一种可见光/红外直观飞行器侦测探头制造技术

本发明专利技术公开了一种可见光/红外直观飞行器侦测探头，包括拍摄结构体、伺服驱动电机和加载惯导系统的控制板；所述拍摄结构体包括拍摄单元、陀螺和驱动框架；拍摄单元是将红外拍摄相机、可见光拍摄相机及激光测距单元一体化设置，通过镜头互相错位排布、光轴一致性调校来实现可见光和红外相机对着同一个目标拍摄。本发明专利技术整体结构更为紧凑，体积小，重量轻，窗口体积小，中间环节少，控制流程简化；红外可见光直接观测目标，不产生像旋，红外、可见光、光轴一致性可以调节；直接将可见光、红外、激光、陀螺均安装在转动框架上，由俯仰电机直接驱动框架带动镜头，响应快。响应快。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光/红外直观飞行器侦测探头


[0001]本专利技术属于飞行器探测
，涉及一种可见光/红外直观飞行器侦测探头。

技术介绍

[0002]近些年来，随着包括无人机在内的飞行技术的蓬勃发展，无论在国民经济领域还是在国防军事上其重要性日益突出；其中飞行拍摄或者航拍是其中重要的应用之一。
[0003]在飞行连续拍摄时，随飞行抖动翻滚可能形成S型排布的图片，因此需要拍摄视轴的稳定。用三维框架稳定是很多产品所采取的方案，三维稳定非常复杂，适用于大型高价值设备，如平台式惯导系统等，通常的摄像或拍照稳定系统难以承受。而且限于飞行器有限的搭载环境，拍摄用的图像采集器容易产生振动，影响拍摄效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于提供一种可见光/红外直观飞行器侦测探头，在不同高度昼夜侦察，完成对预定区域无缝隙拍照取样。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种可见光/红外直观飞行器侦测探头，包括拍摄结构体、伺服驱动电机和加载惯导系统的控制板；
[0007]所述拍摄结构体包括拍摄单元、陀螺和驱动框架；拍摄单元是将红外拍摄相机、可见光拍摄相机及激光测距单元一体化设置，通过镜头互相错位排布、光轴一致性调校来实现可见光和红外相机对着同一个目标拍摄；
[0008]驱动框架由伺服驱动电机驱动，其包括横滚轴和俯仰轴；横滚轴与飞行载体横滚轴平行，横滚轴上设有横滚电机与位置编码器，俯仰轴安装在横滚轴上；俯仰轴与飞行载体的俯仰轴平行，俯仰轴的定子是U形架结构，U形架的两侧分别安装电机和位置编码器；拍摄单元和测量其惯性速度的陀螺分别安装在俯仰轴转子上，陀螺直接敏感拍摄单元的瞄准线，拍摄单元的瞄准线透过飞行载体上设置的窗口玻璃下视；
[0009]陀螺、伺服驱动电机和控制板电机构成闭环反馈对拍摄单元的瞄准线进行控制，使瞄准线在惯性空间的某一固定位置保持不变；控制板接收陀螺的数据、位置编码器的数据和惯导信息，产生PWM控制信号，经功率放大器放大后发送给驱动电机进行驱动；
[0010]瞄准线稳定是通过陀螺直接稳定和惯导系统间接稳定结合来实现的，陀螺直接稳定控制带宽高，惯导系统提供的姿态信息提供瞄准线的绝对位置信息；经控制板输出控制指令给伺服驱动电机，伺服驱动电机带动驱动框架的俯仰轴/横滚轴转动消除飞行扰动对瞄准线的影响。
[0011]所述陀螺敏感瞄准线在惯性空间的运动，经控制板输出控制指令给伺服驱动器，伺服驱动器反向驱动带动驱动框架消除飞行扰动对瞄准线的影响，并可接收控制指令按照一定速度运动。
[0012]所述的控制板还通过伺服驱动器给驱动框架施加大小相等方向相反的角运动来
抵消飞行平动引起的图像运动，使曝光时刻内，景物相对图像传感器没有发生相对运动，以进行反扫控制：
[0013]由飞行载体速高比就可获得像移速度，飞行载体的速度通过惯导系统获得：
[0014]V＝V
E
COSΨ+V
N
SINΨ；
[0015]V
E
为飞行载体东向速度，V
N
为北向速度，Ψ为飞行载体航向角；
[0016]飞行高度R通过激光测距机测距获得，则飞行载体平动引起的图像运动速度为：
[0017]ω＝V/R
[0018]控制板先控制瞄准线垂直于地面工作，然后根据速高比控制图像以此速度反扫，反扫过程中接收上位机发送的脉冲信号，发出控制指令由拍摄单元曝光图像，曝光完成后驱动框架回到初始位置，再重新反扫。
[0019]所述控制板还接收上位机发送的零位校正指令，可以将驱动框架的方位俯仰零位设置在工作范围内的任意位置。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术提供的可见光/红外直观飞行器侦测探头，整体结构更为紧凑，体积小，重量轻，窗口体积小，中间环节少，控制流程简化；红外可见光直接观测目标，不产生像旋，红外、可见光、光轴一致性可以调节；直接将可见光、红外、激光、陀螺均安装在转动框架上，由俯仰电机直接驱动框架带动镜头，响应快。
