专利名称：一种电致发光薄膜视觉隐身系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电致发光薄膜实现低空侦察无人机视觉隐身功能的防御系统，属于低可探测技术领域。
背景技术：
现代局部战争中，随着军用光电技术的迅速发展，空中的军事目标面临着日趋严重的光电威胁。而现代军事技术已经达到了“目标只要被发现，就能被命中，只要被命中，就能被摧毁”的水平。据统计，空战中飞机损失有809Γ90%的原因是被观测到。因此，就无人侦察机这一领域，隐身技术是影响其战场生存能力的重要因素。本发明针对的低空侦察无人机，主要指飞行高度在距地面高度在600米至1000米的范围内，执行低空对地侦察任务的无人机。现代无人机隐身技术大多采用雷达与红外技术，在这些方面的反隐形技术也相对比较成熟。在本发明所针对的低空侦察空域，雷达探测技术几乎失效。对此空域的目标打击主要通过依靠视觉的探测系统和红外探测系统，而电力驱动的无人侦察机也能教容易躲过红外探测系统的追踪。目前现存的视觉隐身技术多采用涂料伪装或者是采用可变色的蒙皮。但是这些隐身技术存在变色速度慢、可变范围小、难以适应多种气候条件等问题，严重制约了这些技术在低空侦察无人机中的使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种电致发光薄膜视觉隐身系统及其控制方法，在无人机的下翼面、机身侧面和下机身面贴附电致发光薄膜，通过传感器测量天空和太阳在可见光范围内不同波段的辐射剂量，控制薄膜的发光亮度和颜色，对机身和下翼面的亮度和颜色进行补偿，进而实现战场上的低空侦察无人机的视觉隐身功能，提高低空侦察无人机的战场生存能力。一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，包括无人机应用平台部分、电致发光薄膜及控制部分和机载设备部分；无人机应用平台部分包括电动型无人机整机、动力电池、电子调速器、遥控器接收机、舵机、电机、桨叶、桨叶夹头、十字架。他们之间的位置连接关系是:桨叶通过桨叶夹头固定在电机的输出轴上，电机通过十字架固定在无人机的机头部，电机的三相线分别与电子调速器的三相线连接，电子调速器的电力输入线与动力电池的输出线相连接，电子调速器和三个舵机都通过三针的插头连接到遥控器接收机上，遥控器接收机、动力电池、电子调速器通过粘接固定在无人机模型的机头部分电机安装位置后部。电致发光薄膜及控制部分包括电致发光薄膜、日射强度计、单片机、功率放大器、单片机供电电池。它们之间的连接关系是:电致发光薄膜贴附在无人机下翼面、机身侧面和下机身面，电致发光薄膜内的电极与功率放大器连接，日射强度计的输出与单片机连接，功率放大器与单片机连接，单片机供电电池与单片机连接。单片机通过粘胶固定于无人机平台机身中部，功率放大器及单片机供电电池通过粘胶安置在无人机机身中部，日射强度计通过铆钉安装在无人机机身上部，仰天安装。机载设备部分包括摄像头、无线视频传输发射器、自动驾驶仪、GPS定位仪和气压高度空速传感器。它们之间的连接关系是:摄像头通过铆钉固定在无人机机身内部，摄像头镜头对地安装，摄像头的视频输出线与无线视频传输发射器相连，无线视频传输发射器固定在无人机机身后部，天线沿机身向尾部安装。自动驾驶仪通过支架固定在无人机机身中部。GPS定位仪固定在机身前部，GPS天线沿机身向尾部安装，GPS定位仪的输出与自动驾驶仪连接。气压高度空速传感器固定在机头内部，输出与自动驾驶仪连接。同时自动驾驶仪与前述单片机连接。一种电致发光薄膜视觉隐身系统的控制方法，包括电致发光薄膜亮度和颜色的控制方法；具体为:无人机到达600米左右高度时，自动驾驶仪向控制电致发光薄膜的单片机发出指令，日射强度计、单片机开机工作。日射强度计实时采集天空和太阳在可见光和近红外的不同波段、不同方向的辐射剂量，通过数据线将数据实时发送给单片机。单片机通过计算得出下翼面、机身侧面和下机身面要补偿的光亮度，进而得出需要加载在电致发光薄膜两端的交流电压和频率，最终产生不同频率和幅值的电压信号通过功率放大器控制薄膜亮度和颜色的实时变化，使波薄膜产生能匹配机身上部接收的天空和太阳可见光辐射强度，减小机身下部与天空背景之间亮度和颜色的差别，进而实现低空视觉隐身。本发明的优点在于:(I)本发明结构简单，电致发光薄膜应用广泛，技术成熟，可靠性高；(2)本发明可以使下翼面、机身侧面和下机身面变色迅速、变色范围广、可用于多种气候条件；(3)本发明采用贴附安装，可依据不同条件对薄膜进行剪裁。
图1是本发明的三维视图；图2是本发明的详细结构图；图3是本发明的工作流程图；图中:1-无人机应用平台部分2-电致发光薄膜及控制部分 3-机载设备部分101-无人机整机102-动力电池103-电子调速器104-遥控器接收机 105-舵机106-电机107-桨叶108-桨叶夹头109-十字架201-电致发光薄膜202-日射强度计203-单片机204-功率放大器205-单片机供电电池301-摄像头302-无线视频传输发射器303-自动驾驶仪304~GPS定位仪305-气压高度空速传感器
