[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

说明书

一种跟拍装置，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。本发明的跟拍装置实现快摆镜的闭环控制，对快摆镜角度进行实时修正，可以大大提高拍摄成功率和拍摄质量，具有高精度、抗干扰、适应能力强等优点。

技术领域

本发明涉及高速目标跟拍摄录领域，具体涉及一种采用主动光探测实时反馈目标位置信息的闭环控制高速目标同步跟拍装置及方法。

背景技术

对高速目标的跟拍摄录在军事及民用领域都有迫切需求。目前，满足此应用需求的高速目标同步跟拍摄录系统探测技术相对成熟，探测方法基于开环控制，通过高速相机与快摆镜组合完成对高速目标跟拍摄录。如图1所示，其中，图1(a)为高速目标跟拍摄录设备，图1(b)为工作模式；该跟拍方法在目标出射口布置两个天幕靶，根据布靶现场将靶距、运动目标与快摆镜距离、预估运动速度等参数输入伺服控制计算机。目标出射后，两块靶标采集目标的运动速度，第一块靶标的触发信号启动快摆镜控制系统进行快摆镜加速运动，第二块靶标信号启动高速相机拍摄。靶标测出的运动速度作为快摆镜伺服控制的标识信息，启动伺服控制系统预先设置计算好的运动轨迹转换成快摆镜运动控制指令。当电机角速度与目标运动速度相匹配时，目标图像通过平面反光镜成像在高速相机上，在一定误差范围内图像保持相对静止，得到所需要的图像。

开环跟拍摄录技术在拍摄过程中无法获取目标实时反馈信息进行拍摄位置校正，受跟拍环境多样性、搭载平台稳定性以及跟拍目标自身运动方式与轨迹影响，存在高速目标初始速度不便测量、目标运动轨迹计算误差、测量精度低以及抗干扰能力弱等问题，容易造成拍摄质量不佳或丢失目标等情况。

快摆镜开环控制模式技术相对成熟，但有如下缺点：

(1)在一些特殊环境下天幕靶布置困难，并且通过天幕靶测得的弹丸速度信号需要较高的精度，否则有可能造成快摆镜运动轨迹与弹丸速度拼配误差较大，使拍摄质量不佳或丢失目标；

(2)根据理论计算得出的快摆镜运动轨迹所产生的误差，同样有可能造成快摆镜运动轨迹与弹丸速度拼配误差较大，使拍摄质量不佳或丢失目标；

(3)搭载平台适应性能力较弱，无法适应一些特殊搭载平台(如较难在船舶等平台上实现对海上运动目标精准跟拍)，并且容易受外界环境因素干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种主动式闭环控制的高速目标同步跟拍装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种跟拍装置，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。