CN108692700A - 无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，包括壳体、红外摄像机和激光测距模块，所述的壳体是由上壳体和下壳体所组成，所述的上壳体设置在下壳体的顶部，所述的上壳体与下壳体相连通，所述的红外摄像机是由红外摄像机镜头、红外探测器、第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板所组成，所述的红外摄像机镜头安装在上壳体的前端面上，所述的红外探测器、第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板都安装在上壳体内，所述的红外探测器分别与第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板电连接，所述的激光测距模块安装在下壳体上，所述的激光测距模块通过485总线电缆与红外摄像机相连。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种与消防灭火无人机系统配套使用的红外热成像及激光测距复合瞄准具。
背景技术
随着无人机技术的快速发展，各种大载荷、长航时的旋翼无人机相继研发使用，为各种工业应用提供了技术基础。
采用大载荷无人机平台，携带一种特制的消防灭火弹，用来扑救一些难以扑灭的火灾是近年来发展的新兴技术，特别适用于高层建筑、森林、仓库等火灾现场。在发射灭火弹时，为使灭火弹准确命中火源，需要研制一种简单易用的瞄准具，用来指示火源位置，并可靠引导灭火弹飞向火源。目前国内外未见有可用的相关产品。
发明内容
本发明针对旋翼类无人机稳定性好、易于悬停的特点，研制了一种红外热成像摄像头与激光测距模块复合的瞄准具，其中激光测距模块实时测量物体距离，并将距离信息送至红外热成像处理器；红外热成像处理器实时显示目标区域图像，并通过对外输出视频信息，视频信息中包含有目标距离、测距点“十”字标志、命中点“十”字标志等信息，帮助地面操控人员识别火源目标，选择合适的时机发射灭火弹，准确命中火源。
为解决上述的技术问题，本发明提供了一种无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，包括
壳体，所述的壳体是由上壳体和下壳体所组成，所述的上壳体设置在下壳体的顶部，所述的上壳体与下壳体相连通，
红外摄像机，所述的红外摄像机是由红外摄像机镜头、红外探测器、第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板所组成，所述的红外摄像机镜头安装在上壳体的前端面上，所述的红外探测器、第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板都安装在上壳体内，所述的红外探测器分别与第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板电连接，
激光测距模块，所述的激光测距模块安装在下壳体上，所述的激光测距模块通过485总线电缆与红外摄像机相连。
进一步：所述的激光测距模块是由激光发射机和激光接收机所组成，所述的激光发射机和激光接收机安装在下壳体的前端面上，所述的激光发射机和激光接收机位于同一高度。
又进一步：所述的上壳体顶部的后端连接有输出电缆，所述的输出电缆分别与红外摄像机镜头和激光测距模块电连接。
又进一步：所述的下壳体的前端面上设置有安装螺孔10，所述的安装螺孔10布局在激光测距模块的四周布局在激光测距模块四周。
又进一步：所述的发射机选用工作波长为1064nm的小型YAG激光器，发射功率为500mw，最大测距1000m，发射机每隔1s发射一束激光，接收机能接收激光回波信息，并根据回波信息计算出被测物体距离，并将距离信息通过485总线实时发送到第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板。
又进一步：所述的第一红外机芯处理电路板和第二红外机芯处理电路板包含一片TMS320C6416大规模处理电路，内部可写入自动非均匀快门校正、盲元校正、图像滤波、图像增强和细节增强等图像处理算法，确保红外成像质量；采用字符叠加算法，在画面中心位置显示测距“十”字标志；写入弹道模型解算算法，根据激光测距信息解算命中“十”字的显示位置，并将相关字符叠加到输出视频中。
又进一步：所述的红外探测器像的元间距为17um，镜头焦距为13mm，镜头视场角为37°×28°
又进一步：所述的输出电缆包含4根有效电缆线，分别为一对12V的电源线，一对AV格式的视频输出线。
再进一步：所述的上壳体和下壳体都是由铝件加工而成，其厚度均为1mm。
采用上述结构后本发明具有的有益效果为：
①原理先进、瞄准精度高。基于外弹道模型解算出来的命中点偏差量准确，经试验验证，偏差量不大于0.5米。
②显示直观，便于操控。将偏差量在视频屏幕上用移动“十”字光标的方法显示出来，便于操控者掌握，调整修正十分方便。
③准确识别火源。采用红外热成像体制的探测器，可排除浓烟、玻璃等物体的干扰，准确清晰地显示火源位置。
④质量轻、成本低廉、效费比高，便于大量装备使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为测距原理图。
具体实施方式
如图1所示的一种无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，包括壳体、红外摄像机和激光测距模块，所述的壳体是由上壳体1-1和下壳体1-2所组成，所述的上壳体1-1设置在下壳体1-2的顶部，所述的上壳体1-1与下壳体1-2相连通，所述的红外摄像机是由红外摄像机镜头2、红外探测器3、第一红外机芯处理电路板4和第二红外机芯处理电路板5所组成，所述的红外摄像机镜头2安装在上壳体1-1的前端面上，所述的红外探测器3、第一红外机芯处理电路板4和第二红外机芯处理电路板5都安装在上壳体1-1内，所述的红外探测器3分别与第一红外机芯处理电路板4和第二红外机芯处理电路板5电连接，所述的激光测距模块安装在下壳体1-2上，所述的激光测距模块通过485总线电缆8与红外摄像机相连。
