新型多功能非制冷型手持红外观测仪和观测方法与流程

本发明涉及一种非制冷型手持红外观测仪和观测方法，尤其是一种涉及可见光电视成像、红外热成像、激光测距技术领域的新型多功能非制冷型手持红外观测仪和观测方法。

背景技术：

新型多功能非制冷型手持观测仪用于夜间或不良天候下观察敌情、地形、目标、射击效果等，也可作为全军通用器材使用。该产品集红外侦察仪、可见光、激光测距机、北斗定位、电子罗盘、存储模块于一体，具有昼夜远距离侦察、获取操作人员本地位置地理坐标及目标方位角及距离信息，提高昼夜观察能力，掌握作战方位，争取作战主动权，为战斗人员控制战场提供直接支援。随着科学技术的进步，现役红外观测仪已不能满足智能化、信息化和现代化部队的使用要求，具体表现在如下几个方面：

一、作为常规的随身携带型设备，需要体积小巧、轻便。而现有的非制冷手持观测仪体积、重量较大，受成像器件影响作用距离近、整机功耗大连续工作时间较短，价格昂贵，人机操作复杂，无法满足复杂战场环境下的使用要求，

二、小型化、集成化程度愈来愈高，将红外探测器、可见光探测器、激光测距、北斗定位、oled等图像处理、电源管理、控制通信、图像驱动等集成在一块pvc板上，避免了传统分离式冗余式设计。

三、现役红外侦测仪红外热成像采用面阵384×288，像元尺寸17微米非制冷多晶硅焦平面探测器，探测能力弱，无法满足在较小温差范围内对目标清晰识别，影响部队实战效果。在当今强化夜战能力的背景下，对红外热成像需求愈演愈烈，所以设计一款小型化、作用距离远、集成化的红外热成像观测仪具有一定的必要性。

四、激光测距采用固体激光器，有激光发射和激光接收装置组成，通过发射和接收的激光相位差计算被测量目标的距离，现役装备的激光测距模块体积及功耗较大，且波长为非人眼安全波段，安全性差。

五、红外热成像虽能昼夜通用，但昼间效果不及可见光电视成像，主要表现在观测图像为黑白图像，色调单一，不符合人眼观察习惯。

六、产品功能单一，不符合现代侦察设备信息化、智能化的需求。

七、图像处理算法简单，在不同场景条件下使用时，图像清晰度影响较大。

基于申请人于2019年2月15日的技术交底书和背景技术中现有的技术问题、技术特征和技术效果，做出本发明的申请技术方案。

技术实现要素：

本发明的客体是一种新型多功能非制冷型手持红外观测仪，

本发明的客体是一种新型多功能非制冷型手持红外观测方法。

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种新型多功能非制冷型手持红外观测仪和观测方法，因此实现了对目标的多元化观察。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种新型多功能非制冷型手持红外观测仪，包含有具有成像装置的红外观测仪本体、设置为与成像装置连接并且用于拾取目标的地理位置的目标定位装置。

由于设计了红外观测仪本体和目标定位装置，通过目标定位装置，实现了对目标的地理位置的确定，通过红外观测仪本体，实现了对目标的观察，因此实现了对目标的多元化观察。

本发明设计了，按照对目标的地理位置的图像确定的方式把红外观测仪本体和目标定位装置相互连接。

本发明设计了，红外观测仪本体设置为还包含有供电装置和显示装置。

本发明设计了，供电装置分别设置为与成像装置的电源端口部、显示装置的电源端口部和目标定位装置的电源端口部连接并且目标定位装置的输出端口部设置为与成像装置的输入端口部连接，成像装置的输出端口部设置为与显示装置的输入端口部连接。

本发明设计了，供电装置设置为电压为7.4-8.4v的电池组，供电装置设置为包含有电池v1、电容c1和电容c2并且电池v1的其中一个接口设置为-vin，电池v1的其中另一个接口分别设置为与电容c1的其中一个接口和电容c2的其中一个接口连接，电容c2的其中另一个接口设置为-out并且电容c1的其中另一个接口和电容c2的其中另一个接口分别设置为与电池v1的其中一个接口连接。

本发明设计了，成像装置设置为包含有红外光学系统、非制冷型探测器、处理电路和可见光相机并且红外光学系统设置为与非制冷型探测器和可见光相机相对应分布，非制冷型探测器的输出端口部设置为与处理电路连接。

本发明设计了，红外光学系统设置为包含有第一红外镜头、第二红外镜头和第三红外镜头并且第三红外镜头设置为最后端物镜，第一红外镜头设置为最前端物镜并且第二红外镜头设置在第一红外镜头和第三红外镜头之间，第三红外镜头设置在非制冷型探测器和可见光相机的前端端面部并且第一红外镜头、第二红外镜头和第三红外镜头分别设置为宽波段8-14微米消像差的非球面透镜，第一红外镜头的孔径设置为60.8mm并且第二红外镜头的孔径设置为45.4mm，第三红外镜头的孔径设置为34.2mm并且第一红外镜头的孔径、第二红外镜头的孔径和第三红外镜头的孔径设置为按照等比例分布，第一红外镜头、第二红外镜头和第三红外镜头系统焦距为73mm并且水平视场分别设置为6°，垂直视场设置为4.5°。

本发明设计了，非制冷型探测器设置为非制冷氧化矾焦平面探测器并且非制冷型探测器的面阵设置为640×512，非制冷型探测器的像元尺寸设置为12微米并且非制冷型探测器的响应波段设置为8微米至14微米，非制冷型探测器的功耗设置为1w并且非制冷型探测器的靶面尺寸设置为7.68×6.144mm。

本发明设计了，处理电路设置为包含有信息处理接口板、探测器接口板、a/d信号及成像处理器、电源接口及电机控制接口板、按键输入盘、arm处理器、储存器和视频编码器并且有信息处理接口板、探测器接口板、a/d信号及成像处理器、电源接口及电机控制接口板和按键输入盘设置为组成信号处理电路，arm处理器、储存器和视频编码器设置为组成图像处理电路，并且信号处理电路的输出接口设置为与图像处理电路的输入接口连接，信号处理电路的输入接口分别设置为与非制冷型探测器、激光测距机、电子罗盘和定位模块连接，图像处理电路的输出接口设置为与显示装置连接，

信息处理接口板分别设置为与激光测距机的输出接口、电子罗盘的输出接口和定位模块的输出接口连接并且探测器接口板设置为与非制冷型探测器的输出接口连接，视频编码器的输出接口设置为与显示装置连接，

信息处理接口板设置为按照串口互联的方式与a/d信号及成像处理器的输入接口连接并且探测器接口板设置为按照其中一路的模拟红外信号与与a/d信号及成像处理器的输入接口连接，探测器接口板设置为按照其中另一路的控制信号与与a/d信号及成像处理器的输出接口连接，电源接口及电机控制接口板设置为按照其中一路的8.5v及5v电源与与a/d信号及成像处理器的输入接口连接，电源接口及电机控制接口板设置为按照其中另一路的控制信号与与a/d信号及成像处理器的相互连接，按键输入盘设置为与电源接口及电机控制接口板的输入接口连接，a/d信号及成像处理器的rs232串口控制接口设置为对外接口5，arm处理器的输入接口设置为按照pal的方式与a/d信号及成像处理器的输出接口连接，arm处理器设置为与储存器相互连接，arm处理器的输出接口设置为与视频编码器的输入接口连接，

储存器设置为包括对视频处理后的数据进行h.265压缩的存储处理单元和对h.265压缩的数据进行储存的存储芯片，储存器的存储处理单元存储容量设置为不小于录像画幅不低于可见光模块像素数并且帧频不小于25hz的2havi格式视频和10000幅bmp照片，

