CN213024490U - 一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，包括日盲紫外信标单元和日盲紫外定位单元，日盲紫外信标单元包括若干椎体日盲紫外信标和用于控制椎体日盲紫外信标的紫外信标驱动器，日盲紫外定位单元包括日盲紫外成像设备、IMU传感器和综合信息处理模块，综合信息处理模块分别与日盲紫外成像设备和IMU传感器相连。本实用新型的优点是：采用日盲紫外波段作为工作波段，传感器所采集到的图像没有背景干扰，图像处理较为容易，可以输出高实时性的处理数据，且解算数据较为精确；采用主动光源，昼夜性能相同，任意时间段都可以提供稳定的信号，昼夜适应性良好；改造量较少，对锥套自身原有性能影响较少。

Description

一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统

技术领域

本实用新型涉及空中加油技术领域，尤其涉及一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统。

背景技术

空中加油技术是有效延长各类型飞机滞空时间，拓展作战半径的重要手段，进而达到提升远程侦察、打击等能力，具有重要的战略意义，特别是在未来无人机作战场景下，对自主空中加油的需求更加迫切，而精确的获取加油锥套与授油机的相对位置关系是准确完成对接，实现自主空中加油任务的关键所在。

现有技术中，采用视觉位姿估算技术对加油锥套进行实时检测与定位，通常采用可见光或红外波段，由于这两种波段天然的在大气中存在大量的主动源或反射源，因此传感器所采集到的信号干扰大、场景极其复杂，有效目标提取难度极大，且在夜间或背景超出预想等情况下，容易出现数据不连续、数据误差随机变化等情况，难以提供高品质数据，导致该类视觉定位技术难以应用到空中加油中。

如公开号为CN106251337A，名称为一种空中加油锥套空间定位方法及系统的发明专利，公开了一种空中加油锥套空间定位方法，在加油锥套端面上安装红色反光膜，并利用摄像头采集加油锥套的图像，进而对加油锥套进行空间定位，改装方便，方法易于实现，且不含LED等类似的电气元件，避免加油过程的安全隐患。其不足之处在于，容易受到大气中存在的主动源和发射源影响，在夜间或背景超出预想时难以提供高品质数据。

发明内容

本实用新型主要针对现有锥套定位方案易受到大气中主动源和反射源干扰及在夜间和背景超出预想时定位效果差的问题，提供一种不受背景和大气中主动源及反射源干扰，昼夜适应性好的基于日盲紫外成像的锥套定位系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，包括设置在受油机的加油锥套上的日盲紫外信标单元和设置在加油机上的日盲紫外定位单元，所述日盲紫外信标单元包括若干锥套日盲紫外信标和用于控制锥套日盲紫外信标的紫外信标驱动器，所述日盲紫外定位单元包括日盲紫外成像设备和综合信息处理模块，所述综合信息处理模块分别与日盲紫外成像设备和IMU传感器相连。

采用日盲紫外波段作为工作波段，没有来自太阳、物体自身辐射以及常见光源等干扰，传感器所采集到的图像没有背景干扰，图像处理较为容易，可以输出高实时性的处理数据，且解算数据较为精确；采用主动光源，昼夜性能相同，任意时间段都可以提供稳定的信号，昼夜适应性良好；改造量较少，只需要在锥套上对称布置少量的锥套日盲紫外信标，对锥套自身原有性能影响较少。

作为上述方案的一种优选方案，所述日盲紫外成像设备包括依次相连的日盲紫外镜头、日盲紫外滤光器和日盲紫外探测器。

作为上述方案的一种优选方案，所述日盲紫外探测器包括日盲紫外增强器、光纤光锥和相机，所述日盲紫外像增强器包括依次相连的光阴极、MCP和荧光屏，所述荧光屏通过光纤光锥与相机相连。