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种电致发光薄膜视觉隐身系统，如图1所示，包括无人机应用平台部分1、电致发光薄膜及控制部分2和机载设备部分3。无人机应用平台部分I包括电动型无人机整机101、动力电池102、电子调速器103、遥控器接收机104、舵机105、电机106、桨叶107、桨叶夹头108、十字架109。桨叶107通过桨叶夹头108固定在电机106的输出轴上，电机106通过十字架109固定在无人机101的机头部，电机106的三相线分别与电子调速器103的三相线连接，电子调速器103的电力输入线与动力电池102的输出线相连接，电子调速器103和三个舵机105都通过三针的插头连接到遥控器接收机104上，动力电池102、电子调速器103、遥控器接收机104通过粘接固定在无人机101的机头部分，位于电机106安装位置后部。电致发光薄膜及控制部分2包括电致发光薄膜201、日射强度计202、单片机203、功率放大器204、单片机供电电池205。电致发光薄膜201贴附在无人机101下翼面、机身侧面和下机身面，电致发光薄膜201内的电极与功率放大204器连接，日射强度计202与单片机203连接，功率放大器204与单片机203连接，单片机供电电池205与单片机203连接。单片机203通过粘胶固定于无人机平台101机身中部，功率放大器204及单片机供电电池205通过粘胶安置在无人机101机身中部，日射强度计202通过铆钉安装在无人机101机身上部，仰天安装。机载设备部分3包括摄像头301、无线视频传输发射器302、自动驾驶仪303、GPS定位仪304和气压高度空速传感器305。摄像头301通过铆钉固定在无人机101机身内部，摄像头镜头对地安装，摄像头301的视频输出线与无线视频传输发射器302相连，无线视频传输发射器302固定在无人机101机身后部，天线沿机身向尾部安装。自动驾驶仪303通过支架固定在无人机机身101中部。GPS定位仪304固定在机身101前部，GPS天线沿机身向尾部安装，GPS定位仪304的输出与自动驾驶仪303连接。气压高度空速传感器305固定在机头内部，输出与自动驾驶仪303连接。同时自动驾驶仪303与前述单片机203连接。所述的无人机整机101、动力电池102、电子调速器103、遥控器接收机104、舵机105、电机106、桨叶107、桨叶夹头108、十字架109为市购产品，其具体型号可依据无人机的翼展和飞行时间确定。所述的电致发光薄膜201采用德莎“绿星”超薄动态冷光屏，所述日射强度计202采用SP LITE2日射强度计，所述单片机203采用C8051F12X型单片机，所述功率放大器204采用DVR8809功率放大器，所述单片机供电电池205采用masspower 5V锂电池组。所述摄像头301采用普通微型的C⑶摄像头，型号是G4D086DEBAE494。无线视频传输发射器302为专用视频图传设备，型号是FPV 5.SG0摄像头与无线视频传输发射器一起工作，实现对地侦察摄像功能。自动驾驶仪303采用STA3X无人驾驶控制系统。GPS定位仪304为自动驾驶仪303提供无人机当下的位置信息，采用机载GPS定位仪，型号是FY-GPS。气压高度空速传感器305型号是瑞特测控ASS-1型高度空速传感器，为自动驾驶仪303提供当下的无人机高度和速度信息，为自动驾驶仪303向日射强度计202和单片机203发送开机指令提供保障。本发明可以通过电致发光薄膜201的迅速变色，在无人机平台101下翼面、机身侧面和下机身面补偿相应的可见光波段的辐射剂量，减少下翼面、机身侧面和下机身面与天空背景之间亮度和颜色的差别，实现视觉隐身功能，工作过程为:在地面的计算机上完成无人机任务路径规划，通过与自动驾驶仪303配套软件完规划路径的导入，手持或者弹射发射无人机。升空后，摄像头301、无线视频传输发射器302、自动驾驶仪303、GPS定位仪304、气压高度空速传感器305开机工作。通过GPS定位仪304完成对预定地点和路径的巡航任务。摄像头301配合无线视频传输发射器302实时向地面传输侦查信息。同时，气压高度空速传感器305实时向自动驾驶仪303发送无人机实时高度信息，待无人机到达600米左右高度时，自动驾驶仪303向控制电致发光薄膜201的单片机203发出指令，日射强度计202、单片机203开机工作。日射强度计202实时采集天空和太阳在可见光和近红外的不同波段、不同方向的辐射剂量，通过数据线将数据实时发送给单片机203。单片机203通过计算得出下翼面、机身侧面和下机身面要补偿的光亮度，对电致发光薄膜201产生相应的控制信号，减小机身下部与天空背景之间亮度和颜色的差另IJ，进而实现低空视觉隐身。一种电致发光薄膜视觉隐身系统的控制方法，包括电致发光薄膜亮度和颜色的控制方法；具体为:无人机到达600米左右高度时，自动驾驶仪303向控制电致发光薄膜201的单片机203发出指令，日射强度计202、单片机203开机工作。日射强度计202实时采集天空和太阳在可见光和近红外的不同波段、不同方向的辐射剂量，通过数据线将数据实时发送给单片机203。单片机203通过计算得出下翼面、机身侧面和下机身面要补偿的光亮度，进而得出需要加载在电致发光薄膜201两端的交流电压和频率，最终产生不同频率和幅值的电压信号通过功率放大器204控制薄膜201亮度和颜色的实时变化，使波薄膜201产生能匹配机身上部接收的天空和太阳可见光辐射强度，减小机身下部与天空背景之间亮度和颜色的差别，进而实现低空视觉隐身。