按键输入盘设置为包含有电源开关控制按钮、图像对比度调节按钮、亮度调节按钮、调焦按钮、图像极性转换按钮、自检按钮、图像和视频存储按钮、回放和删除按钮、欠压指示按钮、电池反接保护按钮、意外断点信息按钮和状态备份按钮，

对外接口5设置为具有通过手持式战术情报终端进行上报和信息传输格式，

本发明设计了，a/d信号及成像处理器设置为包含有运算块t、运算块n3、电容c18、电容c19、电感l2、电感l3、电阻r10、电容c21、电容c22、电容c23、电容c24、电容c26、电阻r16、电阻r21、电阻r28、电阻r29、电容c30、电容c32、三极管v3、电阻r30、发光二极管hl1、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c16、电容c17、电容c20、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电容c25、电阻r15、电阻r19、电阻r20、电阻r26、电阻r27、电容c29、电容c28、电容c31、电阻r17、电阻r18、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电容c27，运算块t设置有接口7、接口10、接口27、接口30、接口3、接口5、接口32、接口34、接口48、接口47、接口28、接口31、接口33、接口4、接口6、接口9、接口1、接口38、接口36、接口44、接口11、接口12、接口13、接口49、接口45、接口14、接口35、接口29、接口8、接口2、接口15、接口17、接口37、接口20、接口21、接口22、接口23、接口24、接口18、接口19、接口46、接口16、接口25、接口26、接口42、接口43、接口41、接口40、接口39、接口7、接口10、接口27和接口30设置为相互连接并且接口7、接口10、接口27和接口30分别设置为与电容c18的其中一个接口、电容c19的其中一个接口和+3.3cvd连接，接口3、接口5、接口32和接口34设置为相互连接并且接口3、接口5、接口32和接口34分别设置为与电容c18的其中另一个接口、电容c19的其中另一个接口和接口gnd连接,接口28、接口31和接口33分别设置为与电感l2的其中一个接口连接并且电感l2的其中另一个接口分别设置为与接口47、电容c21的其中一个接口、电容c22的其中一个接口和电阻r10的其中一个接口连接，电阻r10的其中另一个接口、接口48、电容c23的其中另一个接口和接口tec+设置为相互连接，接口4、接口6和接口9分别设置为与电感l3的其中一个接口连接并且电感l3的其中另一个接口分别设置为与接口1、电容c24的其中一个接口、电容c22的其中另一个接口、电容c23的其中另一个接口和接口tec-连接，电容c21的其中另一个接口、电容c24的其中另一个接口和接口gnd设置为相互连接，接口38设置为与电容c26的其中一个接口连接并且电容c26的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，接口36设置为与电阻r16的其中一个接口连接并且电阻r16的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，接口44设置为与电阻r21的其中另一个接口和接口+3.3cva连接并且接口11分别设置为与电阻r21的其中一个接口、三极管v3的c极和电容c30的其中一个接口连接，电容c30的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，三极管v3的b极分别设置为与电容c32的其中一个接口和电阻r28的其中一个接口连接并且三极管v3的e极分别设置为与接口gnd、电容c32的其中另一个接口和电阻r29的其中一个接口连接，电阻r28的其中另一个接口和电阻r29的其中另一个接口分别设置为与接口c-shd连接，接口12和接口13分别设置为与电阻r30的其中一个接口连接，电阻r30的其中另一个接口设置为与发光二极管hl1的负极连接并且发光二极管hl1的正极设置为与接口+3.3cva连接，接口49设置为与接口gnd连接，接口45和接口14分别设置为与电容c16的其中一个接口和电容c17的其中一个接口连接并且电容c16的其中另一个接口设置为与电阻r7的其中一个接口连接，电阻r7的其中另一个接口分别设置为与电容c17的其中另一个接口、电容c20的其中一个接口、电阻r8的其中一个接口和接口15连接并且电容c20的其中另一个接口设置为与电阻r9的其中一个接口连接，电阻r8的其中另一个接口、电阻r9的其中另一个接口和接口17设置为相互连接，接口20设置为与接口tp1连接并且接口21设置为与接口tp2连接，接口22设置为与电阻r11的其中一个接口连接并且电阻r11的其中另一个接口设置为与接口vtemp-buf连接，接口23和接口24分别设置为与电阻r13的其中一个接口连接并且电阻r13的其中另一个接口分别设置为与电阻r12的其中一个接口、电容c25的其中一个接口和电阻r14的其中一个接口连接，电阻r12的其中另一个接口、电容c25的其中另一个接口和接口gnd设置为相互连接并且电阻r14的其中另一个接口设置为与接口18连接，接口16、接口25、接口26、接口42、接口43和接口gnd设置为相互连接并且接口19设置为与电阻r15的其中一个接口连接，接口46分别设置为与电阻r19的其中一个接口、电阻r20的其中一个接口和电容c29的其中一个接口连接并且电阻r15的其中另一个接口分别设置为与电容c31的其中一个接口、电阻r18的其中一个接口、电阻r22的其中一个接口和电阻r24的其中一个接口连接，电容c31的其中另一个接口设置为与电阻r24的其中另一个接口连接、电阻r23的其中一个接口、电容c28的其中一个接口、电容c29的其中另一个接口、电阻r26的其中另一个接口、电阻r27的其中另一个接口和接口gnd连接，电阻r18的其中另一个接口设置为与电阻r17的其中一个接口、电容c28的其中另一个接口和+1.25cva连接，电阻r19的其中另一个接口设置为与电阻r26的其中一个接口和接口41连接，电阻r20的其中另一个接口设置为与电阻r27的其中一个接口、接口40和接口39连接，运算块n3的接口8设置为与电阻r17的其中另一个接口连接，运算块n3的接口7设置为与电阻r22的其中另一个接口连接，运算块n3的接口6设置为与电阻r23的其中另一个接口连接，运算块n3的接口5、运算块n3的接口9和接口gnd设置为相互连接，运算块n3的接口1分别设置为与电容c27的其中一个接口和+3.3cva连接并且电容c27的其中另一个接口设置为与接口gnd设置为连接，运算块n3的接口4设置为与电阻r25的其中一个接口连接并且电阻r25的其中另一个接口设置为与+3.3cva连接，运算块n3的接口2设置为与接口i2c_sdl连接，运算块n3的接口3设置为与接口i2c_sda连接，运算块n3的接口8设置为h端口并且运算块n3的接口7设置为w端口，运算块n3的接口6设置为l端口并且运算块n3的接口5设置为gnd端口,运算块n3的接口9设置为ep端口并且运算块n3的接口1设置为vdd端口，运算块n3的接口2设置为scl端口并且运算块n3的接口3设置为sda端口，运算块n3的接口4设置为ep端口，运算块t的接口7设置为pvddo端口，运算块t的接口10设置为pvdd1端口，运算块t的接口27设置为pvdd2端口，运算块t的接口30设置为pvdd3端口，运算块t的接口3设置为pgndo端口，运算块t的接口5设置为pgnd1端口，运算块t的接口32设置为pgnd2端口，运算块t的接口34设置为pgnd3端口，运算块t的接口48设置为os1端口，运算块t的接口47设置为cs端口，运算块t的接口28设置为lx1-o端口，运算块t的接口31设置为lx1-1端口,运算块t的接口33设置为lx1-2端口,运算块t的接口4设置为lx2-0端口,运算块t的接口6设置为lx2-1端口,运算块t的接口9设置为lx2-2端口,运算块t的接口1设置为os2端口,运算块t的接口38设置为comp端口,运算块t的接口36设置为freq端口,运算块t的接口44设置为vdd端口,运算块t的接口11设置为0shdn端口,运算块t的接口12设置为ooto端口,运算块t的接口13设置为outo端口,运算块t的接口49设置为pad端口,运算块t的接口45设置为ctl1端口,运算块t的接口14设置为intout端口,运算块t的接口35设置为nc3端口,运算块t的接口29设置为nc2端口,运算块t的接口8设置为nc1端口,运算块t的接口2设置为nc0端口,运算块t的接口15设置为int-端口,运算块t的接口17设置为difout端口,运算块t的接口37设置为itec端口,运算块t的接口20设置为bfb-端口,运算块t的接口21设置为bfb+端口,运算块t的接口22设置为ain+端口,运算块t的接口23设置为ain-端口,运算块t的接口24设置为aout端口,运算块t的接口18设置为fb-端口,运算块t的接口19设置为fb+端口,运算块t的接口46设置为ref端口,运算块t的接口16设置为gndo端口,运算块t的接口25设置为gnd1端口,运算块t的接口26设置为gnd2端口,运算块t的接口42设置为gnd3端口,运算块t的接口43设置为gnd4端口,运算块t的接口41设置为maxv端口,运算块t的接口40设置为maxin端口,运算块t的接口39设置为maxip端口。