作为上述方案的一种优选方案，所述日盲紫外信标包括灯座、灯罩、发光体和盖板，所述灯座包括固定板、连接柱和安装部，所述固定板通过连接柱与安装部相连，所述发光体和灯罩设置在安装部内，所述盖板通过螺丝固定在安装部上。

作为上述方案的一种优选方案，所述固定板上设有若干固定孔。

作为上述方案的一种优选方案，所述紫外信标驱动器包括电源隔离单元、多路恒流单元、多路检测单元和控制单元，所述控制单元分别连接上位机、多路检测单元、多路恒流单元和电源隔离单元，所述多路检测单元和多路恒流单元还与日盲紫外信标相连。

作为上述方案的一种优选方案，所述综合信息处理模块还与IMU传感器相连。

本实用新型的优点是：采用日盲紫外波段作为工作波段，没有来自太阳、物体自身辐射以及常见光源等干扰，传感器所采集到的图像没有背景干扰，图像处理较为容易，可以输出高实时性的处理数据，且解算数据较为精确；采用主动光源，昼夜性能相同，任意时间段都可以提供稳定的信号，昼夜适应性良好；改造量较少，只需要在锥套上对称布置少量的锥套日盲紫外信标，对锥套自身原有性能影响较少。

附图说明

图1为实施例中基于日盲紫外成像的锥套定位系统的一种结构框图。

图2为实施例中日盲紫外信标的一种剖视结构示意图。

1-日盲紫外信标单元 2-日盲紫外定位单元 3-锥套日盲紫外信标 4-紫外信标驱动器 5-日盲紫外成像设备 6-IMU传感器 7-综合信息处理模块 8-灯座 9-灯罩 10-发光体 11-盖板 12-固定板 13-连接柱 14-安装部 15-固定孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例：

本实施例一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，如图1所示，包括设置在受油机的加油锥套上的日盲紫外信标单元1和设置在加油机上的日盲紫外定位单元2，日盲紫外信标单元包括若干锥套日盲紫外信标3和用于控制锥套日盲紫外信标的紫外信标驱动器4，日盲紫外定位单元2包括日盲紫外成像设备5、IMU传感器6和综合信息处理模块7，综合信息处理模块分别与日盲紫外成像设备和IMU传感器相连，综合信息处理模块包括数据处理模块、数据记录模块和电源管理模块，用于处理成像设备和IMU传感器数据，用于定位。

如图2所示，日盲紫外信标1包括灯座8、灯罩9、发光体10和盖板11，灯座包括固定板12、连接柱13和安装部14，固定板通过连接柱与安装部相连，发光体和灯罩设置在安装部内，盖板通过螺丝固定在安装部上，在固定板上设有若干固定孔15，固定孔15呈圆形分布在固定板边缘，日盲紫外信标1通过固定孔固定在锥套边缘。其中，灯罩采用镀膜石英材料，灯座采用铝合金材料，用于安装与散热；发光体选择低压可驱动、波段集中的紫外LED光源，体积小、发光效率高。

锥套日盲紫外信标个数通常大于4个，在设置日盲紫外信标时需要记录各个信标之间的相对距离，锥套日盲紫外信标有紫外信标驱动器4统一驱动和管理，紫外信标驱动器包括电源隔离单元、多路恒流单元、多路检测单元和控制单元，所述控制单元分别连接上位机、多路检测单元、多路恒流单元和电源隔离单元，所述多路检测单元和多路恒流单元还与日盲紫外信标相连。

日盲紫外成像设备5包括依次相连的日盲紫外镜头、日盲紫外滤光器和日盲紫外探测器。日盲紫外探测器可为紫外ICCD或ICMOS，目标的紫外辐射经日盲紫外镜头、日盲紫外滤光器汇聚到日盲紫外探测器上成像，并由输出图像信号。其中，日盲紫外镜头是一种以石英玻璃和氟化钙等透紫外材料为主要材料的大相对孔径光学系统，可以达到较好的日盲波段探测效果；日盲紫外滤光器与常规滤光器相比，在工作波长范围内提供较高透过率的同时，对寄生非日盲紫外范围的抑制能力要求苛刻，且滤波片到达截止波段下降过程必须控制在5nm～10nm的窄光谱部分，具有高截止和快过渡的特点。

