一种小型集成式多频谱感知监视系统

1.本发明属于多频谱感知监视技术领域，具体涉及一种小型集成式多频谱感知监视系统。


背景技术：

2.国内外普遍采用雷达进行远距离、快速的侦察感知目标特征信息和建立目标航迹，但是通过雷达波无法精确地识别目标外形温度等细节特征参数。光电传感器可以准确识别目标物体外形温度位置等细节特征，但是又受到识别距离和感知速度的限制。两者结合使用可以弥补感知距离、识别速度和识别精度的问题。
3.目前，两者使用都是各自单独设计，放在一个平台上面使用，各自采集的信息再进行融合处理。例如图1所示的传统雷达光电结合感知监视系统，在底座下方设置相控雷达天线，底座上方设置旋转云台，旋转云台两侧设置白光监视仪和红外监视仪，白光监视仪和红光监视仪通过俯仰电机驱动，实现俯仰调节；旋转云台驱动俯仰电机、白光监视仪、红外监视仪三者进行水平方向的360
°
旋转。底座与相控雷达天线固定连接。这类感知监视系统的问题是：光电监视仪和雷达中心（或基准）不在同一个平面上，为后期的数据处理带来难度；雷达无法实现旋转，水平方向视角不能达到360度，水平方向监视区域受限；底座和雷达对白光监视仪和红外监视仪的俯仰角度产生遮挡和干涉，进而白光监视仪和红外监视仪实现不了
±
90度的俯仰转动，垂直方向监视区域受限；另外，这类系统高度尺寸是雷达和光电设备的叠加，不满足集成化、小型化和轻量化的要求，无法实现受限空间条件下的使用。
4.为了增加探测范围，现有技术cn113655473a公开了一种共轴双云台雷达与光电一体化设备，该设备通过共轴的两个云台将雷达和光电设备整合为一体化设备，所述设备包括用于目标探测的雷达和用于视频监视的光电设备。本设备由于雷达与光电设备所在的两个云台布置在同一轴心上，可实现系统轴向方面的集成，消除彼此遮挡和干涉，增加了雷达的探测能力，也有效解决了雷达与光电设备承载在不同平台上机动性差，制造成本高的不足。
5.但是上述现有技术中相控雷达天线与白光监视仪、红外监视仪在轴向高度的叠加使得系统整体高度无法满足高度受限的安装空间（包括升降、收缩和运输等功能的集成），同时由于不同感知设备高度差异，导致其检测数据冗余度较高，时间空间的配准误差较大，信息融合数据处理速度滞后，实时性差。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种小型集成式多频谱感知监视系统。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种小型集成式多频谱感知监视系统，包括：相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪、一体化云台和升降装置；所述相控雷达天线设置在所述一体化云台的前方，并跟随一
体化云台进行水平方向360
°
旋转；所述白光监视仪和所述红外监视仪设置在所述一体化云台的两侧；设定白光监视仪与红外监视仪的几何中心连线为直线l，直线l为水平直线；设定穿过一体化云台几何中心的水平面为s面，穿过一体化云台几何中心且与直线l垂直的竖直面为t面；所述相控雷达天线的几何中心与一体化云台的几何中心位于同一水平面s面内，且所述相控雷达天线的几何中心与一体化云台的几何中心位于同一竖直面t面内；所述升降装置设置于所述一体化云台下方，并调节所述一体化云台的高度。
8.进一步地，所述白光监视仪和所述红外监视仪均通过转轴与所述一体化云台连接，且所述白光监视仪与所述红外监视仪的距离大于所述相控雷达天线的宽度。
9.更进一步地，所述白光监视仪能够绕所述转轴实现
±
90度的俯仰；所述红外监视仪能够绕所述转轴实现
±
90度的俯仰。
10.更进一步地，所述白光监视仪的镜头中心轴线平行于t面，所述红外监视仪的镜头中心轴线平行于t面。
11.进一步地，所述一体化云台的旋转中心线经过其几何中心，并垂直于s面。
12.更进一步地，所述白光监视仪的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面，所述红外监视仪的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面。
13.进一步地，所述白光监视仪的镜头前侧设置雨刷器。
14.进一步地，所述升降装置的顶端与所述一体化云台通过法兰连接。
15.进一步地，所述升降装置底部设置升降控制器及摇把，通过升降控制器和摇把能够自动或者手动控制升降装置的升降。
16.进一步地，所述小型集成式多频谱感知监视系统还包括信息处理盒、电缆收集连接器，所述信息处理盒设置在所述一体化云台的后方，所述信息处理盒通过电缆与相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪、升降控制器、一体化云台电连接；所述电缆收集连接器设置于升降装置底部。
