船用日盲紫外引航仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种船用日盲紫外引航仪，用于船舶雾天日盲紫外引航。该仪器包括日盲紫外成像装置、跟瞄转台、磁基座和处理装置，日盲紫外成像装置固接于跟瞄转台上；跟瞄转台固定在磁基座上，并由电机控制跟瞄转台的旋转；处理装置分别连接于日盲紫外成像装置和控制电机。跟瞄转台由垂直旋转机构和水平旋转机构组成，两个旋转机构分别由电机控制进行自动旋转，可以实现自动跟瞄日盲紫外信号的功能，从而在减少引航人员体力负荷的同时“解放”其注意力，让其无需将注意力时刻放在成像装置的方向调整上，并且能有效提高设备稳像程度，避免图像抖动或成像模糊。
【专利说明】船用日盲紫外引航仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及探测导航【技术领域】，具体而言，涉及一种船用日盲紫外引航仪。
【背景技术】
[0002]日盲紫外技术因其出色的破雾性能被越来越多地应用于雾天引航领域，早在20世纪九十年代，美国NEOS公司就对日盲紫外光信号良好的破雾性能作了相关测试并利用日盲紫外波段成像技术成功实现了飞机雾天辅助降落。近几年，日盲紫外技术在雾天船舶引航领域的应用得到深入研究并取得长足进展，如申请号为201210550710.2的中国专利对日盲紫外成像技术在该领域的应用作了详细说明。
[0003]实现船舶雾天日盲紫外引航的关键在于用日盲紫外探测仪获取目标位置处的日盲紫外图像，并通过对该图像进行处理计算得到直观的引航数据。为此，要求获取的图像越稳定越好。
[0004]目前，日盲紫外雾天引航(特别是船舶雾天引航)技术还处于起步阶段，市场上船舶专用的日盲紫外探测仪少之又少，多数情况下人们都是用产品较为成熟的日盲紫外电晕监测仪模块进行替代。日盲紫外电晕监测仪模块在功能上可以达到船用日盲紫外探测仪获取目标位置处的日盲紫外图像的要求，但是在使用时，通常是由引航人员手持该类探测模块在船上进行工作，这对引航人员的整个引航工作都会造成极大的不便。一方面，引航人员长时间手持该类探测仪会造成一定的体力负荷，特别是当其为了获取更清晰的日盲紫外图像而需要频繁地上、下、左、右调整探测仪方向时；另一方面，引航人员的双手及注意力基本都集中在探测仪上，很难在同一时间再去关注其他引航信息或进行其他电子仪器的操作，这对引航人员而言几乎是致命的缺点(众所周知引航员在引航过程中需要随时发出各种指令或进行信息记录等)；再者，日盲紫外探测仪由引航人员手持时都不可避免地会有一系列晃动，无法像放置于平台上那般平稳，而日盲紫外探测仪的晃动会引起视频图像的抖动，从而严重影响对视频图像的观察及后端处理器对图像的分辨、处理效率。
[0005]综上所述，船舶雾天日盲紫外引航领域迫切需要一种适用于船上且操作简单的日盲紫外探测仪，在减轻引航人员体力负荷的同时增强图像视频的稳像质量。
【发明内容】
[0006]本实用新型鉴于上述现有技术中的问题，旨在提出一种船用日盲紫外引航仪，该设备能在减轻引航人员体力负荷的同时增强图像视频的稳像质量。
[0007]本实用新型采用的技术方案如下:
[0008]船用日盲紫外引航仪，包括日盲紫外成像装置、跟瞄转台、磁基座和处理装置，日盲紫外成像装置固接于跟瞄转台上；跟瞄转台固定在磁基座上，并由电机控制跟瞄转台的旋转；处理装置分别连接于日盲紫外成像装置和所述电机。
[0009]进一步地，跟瞄转台由垂直旋转机构和水平旋转机构组成，两个旋转机构分别由第一电机和第二电机控制进行自动旋转；垂直旋转机构通过第一转轴与水平旋转机构连接，水平旋转机构通过第二转轴与磁基座连接；日盲紫外成像装置固接于垂直旋转机构上。
[0010]优选地，垂直旋转机构和水平旋转机构的可旋转范围分别为O?90°与-90°?90。。
[0011]本实用新型的装置设计简单，安装方便，操作便捷，适用设置于船上，能减轻引航人员的负担，有效提高图像的稳定性，可以很好地用于雾天船舶日盲紫外引航。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为船用日盲紫外引航仪结构图；
[0013]图2为本实用新型处理装置的硬件结构示意图；
[0014]图3为日盲紫外成像装置所成图像；
[0015]图4为船用日盲紫外引航仪跟瞄转动过程中的一示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0017]如图1所示，本实用新型的船用日盲紫外引航仪包含日盲紫外成像装置1、跟瞄转台2、磁基座3和处理装置4。其中跟瞄转台2由垂直旋转机构2-1和水平旋转机构2-2组成，垂直旋转机构2-1通过转轴与水平旋转机构2-2连接，水平旋转机构2-2通过转轴与磁基座3连接，两个旋转机构的转轴均含配套电机，由电机控制进行自动旋转。其中日盲紫外成像装置I固接于垂直旋转机构2-1上。