本发明设计了，可见光相机设置为具有连续电子变倍和局部电子变倍的可见光成像模块，可见光相机的变倍范围设置为1.0倍-4.0倍，可见光相机的步距设置为不大于0.1倍。

本发明设计了，显示装置设置为包含有oled显示器和目镜组并且oled显示器设置为与成像装置连接，目镜组设置在oled显示器上，oled显示器设置为具有定位信息叠加采用直接叠加在图像上的方式、右下角显示目标方位信息、右上角信息为目标的位置和距离信息的0.6英寸微型oled显示器并且oled显示器的分辨率设置为1280×1024，目镜组设置为四组五元光学系统并且目镜组的出瞳直径设置为ф9mm，目镜组的出瞳距离设置为20mm，设置在目镜组的眼罩设置为具有顶压眼罩内部遮光橡胶自动打开和自动关闭的眼罩。

本发明设计了，自动关闭的眼罩设置为包含有眼罩81、挡片82和触发开关83并且挡片82设置在眼罩81中，在挡片82与眼罩81之间设置有触发开关83。

本发明设计了，目标定位装置设置为包含有激光测距机、电子罗盘和定位模块并且激光测距机、电子罗盘和定位模块分别设置为与成像装置连接。

本发明设计了，激光测距机设置为具有激光器、激光电源、接收器、逻辑组件、光学系统的激光测距机并且激光器设置为饵玻璃激光发射装置，激光器设置为具有对中型车辆测程可达六公里的人眼安全波段，激光器的波长设置为1550nm，激光器的精度设置为2m，激光器的准确度设置为98%，激光器的重复频率设置为0.5h。

本发明设计了，电子罗盘设置为型号为tcm6的电子罗盘，电子罗盘的航向信息范围设置为360°，电子罗盘的倾斜信息范围设置为俯仰：±90°、横滚：±180°、俯仰精度：0.2°和横滚精度：0.2°。

本发明设计了，定位模块设置为型号为um220-ⅲ的北斗定位模块,定位模块的首次定位时间设置为冷启动30s、热启动1s，定位模块的定位精度设置为2mcep，定位模块的灵敏度设置为跟踪-160dbm、捕获-145dbm。

本发明设计了，成像装置、供电装置和显示装置与目标定位装置设置为按照位置信号输入的方式分布，激光测距机的输出接口、电子罗盘的输出接口和定位模块的输出接口分别设置为与信息处理接口板连接，视频编码器设置为与显示装置的oled显示器连接。

本发明设计了，还包含有壳体并且成像装置、供电装置、显示装置和目标定位装置设置在壳体中，壳体设置为由型号为az31b的镁铝合金薄壳体。

本发明设计了，一种新型多功能非制冷型手持红外观测方法，其步骤是：

开启供电装置，对成像装置、显示装置和目标定位装置提供电源，在对目标进行观察时，通过第一红外镜头、第二红外镜头和第三红外镜头拾取目标的光学信号，目标的光学信号通过可见光相机12形成图片，

目标的光学信号投射在非制冷型探测器上，形成目标的形状电学信号，通过非均匀性校正方法对目标的形状电学信号进行修正，目标的形状电学信号通过探测器接口板输入到a/d信号及成像处理器中，通过激光测距机、电子罗盘和定位模块按照计算通过两点间距离和航向角并且由本地坐标位置计算得到目标的位置从而拾取目标的位置电学信号，目标的位置电学信号通过信息处理接口板输入到a/d信号及成像处理器中，目标的形状电学信号和目标的位置电学信号通过a/d信号及成像处理器和arm处理器处理得到目标的位置图像信号，目标的位置图像信号储存在储存器中，目标的位置图像信号通过视频编码器在显示装置的oled显示器上进行成像，通过显示装置的目镜组进行观察。

本发明设计了，非均匀性校正方法设置为为两点校正法，即yij=gijxij+oij，其中偏移量o的获取多采用增加快门机构进行实时采集的方式获取。

本发明设计了，目标的位置的计算方法：计算通过两点间距离和航向角，由本地坐标位置计算得到目标点的位置，可以通过本机上的北斗、电子罗盘和激光测距设备，获得本地的经纬度、航向，目标到操作人员的距离、及目标的方位角，

假设本地纬度为srclat，本地经度为srclon，目标物到本地的距离为destdist，目标物的方位角为destangle，目标物纬度为destlat，目标物经度为destlon。其中srclat、srclon、destangle、destlat和destlon的单位均为度，destdist的单位为千米。

先进行单位转换，将单位为度的数据全部转换为弧度

srclat=srclat×pi/180;

srclon=srclon×pi/180;

destangle=destangle×pi/180;

计算目标物的经纬度，单位为弧度

angulardistance=destdist/6371.0;

destlat=asin(sin(srclat)×cos(angulardistance)+cos(srclat)×sin(angulardistance)×cos(destangle));

destlon=srclon+atan2(sin(angulardistance)×sin(destangle),cos(srclat)×cos(angulardistance)–sin(srclat)×sin(angulardistance)×cos(destangle));

转换目标物经纬度数据的单位为度

destlat=destlat×180/pi;

destlon=destlon×180/pi。

本发明设计了，其步骤是：

1、红外成像模块：

1）红外探测器：本方案产品采用国产非制冷氧化矾焦平面红外探测器，产品性能稳定，成本低，可批量供应，是目前新型国产性能最高的探测器。红外探测器分辨率640×512，像元尺寸12微米，netd不大于30mk，

2）红外机芯组件：红外信号处理电路、电源转换电路、快门电机驱动电路等部分组成。机芯的电路设计具有以下的特点及功能：具有高精度、低噪声的模拟信号处理能力，机芯灵敏度高；采用了先进的fpga等高性能器件作为处理平台；体积小、重量轻；一体化、高集成度设计，便于安装、维护，抗冲击振动能力强；可在-40℃～+60℃环境下长期稳定工作。

a）非均匀性校正：红外焦平面阵列受均匀入射辐射式，视频输出幅度应完全一样，实际上，由于制作材料的缺陷、掺杂的非均匀性以及生产工艺过程控制的不稳定等，造成了红外焦平面阵列的不同像元在同一均匀入射辐射下，其视频输出信号幅度不同，形成了红外焦平面的非均匀性。非均匀性校正常用方法为两点校正法，即yij=gijxij+oij。而偏移量o的获取多采用增加快门机构进行实时采集的方式获取。而快门机构需要快门电机进行驱动。本系统采用了快门非均匀性校正技术，该方法改变以往利用探测器温控系统进行探测器非均匀性校正的方法，采用了快门片做为均匀面进行补偿，简化了硬件结构，降低了功耗，