[0022]本专利技术提供的可见光/红外直观飞行器侦测探头，通过陀螺反馈可以实现瞄准线的高带宽控制，对于衰减高频扰动具有重要作用；在陀螺反馈的基础上，通过惯导数据指令可以实现瞄准线的姿态控制，两者结合可隔离基座运动和力矩扰动，并实现系统的反扫控制功能；飞行载体在300m～2000m相对高度，保证可见光和红外相机对着同一个目标拍摄，相对大地高速飞行可清晰拍照；可见光与红外起始成像时刻的差值小于0.2ms；红外和可见光为单独模块，后截距调整方便。
[0023]通过无陀螺和有陀螺反馈仿真，对基座姿态变化引起的扰动，两者差别不大，但对力矩扰动相差悬殊，考虑系统因摩擦力、线绕力矩和振动引起的频谱比较复杂的力矩扰动，只有通过陀螺直接反馈构成的稳像系统才能克服，高带宽的陀螺反馈稳像为系统提供快速响应能力，这是其它方法难以实现的，以往的工程经验也充分证明了这一点。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的拍摄单元结构示意图；其中，101为光学负载，102为俯仰轴，103为横滚轴；
[0025]图2为本专利技术的驱动框架稳定控制示意图；
[0026]图3为本专利技术的瞄准线稳定控制示意图；
[0027]图4为本专利技术的曝光拍摄示意图之一；
[0028]图5为本专利技术的曝光拍摄示意图之二；
[0029]图6为本专利技术的控制板电路连接示意图；
[0030]图7为本专利技术的俯仰控制模型示意图；
[0031]图8为本专利技术的横滚控制模型示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0033]参见图1
‑
图3，一种可见光/红外直观飞行器侦测探头，包括拍摄结构体、伺服驱动电机和加载惯导系统的控制板；
[0034]所述拍摄结构体包括拍摄单元、陀螺和驱动框架；拍摄单元是将红外拍摄相机、可见光拍摄相机及激光测距单元一体化设置，通过镜头互相错位排布、光轴一致性调校来实现可见光和红外相机对着同一个目标拍摄；
[0035]驱动框架由伺服驱动电机驱动，其包括横滚轴和俯仰轴；横滚轴与飞行载体横滚轴平行，横滚轴上设有横滚电机与位置编码器，俯仰轴安装在横滚轴上；俯仰轴与飞行载体的俯仰轴平行，俯仰轴的定子是U形架结构，U形架的两侧分别安装电机和位置编码器；拍摄单元和测量其惯性速度的陀螺分别安装在俯仰轴转子上，陀螺直接敏感拍摄单元的瞄准线，拍摄单元的瞄准线透过飞行载体上设置的窗口玻璃下视；
[0036]陀螺、伺服驱动电机和控制板电机构成闭环反馈对拍摄单元的瞄准线进行控制，使瞄准线在惯性空间的某一固定位置保持不变；控制板接收陀螺的数据、位置编码器的数据和惯导信息，产生PWM控制信号，经功率放大器放大后发送给驱动电机进行驱动；
[0037]瞄准线稳定是通过陀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光/红外直观飞行器侦测探头，其特征在于，包括拍摄结构体、伺服驱动电机和加载惯导系统的控制板；所述拍摄结构体包括拍摄单元、陀螺和驱动框架；拍摄单元是将红外拍摄相机、可见光拍摄相机及激光测距单元一体化设置，通过镜头互相错位排布、光轴一致性调校来实现可见光和红外相机对着同一个目标拍摄；驱动框架由伺服驱动电机驱动，其包括横滚轴和俯仰轴；横滚轴与飞行载体横滚轴平行，横滚轴上设有横滚电机与位置编码器，俯仰轴安装在横滚轴上；俯仰轴与飞行载体的俯仰轴平行，俯仰轴的定子是U形架结构，U形架的两侧分别安装电机和位置编码器；拍摄单元和测量其惯性速度的陀螺分别安装在俯仰轴转子上，陀螺直接敏感拍摄单元的瞄准线，拍摄单元的瞄准线透过飞行载体上设置的窗口玻璃下视；陀螺、伺服驱动电机和控制板电机构成闭环反馈对拍摄单元的瞄准线进行控制，使瞄准线在惯性空间的某一固定位置保持不变；控制板接收陀螺的数据、位置编码器的数据和惯导信息，产生PWM控制信号，经功率放大器放大后发送给驱动电机进行驱动；瞄准线稳定是通过陀螺直接稳定和惯导系统间接稳定结合来实现的，陀螺直接稳定控制带宽高，惯导系统提供的姿态信息提供瞄准线的绝对位置信息；经控制板输出控制指令给伺服驱动电机，伺服驱动电机带动驱动框架的俯仰轴/横滚轴转动消除飞行扰动对瞄准线的影响。2.如权利要求1所述的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：西安雷华测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：