如图1所示的激光测距模块是由激光发射机6和激光接收机7所组成，所述的激光发射机6和激光接收机7安装在下壳体1-2的前端面上，所述的激光发射机6和激光接收机7位于同一高度。
如图1所示的上壳体1-1顶部的后端连接有输出电缆9，所述的输出电缆9分别与红外摄像机镜头2和激光测距模块电连接。
如图1所示的下壳体1-2的前端面上设置有安装螺孔10，所述的安装螺孔10布局在激光测距模块的四周布局在激光测距模块四周。
上述的发射机选用工作波长为1064nm的小型YAG激光器，发射功率为500mw，最大测距1000m，发射机每隔1s发射一束激光，接收机能接收激光回波信息，并根据回波信息计算出被测物体距离，并将距离信息通过485总线实时发送到第一红外机芯处理电路板4和第二红外机芯处理电路板5。
上述的第一红外机芯处理电路板4和第二红外机芯处理电路板5包含一片TMS320C6416大规模处理电路，内部可写入自动非均匀快门校正、盲元校正、图像滤波、图像增强和细节增强等图像处理算法，确保红外成像质量；采用字符叠加算法，在画面中心位置显示测距“十”字标志；写入弹道模型解算算法，根据激光测距信息解算命中“十”字的显示位置，并将相关字符叠加到输出视频中。
上述的弹道解算及显示方法如图2所示：
图2中，L为激光测距模块测定的距离(单位：米)，测距“十”字显示在屏幕中央，命中点在其下方H距离(单位：米)处。H的数值根据外弹道模型，简化成如下公式表示：
H＝0.004785×L2
要求将激光测距的距离转换成光标在屏幕上实际显示的距离：
先计算垂直视场角α。探测器像元间距为x，镜头焦距为y，镜头视场角为β，分辨率为384×288，则：
随后，计算激光测量点到视场下方的垂直距离H′：
最后，计算屏幕显示的像素值hight。由于显示图像将放大成768×576，所以光标向下移动的距离hight为：
上述的红外探测器像的元间距为17um，镜头焦距为13mm，镜头视场角为37°×28°
上述的输出电缆9包含4根有效电缆线，分别为一对12V的电源线，一对AV格式的视频输出线。
上述的上壳体1-1和下壳体1-2都是由铝件加工而成，其厚度均为1mm，本发明通过采用此设计大大降低自身重量，从而适合装备于各种无人机平台。
Claims (9)
1.一种无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：包括
壳体，所述的壳体是由上壳体(1-1)和下壳体(1-2)所组成，所述的上壳体(1-1)设置在下壳体(1-2)的顶部，所述的上壳体(1-1)与下壳体(1-2)相连通，
红外摄像机，所述的红外摄像机是由红外摄像机镜头(2)、红外探测器(3)、第一红外机芯处理电路板(4)和第二红外机芯处理电路板(5)所组成，所述的红外摄像机镜头(2)安装在上壳体(1-1)的前端面上，所述的红外探测器(3)、第一红外机芯处理电路板(4)和第二红外机芯处理电路板(5)都安装在上壳体(1-1)内，所述的红外探测器(3)分别与第一红外机芯处理电路板(4)和第二红外机芯处理电路板(5)电连接，
激光测距模块，所述的激光测距模块安装在下壳体(1-2)上，所述的激光测距模块通过485总线电缆(8)与红外摄像机相连。
2.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的激光测距模块是由激光发射机(6)和激光接收机(7)所组成，所述的激光发射机(6)和激光接收机(7)安装在下壳体(1-2)的前端面上，所述的激光发射机(6)和激光接收机(7)位于同一高度。
3.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的上壳体(1-1)顶部的后端连接有输出电缆(9)，所述的输出电缆(9)分别与红外摄像机镜头(2)和激光测距模块电连接。
4.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的下壳体(1-2)的前端面上设置有安装螺孔(10)，所述的安装螺孔(10)布局在激光测距模块的四周布局在激光测距模块四周。
5.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的发射机选用工作波长为1064nm的小型YAG激光器，发射功率为500mw，最大测距1000m，发射机每隔1s发射一束激光，接收机能接收激光回波信息，并根据回波信息计算出被测物体距离，并将距离信息通过485总线实时发送到第一红外机芯处理电路板(4)和第二红外机芯处理电路板(5)。
6.根据权利要求1或5中任一项所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的第一红外机芯处理电路板(4)和第二红外机芯处理电路板(5)包含一片TMS320C6416大规模处理电路，内部可写入自动非均匀快门校正、盲元校正、图像滤波、图像增强和细节增强等图像处理算法，确保红外成像质量；采用字符叠加算法，在画面中心位置显示测距“十”字标志；写入弹道模型解算算法，根据激光测距信息解算命中“十”字的显示位置，并将相关字符叠加到输出视频中。
7.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的红外探测器像的元间距为17um，镜头焦距为13mm，镜头视场角为37°×28°。
8.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的输出电缆(9)包含4根有效电缆线，分别为一对12V的电源线，一对AV格式的视频输出线。
9.根据权利要求1所述的无人机载红外热成像及激光测距复合瞄准具，其特征在于：所述的上壳体(1-1)和下壳体(1-2)都是由铝件加工而成，其厚度均为1mm。
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