非均匀性校正算法根据实时场景和预存本底进行实时本底计算，并将计算的本底用于探测器非均匀性校正，

b）自动调光

采用一种保证图像细节损失最小的灰度映射算法进行自动亮度对比度调节，系统可以自动调节图像亮度、对比度，在任何天气、季节、场景下都保证得到最佳人眼观察效果，从而能够给使用者一个适宜的视觉感知；并且通过亮度、对比度的滤波，有效地避免了场景中出现过亮的物体即如视场中同时出现天空和地面目标造成图像整体过亮而将观测目标淹没情况，

c）图像增强：目标场景温度对比度较低时，造成红外图像边缘模糊不清，目标难以分辨，系统采用先进有效的图像增强算法解决了因目标与场景温差较小，造成红外图像边缘模糊不清，目标难以分辨的问题。同时能够依据不同的使用环境选用不同的图像增强模板，提高对目标的识别能力，如图4-7所示。本图像增强算法采用空间域的方式增强图像边界，

3）红外镜头：红外镜头光学系统透射式定焦无热化红外光学系统。系统口径大、f数小，成像质量好、结构简单（3片透镜）。20℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.55；-45℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.5；60℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.5，

2、可见光成像模块

a）可见光探测器

可见光探测器为低照度固定成像器件，采用1/2英寸mccd-p2051探测器，靶面长宽比例4:3，输出分辨率1440×1080，像元尺寸3微米，动态范围80db，

b）可见光镜头

可见光镜头为5组6元光学系统，焦距为70mm，视场3°×2.2°（左右×垂直），全视场相对畸变不大于-1.5%，f数为4，

3、双目显示模块

a）显示器

显示器采用0.61英寸显示屏，分辨率1280×1024，像元尺寸9.3μm×9.3μm，其长宽比例为5:4，

b）目镜

目镜为四组五元光学系统，f′为25mm，全视场相对畸变为+2%，出瞳直径9mm，出瞳距离20mm，满足gjb369a双目瞳距范围54～72mm的要求，目镜视度调节范围-5sd～+5sd，

c）眼罩

目镜后端安装眼罩，防止夜间观测漏光，

4、激光测距机

激光测距系统，能够对目标进行精确测距。激光测距系统由激光二极管对准目标发射激光脉冲,经目标反射后激光向各方向散射,部分散射光返回到传感器接收器，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而得出测量距离。本设计采用的激光测距发射系统为饵玻璃激光器，激光器波长为人眼安全（1550nm），体积小重量轻，测量范围可达到六公里，测距精度小于2米，精度高、作用距离远，

5、定位模块

1）北斗定位:采用北斗定位模块(um220-ⅲ),参数：首次定位时间：冷启动32s，热启动1s；定位精度：2.5mcep；速度精度：0.2m/s；灵敏度：跟踪-160dbm，捕获-145dbm；工作电压：2.7v～3.3v，

2）电子罗盘：电子罗盘通过三轴磁力测量磁场的强度来测量角度，得到设备的三维姿态信息。而测量的航向角为地磁场角度，设备可以通过按键控制，将wcs-84标准的磁偏角输入到设备中，进行正北校正。为了消除固定磁场对电子罗盘精度造成的影响，设置有硬铁补偿功能，通过硬铁补偿操作，消除固定磁场对罗盘精度的影响。本方案选用电子罗盘tcm6，参数：航向信息范围：360°；倾斜信息范围：俯仰：±90°，横滚：±180°；俯仰精度：0.2°，横滚精度：0.2°，

目标定位技术，即通过产品所在位置的方向角，方位和激光测距机测量的距离，计算得到目标点的方位坐标，参数及算法的确定如下：

a）航向角的确定

通过电子罗盘测量得到的角度为以地磁北极为零点的角度，即通常所说的地磁北极，计算定位坐标所用的角度正北角度，即由地磁角度和磁偏角的差值得到。由wgs-84标准可以得到产品所在位置的磁偏角，通过正北校正操作对测量的角度进行正北校正，

b）定位坐标的确定

地球是一个近似圆球体的扁球体，两者差异极小，所以在计算是可以把地球看作圆球体，椭球体可以由半长轴和半短轴确定，

由于测量的基准不同，产生了许多不同的参考椭球体。最精确和使用最广泛的模型是wgs-84，它的半长轴为6378千米，半短轴为6357千米。在计算中，我们把地球看作半径为6371千米的圆球，即半长轴和半短轴的均值，

假定已知大圆路径的起点和终点及北极点，{a，b，c}是它们之间的弧线，特别的b是一个大圆路径，同时{a，b，c}是弧线之间的夹角，如果{a，b，c}表示角距(angularseparation)，那么对于球面上的大圆圆弧，存在球面三角的数学公式，

根据以上的推理和公式，我们就可以计算通过两点间距离和航向角，由本地坐标位置计算得到目标点的位置，

在该观测仪中，可以通过本机上的北斗、电子罗盘和激光测距设备，获得本地的经纬度、航向，目标到单兵的距离、及目标的方位角。假设本地纬度为srclat，本地经度为srclon，目标物到本地的距离为destdist，目标物的方位角为destangle，目标物纬度为destlat，目标物经度为destlon。其中srclat、srclon、destangle、destlat和destlon的单位均为度，destdist的单位为千米。

先进行单位转换，将单位为度的数据全部转换为弧度

srclat=srclat*pi/180;

srclon=srclon*pi/180;

destangle=destangle*pi/180;

计算目标物的经纬度，单位为弧度

angulardistance=destdist/6371.0;

destlat=asin(sin(srclat)*cos(angulardistance)+cos(srclat)*sin(angulardistance)*cos(destangle));

destlon=srclon+atan2(sin(angulardistance)*sin(destangle),cos(srclat)*cos(angulardistance)–sin(srclat)*sin(angulardistance)*cos(destangle));

转换目标物经纬度数据的单位为度

destlat=destlat*180/pi;

destlon=destlon*180/pi。

本发明的技术效果在于：结构主要由外壳、内部机芯固定支架、定位模块固定结构件、电池仓、红外镜头、可见光模块、激光测距模块等组成，系统采用新型机械合金加工材料，保证系统重量轻、坚固、耐用。对关键核心部件采用一次加工成型技术，确保系统定位与装校精度。注重结构件环境性能，保证整机结构能够适应战技指标中的环境试验要求，外形设计合理，体积小巧，适合大多数人的手部尺寸，握感舒适稳定，外壳采用化学氧化处理及喷涂聚酯氨基漆处理，使整机能够抵抗湿热霉菌、盐雾等多种严酷气候条件，采用全密封设计，使整机能够满足防雨、防水要求。

在本技术方案中，对目标的地理位置的图像确定的红外观测仪本体和目标定位装置为重要技术特征，在新型多功能非制冷型手持红外观测仪和观测方法的技术领域中，具有新颖性、创造性和实用性，在本技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方框示意图，

图2为成像装置1的方框示意图，

图3为红外光学系统11的光学系统示意图，

图4为显示装置3的目镜组的光学系统示意图，

图5为本发明的定位信息叠加界面的效果示意图，

图6为本发明的供电装置2的电路图，

图7为本发明的a/d信号及成像处理器133的电路图，

图8为本发明的自动关闭的眼罩的结构示意图，

成像装置-1、供电装置-2、显示装置-3、目标定位装置-4、红外光学系统-11、非制冷型探测器-12、处理电路-13、可见光相机-14、第一红外镜头-111、第二红外镜头-112、第三红外镜头-113、信息处理接口板-131、探测器接口板-132、a/d信号及成像处理器-133、电源接口及电机控制接口板-134、按键输入盘-135、arm处理器-136、储存器-137、视频编码器-138、激光测距机-41、电子罗盘-42、定位模块-43。

具体实施方式

根据审查指南，对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合，另外，除非特别说明，在下面的实施例中所采用的设备和材料均是市售可得的，如没有明确说明处理条件，请参考购买的产品说明书或者按照本领域常规方法进。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种新型多功能非制冷型手持红外观测仪，图1为本发明的第一个实施例之一，结合附图具体说明本实施例，包含有成像装置1、供电装置2、显示装置3和目标定位装置4，

