述飞行器(M)一起围绕所述纵轴(L-L)旋转；
·在所述飞行器(M)围绕所述纵轴(L-L)每旋转一周时，就利用所述拍摄装置(2)拍摄所述景物(S)的几个视图，每个视图都对应于所述飞行器围绕所述纵轴预先确定的一个角位置，使得所述视图的轮廓(C)都彼此相对地以不同的方式倾斜，还使得在每个视图中，所述景物(S)的图象(s)及所述轮廓(C)都占有一个相对位置这又与对应于所述飞行器(M)的所述预定角位置有关并且与其它视图的所述位置不同；
·在所述视图中，确定一个参考视图(V0)其中在景物(S)的图象(s)与轮廓C之间的所述相对位置被看成是一个参考的相对位置；
·在每个视图中，除了参考视图，都可对所述景物(S)的图象(s)进行图象的几何图形转换处理以便所述景物的转换图象对于轮廓的相对位置与所述的参考相对位置类似；
·在显示器(3)上相继连续地显示所述参考视图及进行了所述图象几何图形转换处理的那些视图。
2.系统，包括：
·至少一个飞行器(M)，当它飞行时可围绕其纵轴(L-L)旋转；
·一个固定控制站(PT)，配备一个显示器(3)能够显示所述飞行器(M)在旋转的同时所飞向的景物(S)图象；
·联系方法(1)可以实现在所述飞行器(M)与所述固定控制站(PT)之间的通信联络，其特征在于它另外包括：
·一拍摄装置(2)刚性地固定在所述飞行器(M)的前部用于观测所述景物(S)；
·所述拍摄装置(2)的控制装置(4)，用于在所述飞行器(M)围绕所述纵轴(L-L)的各个预定角位置进行拍摄的控制；
·图象的几何图形转换处理装置(6)可以显现出由拍摄装置(2)在不同角位置拍摄的视图，其具有景物(S)的图象(s)对于所述视图轮廓(C)的类似相对位置。
3.根据权利要求2所述的系统，
其特征在于：拍摄装置(2)的所述控制装置(4)是由陀螺仪系统构成的，此系统安装在所述飞行器(M)上并且对该飞行器围绕其纵轴(L-L)的旋转很灵敏。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述图象处理装置(6)设置在固定站(PT)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述拍摄装置(2)与所述图象处理装置(6)之间的联络是由所述飞行器(M)与所述固定站(PT)之间的所述联系方式(1)实现的。
6.根据权利要求3和4所述的系统，其特征在于：所述图象处理装置(6)的工作运行顺序是通过所述飞行器(M)与所述固定控制站(PT)之间的联络方式(1)由所述陀螺仪系统(4)控制的。
7.根据权利要求2至6之一所述的系统，其特征在于：它包括一个照明装置(2)，所述照明装置(2)安装在所述飞行器(M)上并且能够照亮所述景物(S)。
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