CN206975206U - 一种日全盲紫外搜救系统 - Google Patents

Abstract

一种日全盲紫外搜救系统，包括搜救设备、紫外信标和紫外搜救装置；所述紫外搜救装置安装在搜救设备上；所述搜救设备上安装有飞控管理计算机；所述紫外搜救装置包括配电盒和日全盲紫外成像系统、安装支架、搜救控制单元以及通讯单元；所述紫外搜救装置通过具有自微调功能的安装支架固定在搜救设备上；所述日全盲紫外成像系统包括若干个紫外成像仪，所述若干个紫外成像仪组成扇形搜索区域；所述日全盲紫外成像系统与搜救控制单元的输入端连接，搜救控制单元的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与飞控管理计算机连接，日全盲紫外成像系统将采集到的视频信号传输至搜救控制单元，经搜救控制单元处理后传输至飞控管理计算机。

Description

一种日全盲紫外搜救系统

技术领域

本实用新型涉及搜救领域，特别涉及一种日全盲紫外搜救系统。

背景技术

搜索是救援成功的前提条件，救援目标越早发现，其生存几率就多一分。目前在执行海上航空搜救任务中，夜间或低能见度条件下搜救直升机主要依靠机载红外成像设备和大功率搜索灯开展救援目标搜索工作，红外成像技术依靠救援目标和海水的温差进行目标识别，存在受水温和海浪影响较大，在高海况或救援目标落水时间长与背景温差较小的情况下，易产生误判或漏判现象；而搜索灯探测距离短，仅适用于发现目标后的后续跟踪，且方向和距离判断完全依赖目测；夜间搜救方面存在目标发现难、跟踪难等系列问题，夜间搜救能力亟待加强。

自然界中，太阳是最强烈的紫外光辐射源。当太阳的紫外光通过大气时，200nm～280nm波段的紫外光被大气中的臭氧层强烈的吸收而难以到达地球表面，从而形成太阳紫外光在近地表面的盲区，人们通常称之为日全盲区，而波长在200nm～280nm之间的紫外光称为日全盲紫外。

日全盲紫外成像技术是基于日全盲紫外波段的探测技术，由于地表不存在任何来自太阳的背景干扰，可实现全天时、全天候的目标发现，更加适应海上搜救任务需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的夜间搜救目标发现难、跟踪难等系列问题，提供了一种日全盲紫外搜救系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种日全盲紫外搜救系统，包括搜救设备，还包括紫外信标和紫外搜救装置；所述紫外搜救装置安装在搜救设备上；所述搜救设备上安装有飞控管理计算机；所述紫外搜救装置包括配电盒和日全盲紫外成像系统、搜救控制单元以及通讯单元；所述紫外搜救装置固定在搜救设备上；所述日全盲紫外成像系统与搜救控制单元的输入端连接，搜救控制单元的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与飞控管理计算机连接；所述日全盲紫外成像系统包括若干个紫外成像仪，所述若干个紫外成像仪组成扇形搜索区域。

本实用新型中，所述搜救设备包括搜救直升机和搜救船舶等。紫外搜救装置安装在搜救设备上，救援目标佩戴有发出日全盲紫外波段的紫外信标，搜救设备通过机载的日全盲紫外探测设备进行紫外图像捕获和目标识别，完成搜索任务。

作为优选，所述日全盲紫外成像仪，包括：紫外光学系统、滤光器、增强型电荷耦合器以及信号读出电路；所述紫外光学系统与滤光器输入端连接，滤光器输出端与增强型电荷耦合器连接，增强型电荷耦合器与信号读出单元连接；所述信号读出单元与搜救控制单元的输入端连接。

作为优选，所述紫外信标安装在被搜救目标上；每个被搜救目标上布置有若干组紫外信标；所述紫外信标包括紫外光源和电源驱动模块，电源驱动模块为紫外光源供电；所述紫外光源为紫外LED光源。

作为优选，所述紫外光学系统包括：长焦镜头、短焦镜头、长短焦切换单元和光阑控制结构，光阑控制结构包括第一光阑和第二光阑，所述长焦镜头和短焦镜头与所述长短焦切换单元连接，第一光阑和第二光阑与所述搜救控制单元连接，所述长短焦切换单元与滤光器以及搜救控制单元连接。