供电装置2分别设置为与成像装置1的电源端口部、显示装置3的电源端口部和目标定位装置4的电源端口部连接并且目标定位装置4的输出端口部设置为与成像装置1的输入端口部连接，成像装置1的输出端口部设置为与显示装置3的输入端口部连接。

在本实施例中，供电装置2设置为电压为7.4-8.4v的电池组，

供电装置2设置为包含有电池v1、电容c1和电容c2并且电池v1的其中一个接口设置为-vin，电池v1的其中另一个接口分别设置为与电容c1的其中一个接口和电容c2的其中一个接口连接，电容c2的其中另一个接口设置为-out并且电容c1的其中另一个接口和电容c2的其中另一个接口分别设置为与电池v1的其中一个接口连接。

通过供电装置2，形成了对成像装置1、显示装置3和目标定位装置4的支撑连接点，由供电装置2，实现了与成像装置1的连接，实现了与显示装置3的连接，实现了与目标定位装置4的连接，其技术目的在于：用于作为成像装置1、显示装置3和目标定位装置4的外接电源。

在本实施例中，成像装置1设置为包含有红外光学系统11、非制冷型探测器12、处理电路13和可见光相机14并且红外光学系统11设置为与非制冷型探测器12和可见光相机14相对应分布，非制冷型探测器12的输出端口部设置为与处理电路13连接。

通过成像装置1，形成了对供电装置2、显示装置3和目标定位装置4的支撑连接点，由处理电路13和可见光相机14，实现了与供电装置2的连接，由处理电路13，实现了与显示装置3的连接，实现了与目标定位装置4的连接，由红外光学系统11和非制冷型探测器12，实现了对红外光信号的转化，其技术目的在于：用于作为对目标形成可见信号和电信号。

在本实施例中，红外光学系统11设置为包含有第一红外镜头111、第二红外镜头112和第三红外镜头113并且第三红外镜头113设置为最后端物镜，第一红外镜头111设置为最前端物镜并且第二红外镜头112设置在第一红外镜头111和第三红外镜头113之间，第三红外镜头113设置在非制冷型探测器12和可见光相机14的前端端面部并且第一红外镜头111、第二红外镜头112和第三红外镜头113分别设置为宽波段8-14微米消像差的非球面透镜，，第一红外镜头111的孔径设置为60.8mm并且第二红外镜头112的孔径设置为45.4mm，第三红外镜头113的孔径设置为34.2mm并且第一红外镜头111的孔径、第二红外镜头112的孔径和第三红外镜头113的孔径设置为按照等比例分布，第一红外镜头111、第二红外镜头112和第三红外镜头113系统焦距为73mm并且水平视场分别设置为6°，垂直视场设置为4.5°。

由红外光学系统11，其技术目的在于：减小光学像差，提高成像质量，将分辨力提升接近衍射极限，具有电动调焦功能，使20m～∞不同距离上的目标均可清晰成像。

在本实施例中，非制冷型探测器12设置为非制冷氧化矾焦平面探测器并且非制冷型探测器12的面阵设置为640×512，非制冷型探测器12的像元尺寸设置为12微米并且非制冷型探测器12的响应波段设置为8微米至14微米，非制冷型探测器12的功耗设置为1w并且非制冷型探测器12的靶面尺寸设置为7.68×6.144mm，非制冷型探测器12的型号设置为有、jy65020,非制冷型探测器12的生产厂家设置为武汉高德红外股份有限公司。

由非制冷型探测器12，其技术目的在于：对观察目标的红外光线信号转换成电信号。

在本实施例中，处理电路13设置为包含有信息处理接口板131、探测器接口板132、a/d信号及成像处理器133、电源接口及电机控制接口板134、按键输入盘135、arm处理器136、储存器137和视频编码器138并且有信息处理接口板131、探测器接口板132、a/d信号及成像处理器133、电源接口及电机控制接口板134和按键输入盘135设置为组成信号处理电路，arm处理器136、储存器137和视频编码器138设置为组成图像处理电路，并且信号处理电路的输出接口设置为与图像处理电路的输入接口连接，信号处理电路的输入接口分别设置为与非制冷型探测器12、激光测距机41、电子罗盘42和定位模块43连接，图像处理电路的输出接口设置为与显示装置3连接，

信息处理接口板131分别设置为与激光测距机41的输出接口、电子罗盘42的输出接口和定位模块43的输出接口连接并且探测器接口板132设置为与非制冷型探测器12的输出接口连接，视频编码器138的输出接口设置为与显示装置3连接，

信息处理接口板131设置为按照串口互联的方式与a/d信号及成像处理器133的输入接口连接并且探测器接口板132设置为按照其中一路的模拟红外信号与与a/d信号及成像处理器133的输入接口连接，探测器接口板132设置为按照其中另一路的控制信号与与a/d信号及成像处理器133的输出接口连接，电源接口及电机控制接口板134设置为按照其中一路的8.5v及5v电源与与a/d信号及成像处理器133的输入接口连接，电源接口及电机控制接口板134设置为按照其中另一路的控制信号与与a/d信号及成像处理器133的相互连接，按键输入盘135设置为与电源接口及电机控制接口板134的输入接口连接，a/d信号及成像处理器133的rs232串口控制接口设置为对外接口5，arm处理器136的输入接口设置为按照pal的方式与a/d信号及成像处理器133的输出接口连接，arm处理器136设置为与储存器137相互连接，arm处理器136的输出接口设置为与视频编码器138的输入接口连接，

储存器137设置为包括对视频处理后的数据进行h.265压缩的存储处理单元和对h.265压缩的数据进行储存的存储芯片，储存器137的存储处理单元存储容量设置为不小于录像画幅不低于可见光模块像素数并且帧频不小于25hz的2havi格式视频和10000幅bmp照片，

按键输入盘135设置为包含有电源开关控制按钮、图像对比度调节按钮、亮度调节按钮、调焦按钮、图像极性转换按钮、自检按钮、图像和视频存储按钮、回放和删除按钮、欠压指示按钮、电池反接保护按钮、意外断点信息按钮和状态备份按钮，

对外接口5设置为具有通过手持式战术情报终端进行上报和信息传输格式。

a/d信号及成像处理器133设置为包含有运算块t、运算块n3、电容c18、电容c19、电感l2、电感l3、电阻r10、电容c21、电容c22、电容c23、电容c24、电容c26、电阻r16、电阻r21、电阻r28、电阻r29、电容c30、电容c32、三极管v3、电阻r30、发光二极管hl1、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c16、电容c17、电容c20、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电容c25、电阻r15、电阻r19、电阻r20、电阻r26、电阻r27、电容c29、电容c28、电容c31、电阻r17、电阻r18、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电容c27，运算块t设置有接口7、接口10、接口27、接口30、接口3、接口5、接口32、接口34、接口48、接口47、接口28、接口31、接口33、接口4、接口6、接口9、接口1、接口38、接口36、接口44、接口11、接口12、接口13、接口49、接口45、接口14、接口35、接口29、接口8、接口2、接口15、接口17、接口37、接口20、接口21、接口22、接口23、接口24、接口18、接口19、接口46、接口16、接口25、接口26、接口42、接口43、接口41、接口40、接口39、接口7、接口10、接口27和接口30设置为相互连接并且接口7、接口10、接口27和接口30分别设置为与电容c18的其中一个接口、电容c19的其中一个接口和+3.3cvd连接，接口3、接口5、接口32和接口34设置为相互连接并且接口3、接口5、接口32和接口34分别设置为与电容c18的其中另一个接口、电容c19的其中另一个接口和接口gnd连接,接口28、接口31和接口33分别设置为与电感l2的其中一个接口连接并且电感l2的其中另一个接口分别设置为与接口47、电容c21的其中一个接口、电容c22的其中一个接口和电阻r10的其中一个接口连接，电阻r10的其中另一个接口、接口48、电容c23的其中另一个接口和接口tec+设置为相互连接，接口4、接口6和接口9分别设置为与电感l3的其中一个接口连接并且电感l3的其中另一个接口分别设置为与接口1、电容c24的其中一个接口、电容c22的其中另一个接口、电容c23的其中另一个接口和接口tec-连接，电容c21的其中另一个接口、电容c24的其中另一个接口和接口gnd设置为相互连接，接口38设置为与电容c26的其中一个接口连接并且电容c26的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，接口36设置为与电阻r16的其中一个接口连接并且电阻r16的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，