[0018]在船舶日盲紫外引航靠泊技术中，实施的关键是在船舶在整个航行过程中需要时刻获取目标处设定的日盲紫外光源信号，以便船只根据这种“指引”信号顺利到达目的地。但在实际操作中由于船只在不停运动而日盲紫外成像装置的视场角有限，很可能导致“指弓I ”信号脱离视场范围。在本实用新型中，可以通过伺服电机控制方式使日盲紫外成像装置I实时跟瞄目标处的日盲紫外信号:处理装置4分别连接日盲紫外成像装置I和跟瞄转台2中的电机，其一方面采集日盲紫外成像装置I输出的日盲紫外图像，另一方面控制跟瞄转台2中垂直旋转机构2-1和水平旋转机构2-2的运动。具体而言，处理装置4由若干芯片及电路板组合而成以实现上述操作，本实施例中给出一种搭建该硬件装置的方式:如图2所示，处理装置4由TVP5150视频解码芯片、DM642处理器、MSP430单片机及H桥MOS管电路依次连接组成，其中TVP5150是TI公司生产的超低功耗视频解码器，其与日盲紫外成像装置I相连，将其输出的模拟视频信号转换成符合ITU-R BT.656标准的数字信号并输送至DM642处理器；DM642是TI公司生产的高性能数字信号处理器，可对上述视频数据进行计算得到日盲紫外成像装置I的现有状态与目标状态的差值，此差值即为所需的控制数据，并通过UART串口将该控制数据传送至MSP430，DM642处理器输出的图像数据还可直接输出到显示设备进行图像显示；MSP430单片机从DM642接收控制数据，通过H桥MOS管电路控制电机的正反转以完成对跟瞄转台2的控制，在本实用新型中分别设有H桥MOS管电路I与直旋转机构2-1上转轴的配套电机相连以控制其上、下旋转、设有H桥MOS管电路2与水平旋转机构2-2上转轴的配套电机相连以控制其左、右旋转。由于日盲紫外成像装置I所得的图像信号单一(仅有一种像素值)，处理装置4仅需简单的处理即可判定跟瞄转台2所需旋转的角度。[0019]因日盲紫外成像装置I固接于垂直旋转机构2-1上，跟瞄转台2的转动即可视为日盲紫外成像装置I的转动。其中日盲紫外成像装置I为可对波长范围为200-280nm的日盲紫外光信号成像的设备，进一步地，其内部还可以有为日盲紫外图像提供背景参考信息的可见光成像模块，该成像装置可以是以色列OFIL公司推出的紫外成像仪SUPERB、江苏紫峰光电科技有限公司生产的ZF-Sl或ZF-Dl型号的日盲紫外成像仪,或其他公司生产的具有同等功能的广品。
[0020]假设船舶在航行过程中由日盲紫外成像装置I采集到如图3所示的日盲紫外信号灯阵图像并将其传送至处理装置4。由图3可见日盲紫外信号灯阵即将脱离成像范围，若不进行跟瞄将很可能导致信号丢失而不利于船舶(特别是在雾天条件下)航行，因此需要调整日盲紫外成像装置I的拍摄方向以使日盲紫外信号灯阵位于图像中央。由于日盲紫外图像信号单一，图示日盲紫外信号灯阵的中心光源(即中间排的中间一个)在整个图像上的坐标(x，y)很易算出。处理装置4的DM642处理器内还可以预先存储日盲紫外成像装置I的视场角度(θ，Φ)及图像中心的像素坐标为(XQ，yQ)，若要使得图示日盲紫外信号灯阵的中心光源位于图像中心(即(?,%)处)，则日盲紫外成像装置I需要水平旋转的角度为:Θ *(Xtl-X)/2xQ;需要垂直旋转的角度为'φ *(y0-y)/2y0o [0021]处理装置4根据上述结果向跟瞄转台2发送指令，控制垂直旋转机构2-1带动日盲紫外成像装置I在垂直方向旋转P *(ycry)/2yc)、控制水平旋转机构2-2带动紫外成像装置I在水平方向旋转θ*(Χ0-Χ)/2X(I。参见图4，为船用日盲紫外引航仪在跟瞄目标处的日盲紫外光信号的过程中垂直旋转15°、水平旋转45°后的一个示意图。
[0022]当然，处理装置4实现对跟瞄转台2的控制并不仅限于上述方法，能满足实际使用需求的类似方法都应属于本实用新型保护范围之内。
[0023]优选地，垂直旋转机构2-1和水平旋转机构2-2的可旋转范围分别为O~90°与-90 ~90°。
[0024]本实用新型中的磁基座3用于将整个船用日盲紫外引航仪吸附在船舶的铁质船舷处，防止其滑动而造成图像抖动；并且磁基座装卸方便，人们可以根据现场情况决定其安放位置。
[0025]基于上述描述可知，本实用新型的船用日盲紫外引航仪可以实现自动跟瞄日盲紫外信号的功能，从而在减少引航人员体力负荷的同时“解放”其注意力，让其无需将注意力时刻放在成像装置的方向调整上，并且有效提高了设备稳像程度，避免图像抖动或成像模糊等问题。
【权利要求】
1.船用日盲紫外引航仪，其特征在于，包括日盲紫外成像装置、跟瞄转台、磁基座和处理装置，所述日盲紫外成像装置固接于跟瞄转台上；所述跟瞄转台固定在磁基座上，并由电机控制跟瞄转台的旋转；所述处理装置分别连接于日盲紫外成像装置和所述电机。
2.根据权利要求1所述的船用日盲紫外引航仪，其特征在于，所述跟瞄转台由垂直旋转机构和水平旋转机构组成，两个旋转机构分别由第一电机和第二电机控制进行自动旋转；所述垂直旋转机构通过第一转轴与水平旋转机构连接，水平旋转机构通过第二转轴与磁基座连接；所述日盲紫外成像装置固接于垂直旋转机构上。
3.根据权利要求2所述的船用日盲紫外引航仪，其特征在于，所述垂直旋转机构的旋转范围为O?90°，水平旋转机构的旋转范围为-90°?90°。
【文档编号】G01C21/00GK203534599SQ201320613895
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】朱曦, 孔夏丽, 李养晶, 李大鹏, 丁健文, 李想, 潘巍松 申请人:江苏五维电子科技有限公司