权利要求
1.一种利用电致发光薄膜实现无人机低空视觉隐身功能的防御系统，包括无人机应用平台部分、电致发光薄膜及控制部分和机载设备部分； 无人机应用平台部分包括电动型无人机整机、动力电池、电子调速器、遥控器接收机、舵机、电机、桨叶、桨叶夹头、十字架。他们之间的位置连接关系是:桨叶通过桨叶夹头固定在电机的输出轴上，电机通过十字架固定在无人机的机头部，电机的三相线分别与电子调速器的三相线连接，电子调速器的电力输入线与动力电池的输出线相连接，电子调速器和三个舵机都通过三针的插头连接到遥控器接收机上，遥控器接收机、动力电池、电子调速器通过粘接固定在无人机模型的机头部分电机安装位置后部。
电致发光薄膜及控制部分包括电致发光薄膜、日射强度计、单片机、功率放大器、单片机供电电池。它们之间的连接关系是:电致发光薄膜贴附在无人机下翼面、机身侧面和下机身面，电致发光薄膜内的电极与功率放大器连接，日射强度计的输出与单片机连接，功率放大器与单片机连接，单片机供电电池与单片机连接。单片机通过粘胶固定于无人机平台机身中部，功率放大器及单片机供电电池通过粘胶安置在无人机机身中部，日射强度计通过铆钉安装在无人机机身上部，仰天安装。
机载设备部分包括摄像头、无线视频传输发射器、自动驾驶仪、GPS定位仪和气压高度空速传感器。它们之间的连接关系是:摄像头通过铆钉固定在无人机机身内部，摄像头镜头对地安装，摄像头的视频输出线与无线视频传输发射器相连，无线视频传输发射器固定在无人机机身后部，天线沿机身向尾部安装。自动驾驶仪通过支架固定在无人机机身中部。GPS定位仪固定在机身前部，GPS天线沿机身向尾部安装，GPS定位仪的输出与自动驾驶仪连接。气压高度空速传感器固定在机头内部，输出与自动驾驶仪连接。同时自动驾驶仪与前述单片机连接。
2.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的无人机应用平台部分采用电驱动式无人机系统。
3.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的电致发光薄膜采用德莎“绿星”超薄冷`光膜。
4.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的日射强度计为SPLITE2日射强度计。
5.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的单片机配合功率放大器可产生变压变频交流驱动信号。
6.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的自动驾驶仪配合GPS定位仪、气压高度空速传感器可实现无人机预定高度和路径的巡航任务。
7.根据权利要求1所述的一种电致发光薄膜视觉隐身系统，其特征在于，所述的摄像头和无线视频传输发射器可对地实时摄像并发送信息至地面接收设备。
8.—种电致发光薄膜的控制方法，包括电致发光薄膜的控制方法； 电致发光薄膜的控制方法具体为: 无人机到达600米左右高度时，自动驾驶仪向控制电致发光薄膜的单片机发出指令，单片机、日射强度计开机工作。日射强度计实时采集天空和太阳在可见光和近红外的不同波段、不同方向的辐射剂量，通过数据线将数据实时发送给单片机。单片机通过计算得出下翼面、机身侧面和下机身面要补偿的光亮度，进而得出需要加载在电致发光薄膜两端的交流电压和频率，最终产生不同频率和幅值的电压信号通过功率放大器控制薄膜亮度和颜色的实时变化，使波薄膜 产生能匹配机身上部接收的天空和太阳可见光辐射强度，减小机身下部与天空背景之间亮度和颜色的差别，进而实现低空视觉隐身。
全文摘要
一种电致发光薄膜视觉隐身系统及其控制方法，在无人机的下翼面、机身侧面和下机身面贴附电致发光薄膜，通过传感器测量天空和太阳在可见光范围内不同波段的辐射剂量，控制薄膜的发光亮度和颜色，对机身和下翼面的亮度和颜色进行补偿，进而实现战场上的低空侦察无人机的视觉隐身功能，提高低空侦察无人机的战场生存能力。
文档编号B64D47/00GK103101624SQ201210268539
公开日2013年5月15日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者李伟鹏, 徐高楠, 郑新涛, 柏杨 申请人:北京航空航天大学