接口44设置为与电阻r21的其中另一个接口和接口+3.3cva连接并且接口11分别设置为与电阻r21的其中一个接口、三极管v3的c极和电容c30的其中一个接口连接，电容c30的其中另一个接口设置为与接口gnd连接，三极管v3的b极分别设置为与电容c32的其中一个接口和电阻r28的其中一个接口连接并且三极管v3的e极分别设置为与接口gnd、电容c32的其中另一个接口和电阻r29的其中一个接口连接，电阻r28的其中另一个接口和电阻r29的其中另一个接口分别设置为与接口c-shd连接，接口12和接口13分别设置为与电阻r30的其中一个接口连接，电阻r30的其中另一个接口设置为与发光二极管hl1的负极连接并且发光二极管hl1的正极设置为与接口+3.3cva连接，接口49设置为与接口gnd连接，接口45和接口14分别设置为与电容c16的其中一个接口和电容c17的其中一个接口连接并且电容c16的其中另一个接口设置为与电阻r7的其中一个接口连接，电阻r7的其中另一个接口分别设置为与电容c17的其中另一个接口、电容c20的其中一个接口、电阻r8的其中一个接口和接口15连接并且电容c20的其中另一个接口设置为与电阻r9的其中一个接口连接，电阻r8的其中另一个接口、电阻r9的其中另一个接口和接口17设置为相互连接，接口20设置为与接口tp1连接并且接口21设置为与接口tp2连接，接口22设置为与电阻r11的其中一个接口连接并且电阻r11的其中另一个接口设置为与接口vtemp-buf连接，接口23和接口24分别设置为与电阻r13的其中一个接口连接并且电阻r13的其中另一个接口分别设置为与电阻r12的其中一个接口、电容c25的其中一个接口和电阻r14的其中一个接口连接，电阻r12的其中另一个接口、电容c25的其中另一个接口和接口gnd设置为相互连接并且电阻r14的其中另一个接口设置为与接口18连接，接口16、接口25、接口26、接口42、接口43和接口gnd设置为相互连接并且接口19设置为与电阻r15的其中一个接口连接，接口46分别设置为与电阻r19的其中一个接口、电阻r20的其中一个接口和电容c29的其中一个接口连接并且电阻r15的其中另一个接口分别设置为与电容c31的其中一个接口、电阻r18的其中一个接口、电阻r22的其中一个接口和电阻r24的其中一个接口连接，电容c31的其中另一个接口设置为与电阻r24的其中另一个接口连接、电阻r23的其中一个接口、电容c28的其中一个接口、电容c29的其中另一个接口、电阻r26的其中另一个接口、电阻r27的其中另一个接口和接口gnd连接，电阻r18的其中另一个接口设置为与电阻r17的其中一个接口、电容c28的其中另一个接口和+1.25cva连接，电阻r19的其中另一个接口设置为与电阻r26的其中一个接口和接口41连接，电阻r20的其中另一个接口设置为与电阻r27的其中一个接口、接口40和接口39连接，运算块n3的接口8设置为与电阻r17的其中另一个接口连接，运算块n3的接口7设置为与电阻r22的其中另一个接口连接，运算块n3的接口6设置为与电阻r23的其中另一个接口连接，运算块n3的接口5、运算块n3的接口9和接口gnd设置为相互连接，运算块n3的接口1分别设置为与电容c27的其中一个接口和+3.3cva连接并且电容c27的其中另一个接口设置为与接口gnd设置为连接，运算块n3的接口4设置为与电阻r25的其中一个接口连接并且电阻r25的其中另一个接口设置为与+3.3cva连接，运算块n3的接口2设置为与接口i2c_sdl连接，运算块n3的接口3设置为与接口i2c_sda连接，运算块n3的接口8设置为h端口并且运算块n3的接口7设置为w端口，运算块n3的接口6设置为l端口并且运算块n3的接口5设置为gnd端口,运算块n3的接口9设置为ep端口并且运算块n3的接口1设置为vdd端口，运算块n3的接口2设置为scl端口并且运算块n3的接口3设置为sda端口，运算块n3的接口4设置为ep端口，

运算块t的接口7设置为pvddo端口，运算块t的接口10设置为pvdd1端口，运算块t的接口27设置为pvdd2端口，运算块t的接口30设置为pvdd3端口，运算块t的接口3设置为pgndo端口，运算块t的接口5设置为pgnd1端口，运算块t的接口32设置为pgnd2端口，运算块t的接口34设置为pgnd3端口，运算块t的接口48设置为os1端口，运算块t的接口47设置为cs端口，运算块t的接口28设置为lx1-o端口，运算块t的接口31设置为lx1-1端口,运算块t的接口33设置为lx1-2端口,运算块t的接口4设置为lx2-0端口,运算块t的接口6设置为lx2-1端口,运算块t的接口9设置为lx2-2端口,运算块t的接口1设置为os2端口,运算块t的接口38设置为comp端口,运算块t的接口36设置为freq端口,运算块t的接口44设置为vdd端口,运算块t的接口11设置为0shdn端口,运算块t的接口12设置为ooto端口,运算块t的接口13设置为outo端口,运算块t的接口49设置为pad端口,运算块t的接口45设置为ctl1端口,运算块t的接口14设置为intout端口,运算块t的接口35设置为nc3端口,运算块t的接口29设置为nc2端口,运算块t的接口8设置为nc1端口,运算块t的接口2设置为nc0端口,运算块t的接口15设置为int-端口,运算块t的接口17设置为difout端口,运算块t的接口37设置为itec端口,运算块t的接口20设置为bfb-端口,运算块t的接口21设置为bfb+端口,运算块t的接口22设置为ain+端口,运算块t的接口23设置为ain-端口,运算块t的接口24设置为aout端口,运算块t的接口18设置为fb-端口,运算块t的接口19设置为fb+端口,运算块t的接口46设置为ref端口,运算块t的接口16设置为gndo端口,运算块t的接口25设置为gnd1端口,运算块t的接口26设置为gnd2端口,运算块t的接口42设置为gnd3端口,运算块t的接口43设置为gnd4端口,运算块t的接口41设置为maxv端口,运算块t的接口40设置为maxin端口,运算块t的接口39设置为maxip端口,

信息处理接口板131、探测器接口板132、a/d信号及成像处理器133、电源接口及电机控制接口板134、按键输入盘135集成在一块pvc板上，型号设置为山东北方光学电子有限公司生产的型号为6170c，arm处理器136设置为三星生产的型号为arms920t、储存器137设置为闪迪公司生产的型号为闪迪uitra64gb和视频编码器138设置为ad公司生产的型号为adv7174kcpz。

由处理电路13，其技术目的在于：a/d转换模块将探测器输出信号放大并转为数字信号，利用arm处理器对图像进行非均匀性校正（包括单点校正和两点校正）、坏元替换、图像增强、自动调光，输出高清晰的红外图像，同时保证图像的实时性。所述的arm是一款高性能数字信号处理器，专为复杂的信号处理任务和通信结构进行优化，运行速度块，能有效减小图像延迟，保证系统实时性。

在本实施例中，可见光相机14设置为具有连续电子变倍和局部电子变倍的可见光成像模块，可见光相机14的变倍范围设置为1.0倍-4.0倍，可见光相机14的步距设置为不大于0.1倍，可见光相机14设置为昆山瑞芯微生产的型号为mccd-p2051。