作为优选，所述日全盲紫外成像系统通过光电转塔或通过具有自微调功能的安装支架固定在搜救设备上。

作为优选，所述紫外成像仪的紫外灵敏度为3×10^-18watt/cm²。

作为优选，所述紫外信标的工作波段为260-280nm的紫外波段。

本实用新型的有益效果：紫外搜救装置安装在搜救设备上，救援目标佩戴有发出日全盲紫外波段的紫外信标，搜救设备通过机载的日全盲紫外探测设备进行紫外图像捕获和目标识别，完成搜索任务。克服了红外成像技术受水温和海浪影响较大，搜索灯探测距离短，夜间搜救存在目标发现难、跟踪难的系列问题。

附图说明

图1为本实用新型的一种系统结构图；

图2为紫外成像仪视场角与搜救距离关系示意图。

图中：1-第一紫外成像仪，2-第二紫外成像仪，3-第三紫外成像仪，4-第四紫外成像仪。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

一种日全盲紫外搜救系统，如图1所示，包括搜救设备，还包括紫外信标和紫外搜救装置；所述紫外搜救装置安装在搜救设备上；所述搜救设备上安装有飞控管理计算机；所述紫外搜救装置包括配电盒和日全盲紫外成像系统、搜救控制单元以及通讯单元；所述紫外搜救装置固定在搜救设备上；所述日全盲紫外成像系统与搜救控制单元的输入端连接，搜救控制单元的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与飞控管理计算机连接。所述日全盲紫外成像系统包括四个日全盲紫外成像仪，每个日全盲紫外成像仪都由搜救控制单元进行控制。通讯单元负责紫外搜救装置与飞控管理计算机之间的通讯，将日全盲紫外成像仪采集的信息上传至飞控管理计算机，并根据飞控管理计算机的指令调整每个紫外成像仪的成像情况。

所述日全盲紫外成像仪，包括：紫外光学系统、滤光器、增强型电荷耦合器以及信号读出电路；所述紫外光学系统与滤光器输入端连接，滤光器输出端与增强型电荷耦合器连接，增强型电荷耦合器与信号读出单元连接；所述信号读出单元与搜救控制单元的输入端连接。所述紫外光学系统包括：长焦镜头、短焦镜头、长短焦切换单元和光阑控制结构，光阑控制结构包括第一光阑和第二光阑，所述长焦镜头和短焦镜头与所述长短焦切换单元连接，第一光阑和第二光阑与所述搜救控制单元连接，所述长短焦切换单元与所述搜救控制单元连接。

紫外光线进入紫外光学系统汇聚成像，通过滤光器后只保留下日全盲紫外波段的光线，最终进入增强型电荷耦合器，转换成电子信号通过信号读出电路输出至搜救控制单元。滤光器选择多片吸收型紫外滤光器方案，具有较高的日盲紫外透过性和非日盲波段的截止性。长焦镜头用于对远距离目标进行成像，配合第一光阑对进光量进行调整，可确保镜头由远至近的过程中获得较清晰的图像。在搜救设备逐渐靠近紫外信标的过程中，长焦镜头所成图像逐渐增大，直至无法完全获取图像，此时切换至短焦镜头。短焦镜头配合第二光阑实现末段的成像。长短焦切换单元，用于切换长短焦镜头。增强型电荷耦合器在现有基础上进行改进，通过耦合高速CCD、高速读出电路和数字信号输出方式（GigE Vision接口），减少成像到输出的时长。

第一紫外成像仪1的信号读出单元与搜救控制单元的视频1#输入端连接，第二紫外成像仪2的信号读出单元与搜救控制单元的视频2#输入端连接，第三紫外成像仪3的信号读出单元与搜救控制单元的视频3#输入端连接，第四紫外成像仪4的信号读出单元与搜救控制单元的视频4#输入端连接。紫外信标发出的紫外光源进入紫外光学系统汇聚成像，通过滤光器后只保留下紫外日全盲波段的光线，经增强型电荷耦合器后由信号读出电路输送至对应的视频输入端，交由搜救控制单元进行处理。

紫外信标固定在救生衣、救生圈等被搜救目标上，提供日全盲紫外光源信号，由特定发散角的紫外LED光源和电源驱动模块两部分组成，具备落水后开启并发出日全盲紫外救援信号的能力。为取得水面以上良好的全向可探测性，一般需在救生衣、救生圈或被搜救目标上合理的布置若干组紫外信标。

为方便日全盲紫外成像仪搭载在搜救设备上，根据具体的搭载平台特点，可以选择光电转塔或支架上面作为日全盲紫外成像系统的动作执行机构，并将此作为一个整体安装在搭载平台上，作为探测设备提供扫描、锁定、跟踪等动作的执行机构。