17.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的小型集成式多频谱感知监视系统，将相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪均设置在一体化云台上，且位于同一水平面上，实现水平方向同向监视，实现设备各中心高度方向的几何一致性，旋转轴线和几何中心的一致，水平面坐标系尺寸的更加精确安装，减少了雷达和光电设备采集数据的坐标转换和坐标配准的难度和工作量，可实现几乎同时的雷达引导光电速度。
18.本发明提供的一种小型集成式多频谱感知监视系统，所述的相控阵雷达天线、白光监视仪和红外监视仪安装在一体化云台上，不但可跟随一体化云台进行水平方向360度旋转，而且白光监视仪和红外监视仪可绕转轴实现
±
90度的俯仰转动。相互之间没有遮挡，实现了水平和垂直方向的全方位感知监视。
19.本发明在白光监视仪的镜头前玻璃板安装小型雨刷器，雨刷器通过内侧电机驱动旋转，保证镜头前玻璃板的干净和通透，减少雨水、盐雾和尘霾和干扰、遮挡。
20.本发明的一体化云台集成了相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪安装位置，也压缩了系统的高度尺寸，实现了空间苛刻条件下的使用和安装。
21.本发明在一体化云台下方设置升降装置，实现了系统的可收缩和升起，收缩时，低矮的高度便于安装运输存储；升起时，高度能满足相控雷达天线使用高度，提供白光监视仪和红外监视仪较远的通视条件，实现更大范围的监视感知能力。并能够通过升降控制器和摇把实现高度调整，利于实现雷达和光电的更佳观测角度。
22.本发明提供的一种小型集成式多频谱感知监视系统，相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪和一体化云台的集成设计优化了总质量参数，加上升降装置和升降控制器及摇把，相比传统单独设计再组合使用，总质量降低了将近40%。充分实现了系统的集成化、小型化和轻量化。为有限空间、有限重量限制条件下的使用提供了可能。
附图说明
23.图1为传统雷达光电结合感知监视方案示意图。
24.图2为本发明的主视图。
25.图3为本发明的俯视图。
26.图4为本发明中几何中心及平面位置的主视图。
27.图5为本发明中几何中心及平面位置的俯视图。
28.附图标记说明：1、相控雷达天线，2、白光监视仪，3、红外监视仪，4、一体化云台，5、升降装置，6、升降控制器，7、信息处理盒，8、电缆收集连接器，9、雨刷器，10、摇把，11、s面，12、t面，13、白光监视仪俯仰平面，14、红外监视仪俯仰平面，15、直线l；101、雷达天线，102、底座，103、旋转云台，104、俯仰电机。
具体实施方式
29.下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，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，都属于本发明的保护范围。
30.图1所示为传统雷达光电结合感知监视方案，传统方案中，底座102下方固定连接雷达天线101，底座102上方设置旋转平台103，雷达天线101不跟随旋转平台103转动；旋转平台103上方设置俯仰电机104，俯仰电机104两侧通过转轴连接白光监视仪和红外监视仪，并驱动白光监视仪和红外监视仪作俯仰运动。这类感知系统并不能满足集成化、小型化、轻量化的要求。
31.如图2、3所示，本发明提供一种小型集成式多频谱感知监视系统，包括：相控雷达天线1、白光监视仪2、红外监视仪3、一体化云台4、升降装置5、升降控制器6、摇把10、信息处理盒7、电缆收集连接器8和雨刷器9；所述相控雷达天线1设置在所述一体化云台4的前方，并跟随一体化云台4进行水平方向360
°
旋转；所述白光监视仪2和所述红外监视仪3设置在所述一体化云台4的两侧；设定白光监视仪2与红外监视仪3的几何中心连线为直线l，直线l为水平直线；设定穿过一体化云台4几何中心的水平面为s面，穿过一体化云台4几何中心且与直线l垂直的竖直面为t面；具体的位置关系请参考图4和图5，所述相控雷达天线1的几何中心与一体化云台4的几何中心位于同一水平面s面
内，且所述相控雷达天线1的几何中心与一体化云台4的几何中心位于同一竖直面t面内。
32.所述白光监视仪2和所述红外监视仪3均通过转轴与所述一体化云台4连接，则白光监视仪2和红外监视仪3均能够跟随一体化云台4进行水平方向360
°
旋转；同时所述白光监视仪2与所述红外监视仪3的距离大于所述相控雷达天线1的宽度，相控雷达天线1的宽度为图2中左右方向的尺寸。所述白光监视仪2能够绕所述转轴实现
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90度的俯仰；所述红外监视仪3能够绕所述转轴实现
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90度的俯仰。因此，白光监视仪2和红外监视仪3在俯仰范围内不受相控雷达天线1的阻挡和干涉。