由可见光相机14，其技术目的在于：对目标形成图像。

在本实施例中，显示装置3设置为包含有oled显示器和目镜组并且oled显示器设置为与成像装置1连接，目镜组设置在oled显示器上，oled显示器设置为具有定位信息叠加采用直接叠加在图像上的方式、右下角显示目标方位信息、右上角信息为目标的位置和距离信息的0.6英寸微型oled显示器并且oled显示器的分辨率设置为1280×1024，目镜组设置为四组五元光学系统并且目镜组的出瞳直径设置为ф9mm，目镜组的出瞳距离设置为20mm，设置在目镜组的眼罩设置为具有顶压眼罩内部遮光橡胶自动打开和自动关闭的眼罩,

自动关闭的眼罩设置为包含有眼罩81、挡片82和触发开关83并且挡片82设置在眼罩81中，在挡片82与眼罩81之间设置有触发开关83。

显示装置3的oled显示器设置为法国microoled公司生产的型号为slt-65。

通过显示装置3，形成了对成像装置1的支撑连接点，由显示装置3，实现了与成像装置1的连接，由触发开关83，实现了操作人员的眼眶对挡片82的开闭控制，其技术目的在于：用于作为对电信号进行图像化并且用于可视化观察。

在本实施例中，目标定位装置4设置为包含有激光测距机41、电子罗盘42和定位模块43并且激光测距机41、电子罗盘42和定位模块43分别设置为与成像装置1连接，

激光测距机41设置为武汉高德红外股份有限公司生产的型号为lr206，电子罗盘42设置为美国pni生产的型号为tcm6，定位模块43设置为和芯星通生产的型号为um220-ⅲ。

通过目标定位装置4，形成了对成像装置1的支撑连接点，由目标定位装置4，实现了与成像装置1的连接，其技术目的在于：用于作为拾取目标的位置信号。

在本实施例中，激光测距机41设置为具有激光器、激光电源、接收器、逻辑组件、光学系统的激光测距机并且激光器设置为饵玻璃激光发射装置，激光器设置为具有对中型车辆测程可达六公里的人眼安全波段，激光器的波长设置为1550nm，激光器的精度设置为2m，激光器的准确度设置为98%，激光器的重复频率设置为0.5h。

由激光测距机41，其技术目的在于：激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而得出测量距离。

在本实施例中，电子罗盘42设置为型号为tcm6的电子罗盘，电子罗盘42的航向信息范围设置为360°，电子罗盘42的倾斜信息范围设置为俯仰：±90°、横滚：±180°、俯仰精度：0.2°和横滚精度：0.2°。

由电子罗盘42，其技术目的在于：电子罗盘通过三轴磁力测量磁场的强度来测量角度，得到设备的三维姿态信息。

在本实施例中，定位模块43设置为型号为um220-ⅲ的北斗定位模块,定位模块43的首次定位时间设置为冷启动30s、热启动1s，定位模块43的定位精度设置为2mcep，定位模块43的灵敏度设置为跟踪-160dbm、捕获-145dbm。

由定位模块43，其技术目的在于：接收卫星所发出的信号，利用这些信号进行定位等。通过激光测距，利用设备的坐标信息计算出目标的坐标信息，并且按照一定的数据格式通过串口把定位信息传给无线通信模块。

在本实施例中，成像装置1、供电装置2和显示装置3与目标定位装置4设置为按照位置信号输入的方式分布，激光测距机41的输出接口、电子罗盘42的输出接口和定位模块43的输出接口分别设置为与信息处理接口板131连接，视频编码器138设置为与显示装置3的oled显示器连接。

本发明的第一个实施例之二，还包含有壳体并且成像装置1、供电装置2、显示装置3和目标定位装置4设置在壳体中，壳体设置为由型号为az31b的镁铝合金薄壳体。

通过壳体，形成了对成像装置1、供电装置2、显示装置3和目标定位装置4的支撑连接点，由壳体，实现了与成像装置1的连接，实现了与供电装置2的连接，实现了与显示装置3的连接，实现了与目标定位装置4的连接，其技术目的在于：用于作为轻量化的支撑载体。

本发明的第二个实施例，按照对目标的地理位置的图像确定的方式把红外观测仪本体和目标定位装置4相互连接。

在本实施例中，红外观测仪本体设置为还包含有供电装置2和显示装置3。

本发明的第二个实施例是以第一个实施例为基础。

下面结合实施例，对本发明进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

一种新型多功能非制冷型手持红外观测方法，本发明的第一个实施例之一，其步骤是：

开启供电装置2，对成像装置1、显示装置3和目标定位装置4提供电源，在对目标进行观察时，通过第一红外镜头111、第二红外镜头112和第三红外镜头113拾取目标的光学信号，目标的光学信号通过可见光相机12形成图片，

目标的光学信号投射在非制冷型探测器12上，形成目标的形状电学信号，通过非均匀性校正方法对目标的形状电学信号进行修正，目标的形状电学信号通过探测器接口板132输入到a/d信号及成像处理器133中，通过激光测距机41、电子罗盘42和定位模块43按照计算通过两点间距离和航向角并且由本地坐标位置计算得到目标的位置从而拾取目标的位置电学信号，目标的位置电学信号通过信息处理接口板131输入到a/d信号及成像处理器133中，目标的形状电学信号和目标的位置电学信号通过a/d信号及成像处理器133和arm处理器136处理得到目标的位置图像信号，目标的位置图像信号储存在储存器137中，目标的位置图像信号通过视频编码器138在显示装置3的oled显示器上进行成像，通过显示装置3的目镜组进行观察。

在本实施例中，非均匀性校正方法设置为为两点校正法，即yij=gijxij+oij，其中偏移量o的获取多采用增加快门机构进行实时采集的方式获取。

在本实施例中，目标的位置的计算方法：计算通过两点间距离和航向角，由本地坐标位置计算得到目标点的位置，可以通过本机上的北斗、电子罗盘和激光测距设备，获得本地的经纬度、航向，目标到操作人员的距离、及目标的方位角，

假设本地纬度为srclat，本地经度为srclon，目标物到本地的距离为destdist，目标物的方位角为destangle，目标物纬度为destlat，目标物经度为destlon。其中srclat、srclon、destangle、destlat和destlon的单位均为度，destdist的单位为千米。

先进行单位转换，将单位为度的数据全部转换为弧度

srclat=srclat×pi/180;

srclon=srclon×pi/180;

destangle=destangle×pi/180;

计算目标物的经纬度，单位为弧度

angulardistance=destdist/6371.0;

destlat=asin(sin(srclat)×cos(angulardistance)+cos(srclat)×sin(angulardistance)×cos(destangle));

destlon=srclon+atan2(sin(angulardistance)×sin(destangle),cos(srclat)×cos(angulardistance)–sin(srclat)×sin(angulardistance)×cos(destangle));

转换目标物经纬度数据的单位为度

destlat=destlat×180/pi;

destlon=destlon×180/pi。

本发明的第二个实施例之一，其步骤是：

1、红外成像模块：

1）红外探测器：本方案产品采用国产非制冷氧化矾焦平面红外探测器，产品性能稳定，成本低，可批量供应，是目前新型国产性能最高的探测器。红外探测器分辨率640×512，像元尺寸12微米，netd不大于30mk，

2）红外机芯组件：红外信号处理电路、电源转换电路、快门电机驱动电路等部分组成。机芯的电路设计具有以下的特点及功能：具有高精度、低噪声的模拟信号处理能力，机芯灵敏度高；采用了先进的fpga等高性能器件作为处理平台；体积小、重量轻；一体化、高集成度设计，便于安装、维护，抗冲击振动能力强；可在-40℃～+60℃环境下长期稳定工作。

a）非均匀性校正：红外焦平面阵列受均匀入射辐射式，视频输出幅度应完全一样，实际上，由于制作材料的缺陷、掺杂的非均匀性以及生产工艺过程控制的不稳定等，造成了红外焦平面阵列的不同像元在同一均匀入射辐射下，其视频输出信号幅度不同，形成了红外焦平面的非均匀性。非均匀性校正常用方法为两点校正法，即yij=gijxij+oij。而偏移量o的获取多采用增加快门机构进行实时采集的方式获取。而快门机构需要快门电机进行驱动。本系统采用了快门非均匀性校正技术，该方法改变以往利用探测器温控系统进行探测器非均匀性校正的方法，采用了快门片做为均匀面进行补偿，简化了硬件结构，降低了功耗，

