一种基于日盲紫外定焦成像系统的海上搜寻定向系统的制作方法

本实用新型涉及海上救援技术领域，具体涉及一种基于日盲紫外定焦成像系统的海上搜寻定向系统。

背景技术：

传统搜救手段，有可见光探测和红外检测等光电手段。两种手段存在成像清晰度不够、背景噪声复杂等原因，导致搜救效率低下的问题，待救人员的生命安全无法得到保障。

自然界中，太阳是最强烈的紫外光辐射源。当太阳的紫外光通过大气时，200nm-280nm波段的紫外光被大气中的臭氧层强烈的吸收而难以到达地球表面，从而形成太阳紫外光在近地表面的盲区，人们通常称之为日全盲区，而波长在200nm-280nm之间的紫外光称为日全盲紫外。利用日全盲紫外光，人们设计开发了日全盲紫外信标，成像背景干净、噪声少，但是需要特定的日全盲紫外成像系统。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于日盲紫外定焦成像系统的海上搜寻定向系统，配合日盲紫外光信标使用，成像清晰、背景噪声少，极大地提高了救援效率。

一种基于日盲紫外定焦成像系统的海上搜寻定向系统，包括紫外成像模块和电子模块，电子模块与紫外成像模块相连，所述的紫外成像模块包括紫外镜头、紫外ICCD、紫外滤光器、支撑连接机构和固定套管组成，固定套管固定安装在支撑连接机构上；紫外镜头布置在系统的最前端，与固定套管固定连接；紫外滤光器安装在固定套管内，紫外ICCD安装在固定套管后方，与固定套管固定连接。

进一步的，所述的紫外镜头的中心轴与紫外滤光器和紫外ICCD的中心轴重合。

进一步的，所述的紫外镜头包括镜头外筒、压圈、光学系统、镜片护套、温度补偿圈、镜筒，压圈、光学系统、镜片护套、温度补偿圈依次安装在镜筒内，镜筒安装在镜头外筒内。

进一步的，所述的电子模块包括壳体、电路模块和散热扇，电路模块包括信号处理模块和电源模块，电路模块安装在壳体内部，壳体背面安装散热扇。

进一步的，所述的紫外滤光器采用吸收型紫外滤光器。

进一步的，所述的电路模块包括信号采集控制模块、数据处理模块、数据记录模块、系统电源管理模块，信号采集模块、数据处理模块、数据记录模块均与系统电源管理模块连接，信号采集模块分别与紫外ICCD和数据处理模块连接，信号处理模块与数据记录模块连接。

海上搜寻定向系统以紫外ICCD精确接收紫外信标的日盲紫外信号，具有高精度和杂波干扰抑制能力，其凝视方式使信息的获取具有连续性和实时性，增加了时间灵敏度，增强了识别力、提高了精度，具有信号积分时间可调、抑制空间杂散噪声、消除图像上固定背景噪声的能力，因而系统的信器材比及空间分辨率高；同时，由于没有复杂的光机结构和运动部件，降低了探测器系统的体积和重量、增加了系统的寿命和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型紫外成像模块立体图；

图2为本实用新型紫外成像模块俯视图；

图3为本实用新型紫外成像模块右视图；

图4为紫外镜头爆炸示意图；

图5为紫外滤光器和紫外ICCD结构示意图；

图6为电子模块结构示意图；

图7为光路系统结构示意图；

图8为系统光斑RMS图；

图9为系统的调制函数曲线；

图10为本实用新型工作流程图；

其中：1-紫外镜头；2-支撑连接机构；3-紫外滤光器；4-固定套管；5-紫外ICCD；6-压圈；7-光学系统；8-镜片护套；9-温度补偿圈；10-镜筒；11-镜头外筒；12-电路模块；13-散热扇；14-壳体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