日盲紫外探测器由日盲紫外像增强器、光纤光锥和相机等部分组成，其中像增强器主要元件包括光阴极、两片MCP、荧光屏，内装或外接由振荡器和倍压器组成的整体电源；相机为CCD相机或CMOS相机。荧光屏输出图像通过光锥耦合至相机，并输出数字图像信号。

日盲紫外加油锥套定位系统采用凝视型光学系统，以面阵器件为核心探测器（紫外ICCD/ICMOS）精确接收锥套信标射出的日盲紫外信号，并对所观测的空域进行成像探测及识别分类，具有杂波干扰抑制能力，其凝视方式使信息的获取具有连续性和实时性，增加了时间灵敏度，增强了识别力、提高了跟踪精度，具有信号积分时间可调、抑制空间杂散噪声、消除图像上固定背景噪声的能力，因而系统的信噪比及空间分辨率高；同时，由于没有复杂的光机结构和运动部件，降低了探测器系统的体积和重量、增加了系统的寿命和可靠性。

日盲紫外定位单元采用光子计数成像探测方式，探测灵敏度高，可对极微弱信号进行探测；系统工作于日盲紫外区，避开了最强的自然光源（太阳）、及反射太阳光造成的复杂背景，减轻了信息处理负担，具有较高的信噪比。

日盲紫外成像模块把视场内空间特定波长的紫外辐射光子图像经光学滤波和光电转换后形成光电图像，若目标出现在视场内，则以圆点形式呈现在图像上。日盲紫外加油锥套定位系统对输入的信号进行光学畸变校正、空域滤波、频域滤波、时域处理等相关解算处理，依据目标特征及预定算法对输入信号，由综合信息处理模块结合传感器姿态信息、多帧数据相关性信息、传感器信息等进行综合相关、角度变换，实时探测并解算出锥套的相对位姿关系。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：包括设置在受油机的加油椎套上的日盲紫外信标单元（1）和设置在加油机上的日盲紫外定位单元（2），所述日盲紫外信标单元包括若干锥套日盲紫外信标（3）和用于控制锥套日盲紫外信标的紫外信标驱动器（4），所述日盲紫外定位单元（2）包括日盲紫外成像设备（5）和综合信息处理模块（7），所述综合信息处理模块与日盲紫外成像设备相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述日盲紫外成像设备（5）包括依次相连的日盲紫外镜头、日盲紫外滤光器和日盲紫外探测器。

3.根据权利要求2所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述日盲紫外探测器包括日盲紫外增强器、光纤光锥和相机，所述日盲紫外像增强器包括依次相连的光阴极、MCP和荧光屏，所述荧光屏通过光纤光锥与相机相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述日盲紫外信标单元（1）包括灯座（8）、灯罩（9）、发光体（10）和盖板（11），所述灯座包括固定板（12）、连接柱（13）和安装部（14），所述固定板通过连接柱与安装部相连，所述发光体和灯罩设置在安装部内，所述盖板通过螺丝固定在安装部上。

5.根据权利要求4所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述固定板上设有若干固定孔（15）。

6.根据权利要求1或4或5任意一项所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述紫外信标驱动器（4）包括电源隔离单元、多路恒流单元、多路检测单元和控制单元，所述控制单元分别连接上位机、多路检测单元、多路恒流单元和电源隔离单元，所述多路检测单元和多路恒流单元还与日盲紫外信标相连。

7.根据权利要求1或2或3或4或5任意一项所述的一种基于日盲紫外成像的锥套定位系统，其特征是：所述综合信息处理模块还与IMU传感器（6）相连。

Images