紫外光源强度与搜救系统的识别距离、作用时间（不小于72小时）直接关联。因此，在信标开启后，根据运行的时间采用不同的工作模式，对紫外LED光源的工作频率进行调制，在不影响连续成像和探测准确性的前提下，可以延长安全时间；基于对信标重量的要求、保障的简易性、安全可靠，采用一次电池进行电源设计，相同体积的非一次电池可以延长电源的使用时间。所述紫外信标的工作波段为260-280nm的紫外波段，260-280nm为紫外成像仪所能检测到的最佳紫外波段。

研究表明，紫外成像仪视场角越小，搜救距离越远。接收视场与搜救距离关系如图2所示，图中的信噪比根据搜救环境的不同而有所不同。

但是搜救过程中如果视场太小，覆盖搜救区域所需扫描时间长，不容易快速发现目标，而且在飞机前进过程中存在盲区，导致搜索效率不高。为了满足大的搜索范围和远的探测距离之间的矛盾，可设计多组不同视场角的紫外成像仪，构成一个扇形搜索区域。

本实施例中，日全盲紫外成像系统包括四个紫外成像仪，根据所测试环境的信噪比，第二紫外成像仪2和第三紫外成像仪3视场角设置为60°，第一紫外成像仪1和第四紫外成像仪4视场角设置为25°，这样设计使得第二紫外成像仪2和第三紫外成像仪3的搜索高度可达到787m，第一紫外成像仪1和第四紫外成像仪4的搜索高度可达到309m，横向范围内的搜索宽度可达到2.7KM。本实用新型所选用的日全盲紫外成像仪的性能指标：

紫外灵敏度：3×10^-18watt/cm²；

像元尺寸：优于40μm；

视频格式：Pal制式，570×720，25FPS；

探索距离（不受昼夜影响）：

大气能见度3km：目标光源10mw，不低于2km；

大气能见度23km：目标光源10mw，不低于3.5km；

重量：不大于1.1kg（含可见光通道）；

额定功率：≤200W；

额定电流：≤2A；

尺寸：不大于Φ80mm×200mm；

紫外信标的性能指标：

工作波段：265nm紫外波段

发光功率：≤10mw×4；

光束发散角：配置2组（每组2个90°LED光源）信标可覆盖360°；

尺寸：不大于35mm×30mm×30mm；

重量：不大于0.1kg；

以上所述实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (7)

1.一种日全盲紫外搜救系统，包括搜救设备，其特征在于，还包括紫外信标和紫外搜救装置；所述紫外搜救装置安装在搜救设备上；所述搜救设备上安装有飞控管理计算机；所述紫外搜救装置包括配电盒和日全盲紫外成像系统、搜救控制单元以及通讯单元；所述配电盒为日全盲紫外成像系统、搜救控制单元以及通讯单元供电；所述紫外搜救装置固定在搜救设备上；所述日全盲紫外成像系统与搜救控制单元的输入端连接，搜救控制单元的输出端与通讯单元的输入端连接，通讯单元的输出端与飞控管理计算机连接；所述日全盲紫外成像系统包括若干个日全盲紫外成像仪，所述若干个日全盲紫外成像仪组成扇形搜索区域。

2.根据权利要求1所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述日全盲紫外成像仪，包括：紫外光学系统、滤光器、增强型电荷耦合器以及信号读出电路；所述紫外光学系统与滤光器输入端连接，滤光器输出端与增强型电荷耦合器连接，增强型电荷耦合器与信号读出单元连接；所述信号读出单元与搜救控制单元的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述紫外信标安装在被搜救目标上；每个被搜救目标上布置有若干组紫外信标；所述紫外信标包括紫外光源和电源驱动模块，电源驱动模块为紫外光源供电；所述紫外光源为紫外LED光源。

4.根据权利要求2所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述紫外光学系统包括：长焦镜头、短焦镜头、长短焦切换单元和光阑控制结构，光阑控制结构包括第一光阑和第二光阑，所述长焦镜头和短焦镜头与所述长短焦切换单元连接，第一光阑和第二光阑与所述搜救控制单元连接，所述长短焦切换单元与滤光器以及所述搜救控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述日全盲紫外成像系统通过光电转塔或通过具有自微调功能的安装支架固定在搜救设备上。

6.根据权利要求1所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述日全盲紫外成像仪的紫外灵敏度为3×10^-18watt/cm²。

7.根据权利要求3所述的一种日全盲紫外搜救系统，其特征在于，所述紫外信标的工作波段为260-280nm的紫外波段。