一种基于日盲紫外定焦成像系统的海上搜寻定向系统，如图1至图6所示，包括紫外成像模块和电子模块，电子模块与紫外成像模块相连，紫外成像模块包括紫外镜头1、紫外ICCD 5、紫外滤光器3、支撑连接机构2和固定套管4组成，固定套管4固定安装在支撑连接机构2上，支撑连接机构2通过螺钉固定。

海上搜寻定向系统为非对称结构。紫外镜头1布置在系统的最前端，与固定套管4固定连接；紫外滤光器3安装在固定套管4内，紫外ICCD 5安装在固定套管4后方，与固定套管4固定连接。紫外镜头1的中心轴与紫外滤光器3和紫外ICCD 5的中心轴重合。

紫外ICCD组件采用荧光转换法将紫外光转换成可见光，紫外滤光器3采用吸收型紫外滤光器，具有较高的日盲紫外透过性和非日盲波段的截止性。

紫外镜头1包括镜头外筒11、压圈6、光学系统7、镜片护套8、温度补偿圈9、镜筒10，压圈6、光学系统7、镜片护套8、温度补偿圈9依次安装在镜筒10内，镜筒10安装在镜头外筒11内。

光学系统7采用焦距30mm定焦的设计方案，对应视场范围33°，光学系统7的F/#为3.8，波长范围为240nm～280nm。

如图7至图10所示，整个光学系统7由4组光学镜组所构成，第一镜片的最大口径为23.4mm，光学系镜头结构可控制在60mm左右，光学总长为80mm。系统共包含四组镜片，材料选用紫外波段适用的CAF2和F_SILICA。系统光斑RMS如图8所示，表示光斑大小，光斑越小能量越集中，半径小于15um，如图9所示，MTF在15线对时大于0.4，成像质量较好。

电子模块包括壳体14、电路模块12和散热扇13，电路模块12包括信号采集控制模块、数据处理模块、数据记录模块、系统电源管理模块，所述信号采集控制模块、数据处理模块、数据记录模块、系统电源管理模块均为现有模块，信号采集模块、数据处理模块、数据记录模块均与系统电源管理模块连接，信号采集模块分别与紫外ICCD和数据处理模块连接，信号处理模块与数据记录模块连接。电路模块12安装在壳体14内部，壳体14贴有导热贴纸，背面安装散热片和散热扇13，用于散热。

海上搜寻定向系统把特定波长的紫外辐射光子图像经光学滤波和光电转换后形成光电图像，若目标出现在视场内，则以一点源形式显示在图像上。然后通过像点在图像上的位置与焦距进行计算，可将目标的相对像面中心的角度偏差以数据形式输出。系统工作流程如图10所示。

紫外成像传感器是本系统的核心，它决定了系统探测能量等主要指标，用于紫外点源探测的图像数字化组件应有两个主要特点：

（1）灵敏度高，噪声低，能进行光子信号检测；

（2）对穿过大气层到达地球表面的太阳光不灵敏。

通过紫外镜头1汇聚入射光，再通过ICCD利用光子计数成像探测方式，探测灵敏度高，可对极微弱信号进行探测；系统工作于日盲紫外区，避开了最强的自然光源例如太阳造成的复杂背景，减轻了信息处理负担。

日盲紫外成像模块把特定波长的紫外辐射光子图像经光学滤波和光电转换后形成光电图像，若目标出现在视场内，则以一点源形式显示在图像上。日盲紫外搜救系统对输入的信号进行光学畸变校正、空域滤波、频域滤波、时域处理等相关解算处理，光学畸变校正、空域滤波、频域滤波、时域处理等方法均为现有方法。

海上搜寻定向系统以紫外ICCD精确接收紫外信标的日盲紫外信号，具有高精度和杂波干扰抑制能力，其凝视方式使信息的获取具有连续性和实时性，增加了时间灵敏度，增强了识别力、提高了精度，具有信号积分时间可调、抑制空间杂散噪声、消除图像上固定背景噪声的能力，因而系统的信器材比及空间分辨率高；同时，由于没有复杂的光机结构和运动部件，降低了探测器系统的体积和重量、增加了系统的寿命和可靠性。