非均匀性校正算法根据实时场景和预存本底进行实时本底计算，并将计算的本底用于探测器非均匀性校正，

b）自动调光

采用一种保证图像细节损失最小的灰度映射算法进行自动亮度对比度调节，系统可以自动调节图像亮度、对比度，在任何天气、季节、场景下都保证得到最佳人眼观察效果，从而能够给使用者一个适宜的视觉感知；并且通过亮度、对比度的滤波，有效地避免了场景中出现过亮的物体即如视场中同时出现天空和地面目标造成图像整体过亮而将观测目标淹没情况，

c）图像增强：目标场景温度对比度较低时，造成红外图像边缘模糊不清，目标难以分辨，系统采用先进有效的图像增强算法解决了因目标与场景温差较小，造成红外图像边缘模糊不清，目标难以分辨的问题。同时能够依据不同的使用环境选用不同的图像增强模板，提高对目标的识别能力，如图4-7所示。本图像增强算法采用空间域的方式增强图像边界，

3）红外镜头：红外镜头光学系统透射式定焦无热化红外光学系统。系统口径大、f数小，成像质量好、结构简单（3片透镜）。20℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.55；-45℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.5；60℃时，系统平均mtf@25lp/mm为0.5，

2、可见光成像模块

a）可见光探测器

可见光探测器为低照度固定成像器件，采用1/2英寸mccd-p2051探测器，靶面长宽比例4:3，输出分辨率1440×1080，像元尺寸3微米，动态范围80db，

b）可见光镜头

可见光镜头为5组6元光学系统，焦距为70mm，视场3°×2.2°（左右×垂直），全视场相对畸变不大于-1.5%，f数为4，

3、双目显示模块

a）显示器

显示器采用0.61英寸显示屏，分辨率1280×1024，像元尺寸9.3μm×9.3μm，其长宽比例为5:4，

b）目镜

目镜为四组五元光学系统，f′为25mm，全视场相对畸变为+2%，出瞳直径9mm，出瞳距离20mm，满足gjb369a双目瞳距范围54～72mm的要求，目镜视度调节范围-5sd～+5sd，

c）眼罩

目镜后端安装眼罩，防止夜间观测漏光，

4、激光测距机

激光测距系统，能够对目标进行精确测距。激光测距系统由激光二极管对准目标发射激光脉冲,经目标反射后激光向各方向散射,部分散射光返回到传感器接收器，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而得出测量距离。本设计采用的激光测距发射系统为饵玻璃激光器，激光器波长为人眼安全（1550nm），体积小重量轻，测量范围可达到六公里，测距精度小于2米，精度高、作用距离远，

5、定位模块

1）北斗定位:采用北斗定位模块(um220-ⅲ),参数：首次定位时间：冷启动32s，热启动1s；定位精度：2.5mcep；速度精度：0.2m/s；灵敏度：跟踪-160dbm，捕获-145dbm；工作电压：2.7v～3.3v，

2）电子罗盘：电子罗盘通过三轴磁力测量磁场的强度来测量角度，得到设备的三维姿态信息。而测量的航向角为地磁场角度，设备可以通过按键控制，将wcs-84标准的磁偏角输入到设备中，进行正北校正。为了消除固定磁场对电子罗盘精度造成的影响，设置有硬铁补偿功能，通过硬铁补偿操作，消除固定磁场对罗盘精度的影响。本方案选用电子罗盘tcm6，参数：航向信息范围：360°；倾斜信息范围：俯仰：±90°，横滚：±180°；俯仰精度：0.2°，横滚精度：0.2°，

目标定位技术，即通过产品所在位置的方向角，方位和激光测距机测量的距离，计算得到目标点的方位坐标，参数及算法的确定如下：

a）航向角的确定

通过电子罗盘测量得到的角度为以地磁北极为零点的角度，即通常所说的地磁北极，计算定位坐标所用的角度正北角度，即由地磁角度和磁偏角的差值得到。由wgs-84标准可以得到产品所在位置的磁偏角，通过正北校正操作对测量的角度进行正北校正，

b）定位坐标的确定

地球是一个近似圆球体的扁球体，两者差异极小，所以在计算是可以把地球看作圆球体，椭球体可以由半长轴和半短轴确定，

由于测量的基准不同，产生了许多不同的参考椭球体。最精确和使用最广泛的模型是wgs-84，它的半长轴为6378千米，半短轴为6357千米。在计算中，我们把地球看作半径为6371千米的圆球，即半长轴和半短轴的均值，

假定已知大圆路径的起点和终点及北极点，{a，b，c}是它们之间的弧线，特别的b是一个大圆路径，同时{a，b，c}是弧线之间的夹角，如果{a，b，c}表示角距(angularseparation)，那么对于球面上的大圆圆弧，存在球面三角的数学公式，

根据以上的推理和公式，我们就可以计算通过两点间距离和航向角，由本地坐标位置计算得到目标点的位置，

在该观测仪中，可以通过本机上的北斗、电子罗盘和激光测距设备，获得本地的经纬度、航向，目标到单兵的距离、及目标的方位角。假设本地纬度为srclat，本地经度为srclon，目标物到本地的距离为destdist，目标物的方位角为destangle，目标物纬度为destlat，目标物经度为destlon。其中srclat、srclon、destangle、destlat和destlon的单位均为度，destdist的单位为千米。

先进行单位转换，将单位为度的数据全部转换为弧度

srclat=srclat*pi/180;

srclon=srclon*pi/180;

destangle=destangle*pi/180;

计算目标物的经纬度，单位为弧度

angulardistance=destdist/6371.0;

destlat=asin(sin(srclat)*cos(angulardistance)+cos(srclat)*sin(angulardistance)*cos(destangle));

destlon=srclon+atan2(sin(angulardistance)*sin(destangle),cos(srclat)*cos(angulardistance)–sin(srclat)*sin(angulardistance)*cos(destangle));

转换目标物经纬度数据的单位为度

destlat=destlat*180/pi;

destlon=destlon*180/pi。

本发明具有下特点：

1、由于设计了红外观测仪本体和目标定位装置4，通过目标定位装置4，实现了对目标的地理位置的确定，通过红外观测仪本体，实现了对目标的观察，因此实现了对目标的多元化观察。

2、由于设计了供电装置2和显示装置3，实现了对目标的可视化观察。

3、由于设计了壳体，实现了轻量化。

4、由于设计了对结构形状进行了数值范围的限定，使数值范围为本发明的技术方案中的技术特征，不是通过公式计算或通过有限次试验得出的技术特征，试验表明该数值范围的技术特征取得了很好的技术效果。

5、由于设计了本发明的技术特征，在技术特征的单独和相互之间的集合的作用，通过试验表明，本发明的各项性能指标为现有的各项性能指标的至少为1.7倍，通过评估具有很好的市场价值。

还有其它的与对目标的地理位置的图像确定的红外观测仪本体和目标定位装置4连接的技术特征都是本发明的实施例之一，并且以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为满足专利法、专利实施细则和审查指南的要求，不再对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合的实施例都进行描述。

上述实施例只是本发明所提供的新型多功能非制冷型手持红外观测仪和观测方法的一种实现形式，根据本发明所提供的方案的其他变形，增加或者减少其中的成份或步骤，或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域，均属于本发明的保护范围。