一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于航空侦察与监视技术领域，涉及一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统。
【背景技术】
[0002]航空监视与侦查成像主要用于军事、经济和政治情报信息的获取，随着高空无人机、平流层飞艇等侦查平台的快速发展，高空监视侦察技术也得到迅速发展，对航空侦察与监视相机的视场角要求越来越大，分辨率要求越来越高，并且具备远距离(50km以上)目标的跟踪监视功能。目前对于高空侦察及监视成像，通常的解决方法是采用物方扫描机构加上长焦距光学系统配合大面阵或者长线阵探测器的方式来实现大视场、高分辨率图像的获取。如美国的DBllO相机、全球鹰相机以及英国的F-9120相机均采用了物方扫描机构加长焦距光学系统配合大面阵或长线阵探测器的成像方式，其中物方扫描机构均采用的是两轴两框架的结构形式，在实现大视场扫描成像的同时实现相机稳像及像移补偿功能。上述报道的高空广域侦察监视相机所采用的成像方法在高空大视场高分辨率侦察方面具有较强的优势，但对目标的定点监视与跟踪功能方面存在较大不足。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型解决的技术问题:克服现有技术的不足，提出一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统，该系统不仅可以实现大视场扫描成像、还可以实现小视场定点监视与跟踪功能，同时提高高空广域侦察监视相机的定点监视能力和监视跟踪精度。
[0004]本实用新型的技术方案:一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统，从物方到像方包括物方扫描机构、镜头、像方扫描机构及长线阵焦平面组件；
[0005]所述的物方扫描机构包括物方扫描反射镜、控制扫描方向的位角伺服系统、控制俯角方向的俯角伺服系统；物方扫描机构放置于镜头的前方，物方扫描反射镜与镜头光轴成一定角度，位角伺服系统控制物方扫描反射镜使镜头在垂直于航线方向上实现全景扫描成像；位角伺服系统和俯角伺服系统控制物方扫描反射镜的扫描方向和俯角方向，实现主动稳像及像移补偿；
[0006]所述的像方扫描机构包括像方扫描反射镜、控制扫描方向的位角伺服系统以及控制俯角方向的俯角伺服系统；像方扫描机构放置于长线阵焦平面组件的前方，像方扫描反射镜与镜头光轴成一定的夹角，位角伺服系统控制像方扫描反射镜实现在整个光学系统视场角范围内的扫描成像。
[0007]所述的位角伺服系统包括扫描驱动力矩电机、扫描陀螺、扫描角度传感器和扫描伺服驱动电路；所述的俯角伺服系统包括俯角力矩电机、俯角陀螺、俯角陀螺电路、俯角角度传感器和俯角伺服驱动电路。
[0008]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、本实用新型物方扫描机构可以实现高空大视场扫描侦察成像，像方扫描机构可以实现小视场监视与跟踪成像；
[0010]2、本实用新型两组扫描机构匹配工作可以实现大视场工作模式下的目标搜索功能，小视场模式下的监视与跟踪功能；
[0011]3、本实用新型采用物方扫描和像方扫描结合的双扫描方法能够提高高空航空相机的侦查效率；
[0012]4、本实用新型通过物方扫描机构或像方扫描机构可以实现航空相机像移补偿功能及稳像功能。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0015]本实用新型针对长线阵TDI全景扫描相机，如图1所示，一种采用双扫描机构实现高空广域侦察监视成像方法从物方到像方依次由物方扫描机构1、镜头2、像方扫描机构3及长线阵焦平面组件4构成。物方扫描机构I由物方扫描反射镜、控制扫描方向的位角伺服系统、控制俯角方向的俯角伺服系统构成。