[发明专利]主动式闭环控制的高速目标同步跟拍装置及方法

权利要求书

1.一种跟拍装置，其特征在于，包括高速摄录系统、大视场被动探测系统、跟拍触发信号发射系统、稳像补偿平台和控制及数据存储处理系统，所述高速摄录系统包括高速跟拍相机和快摆镜；其中，

当目标发射命令发出时，同步给跟拍触发信号发射系统传送触发信号；触发信号同时控制高速摄录系统与大视场被动探测系统开启工作；大视场被动探测系统实时输出目标校正信号给快摆镜与稳像补偿平台，完成快摆镜角度实时修正与自身探测视场的微调；数据采集接收后，通过控制及数据存储处理系统完成最终图像的分析与获取；

其中，所述大视场被动探测系统包括高速线阵相机、照明光源、光束整形模块、窄带滤光模块和成像视场压缩模块，其中，

光束整形模块位于主动照明光源前端；窄带滤光模块位于高速线阵相机前端，成像视场压缩模块位于高速线阵相机前端。

2.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述高速线阵相机为多线列线阵探测器，其满足具备近红外波段光响应能力，其像元数要求4096×4或4096×8更大探测像元与探测线列，其中，4096为被跟拍目标运动方向探测视场像元数，获取目标运动方向位置信息；4为与被跟拍目标运动方向垂直方向视场探测像元数，根据目标在该方向成像在像素点位置可以快速分析计算目标在行进过程中垂直方向偏离趋势，能够通过调整稳像补偿平台实现跟拍位置校正。

3.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述高速线阵相机的探测帧频根据跟拍目标运动速度能够进行选取，目标速度大于500m/s情况下，高速线阵相机成像帧频选取为100kHz以上，以便达到更好的时时补偿修正结果。

4.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述主动照明光源为大功率近红外激光光源或led照明光源，用于实现高速线阵相机获得更高信噪比的探测图像。

5.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述光束整形模块包括光束准直扩束光学器件和光束一字整形光学器件，用于实现跟拍目标运动方向光束展宽与垂直跟拍目标运动方向光束压缩功能。

6.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述窄带滤光模块的波段通过范围与所选用的主动照明光源相关；当主动照明光源选择激光光源时，窄带滤光模块中心透过波长与主动照明光源中心波长一致，波段通过范围为10nm以内，截止波段范围为400nm-1100nm，截止等级为OD5以上。

7.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述成像视场压缩模块选用非球柱面镜，用于压缩垂直跟拍目标运动方向视场，以便获得该方向更大的探测视场。

8.根据权利要求1所述的跟拍装置，其特征在于，所述跟拍装置安置在稳像补偿平台中；

被跟拍目标表面涂覆高反标识，以实现目标更加精准探测，提高获取探测图像的信噪比与位置计算精度。

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的跟拍装置进行目标跟拍的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当目标发射命令发出时，同步给跟拍触发信号发射系统传送触发信号；

触发信号同时控制高速摄录系统与大视场被动探测系统开启工作；

大视场被动探测系统实时输出目标校正信号给快摆镜与稳像补偿平台，完成快摆镜角度实时修正与自身探测视场的微调；

数据采集接收后，通过控制及数据存储处理系统完成最终图像的分析与获取。