位角伺服系统包括扫描驱动力矩电机、扫描陀螺、扫描角度传感器和扫描伺服驱动电路，俯角伺服系统包括俯角力矩电机、俯角陀螺、俯角陀螺电路、俯角角度传感器和俯角伺服驱动电路。物方扫描机构I放置于镜头2的前方，物方扫描反射镜与镜头光轴成一定角度，物方扫描反射镜由扫描伺服系统控制用于实现大视场扫描成像即物方扫描模式，可以使光学镜头在垂直于航线方向上实现最大从-90° (水平向左)至+90° (水平向右)范围内的全景扫描成像，因此可以根据侦察距离需要，选择合适的扫描成像角度范围。物方扫描机构I中的物方扫描反射镜还可以通过扫描伺服系统和俯角伺服系统稳定反射镜的扫描方向和俯角方向实现相机的主动稳像功能及像移补偿功能。
[0016]像方扫描机构3由像方扫描反射镜、控制扫描方向的扫描伺服系统以及控制俯角方向的俯角伺服系统构成。像方扫描机构3放置于长线阵焦平面组件4的前方，像方扫描反射镜与镜头光轴成一定的夹角，像方扫描反射镜通过扫描伺服系统控制实现在整个光学系统视场角范围内的扫描成像，例如，光学系统的视场角为3° X3°，TDI探测器的线阵方向视场角为3°，像方扫描反射镜通过扫描伺服系统控制实现像方扫描即像方扫描模式，通过像方扫描可以实现3° X3°视场角的类似画幅方式成像，由于像方扫描机构的负载仅仅是一片反射镜，其体积小，重量轻，可以实现几赫兹至几十赫兹的扫描成像，能够进行定点监视与目标跟踪，且具有较高的目标监视与跟踪精度。像方扫描机构3也可实现相机的像移补偿功能及稳像功能。
[0017]因此通过物方扫描机构与像方扫描机构相结合，可以实现高空远距离侦查相机在大视场工作模式下的目标搜索功能，小视场模式下的定点监视及跟踪功能。
[0018]本实用新型未详细阐述部分属于本领域公知技术。
【主权项】
1.一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统，其特征在于:从物方到像方包括物方扫描机构(I)、镜头(2)、像方扫描机构(3)及长线阵焦平面组件(4)； 所述的物方扫描机构(I)包括物方扫描反射镜、控制扫描方向的位角伺服系统、控制俯角方向的俯角伺服系统；物方扫描机构(I)放置于镜头(2)的前方，物方扫描反射镜与镜头(2)光轴成一定角度，位角伺服系统控制物方扫描反射镜使镜头(2)在垂直于航线方向上实现全景扫描成像；位角伺服系统和俯角伺服系统控制物方扫描反射镜的扫描方向和俯角方向，实现主动稳像及像移补偿； 所述的像方扫描机构(3)包括像方扫描反射镜、控制扫描方向的位角伺服系统以及控制俯角方向的俯角伺服系统；像方扫描机构(3)放置于长线阵焦平面组件(4)的前方，像方扫描反射镜与镜头(2)光轴成一定的夹角，位角伺服系统控制像方扫描反射镜实现在整个光学系统视场角范围内的扫描成像。
2.根据权利要求1所述的一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统，其特征在于:所述的位角伺服系统包括扫描驱动力矩电机、扫描陀螺、扫描角度传感器和扫描伺服驱动电路；所述的俯角伺服系统包括俯角力矩电机、俯角陀螺、俯角陀螺电路、俯角角度传感器和俯角伺服驱动电路。
【专利摘要】一种采用双扫描机构实现高空远距离侦察监视成像系统，该系统从物方到像方包括物方扫描机构、镜头、像方扫描机构及长线阵焦平面组件，物方扫描机构与像方扫描机构与镜头光轴分别成一定的扫描角。本实用新型采用物方扫描和像方扫描相结合的方式，不仅可以实现大视场工作模式下的目标搜索功能，还可实现小视场模式下的定点监视与跟踪功能，解决了目前广域侦察相机在定点监视与跟踪功能方面的不足。
【IPC分类】H04N7-18, H04N5-225
【公开号】CN204539333
【申请号】CN201520158524
【发明人】曹桂丽, 李福东, 林招荣, 陈付幸, 安超, 王哲, 陈凌军, 张绪国, 葛婧菁, 毛克峰, 宋立国
【申请人】北京空间机电研究所
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月19日