33.所述白光监视仪2的镜头中心轴线平行于t面，所述红外监视仪3的镜头中心轴线平行于t面。所述一体化云台4的旋转中心线经过其几何中心，并垂直于s面。所述白光监视仪2的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面，所述红外监视仪3的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面。
34.所述白光监视仪2的镜头前侧设置小型雨刷器9，用于保证镜头前玻璃板的干净和通透，减少雨水、盐雾和尘霾和干扰、遮挡。
35.所述升降装置5设置于所述一体化云台4下方，并调节所述一体化云台4的高度。所述升降装置5的顶端与所述一体化云台4通过法兰连接。所述升降装置5底部设置升降控制器6及摇把10，通过升降控制器6和摇把10能够自动或者手动控制升降装置5的升降。具体地，升降装置5可以采用现有技术中的伸缩升降柱，具体结构在此不做赘述。
36.所述信息处理盒7设置在所述一体化云台4的后方，所述信息处理盒7通过电缆与相控雷达天线1、白光监视仪2、红外监视仪3、升降控制器6、一体化云台4电连接，进行数据处理及控制；所述电缆收集连接器8设置于升降装置5底部。
37.以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种小型集成式多频谱感知监视系统，包括：相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪、一体化云台和升降装置；其特征在于，所述相控雷达天线设置在所述一体化云台的前方，并跟随一体化云台进行水平方向360
°
旋转；所述白光监视仪和所述红外监视仪设置在所述一体化云台的两侧；设定白光监视仪与红外监视仪的几何中心连线为直线l，直线l为水平直线；设定穿过一体化云台几何中心的水平面为s面，直线l位于s面内；穿过一体化云台几何中心且与直线l垂直的竖直面为t面；所述相控雷达天线的几何中心与一体化云台的几何中心位于同一水平面s面内，且所述相控雷达天线的几何中心与一体化云台的几何中心位于同一竖直面t面内；所述升降装置设置于所述一体化云台下方，并调节所述一体化云台的高度。2.根据权利要求1所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述白光监视仪和所述红外监视仪均通过转轴与所述一体化云台连接，且所述白光监视仪与所述红外监视仪的距离大于所述相控雷达天线的宽度。3.根据权利要求2所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述白光监视仪能够绕所述转轴实现
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90度的俯仰；所述红外监视仪能够绕所述转轴实现
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90度的俯仰。4.根据权利要求1所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述白光监视仪的镜头中心轴线平行于t面，所述红外监视仪的镜头中心轴线平行于t面。5.根据权利要求1所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述一体化云台的旋转中心线经过其几何中心，并垂直于s面。6.根据权利要求3所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述白光监视仪的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面，所述红外监视仪的俯仰运动的旋转中心线位于s面内且垂直于t面。7.根据权利要求1所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述白光监视仪的镜头前侧设置雨刷器。8.根据权利要求1所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述升降装置底部设置升降控制器及摇把，通过升降控制器和摇把能够控制升降装置的升降。9.根据权利要求8所述的小型集成式多频谱感知监视系统，其特征在于，所述小型集成式多频谱感知监视系统还包括信息处理盒、电缆收集连接器，所述信息处理盒设置在所述一体化云台的后方，所述信息处理盒通过电缆与相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪、升降控制器、一体化云台电连接；所述电缆收集连接器设置于升降装置底部。

技术总结
本发明属于多频谱感知监视技术领域，具体涉及一种小型集成式多频谱感知监视系统，包括相控雷达天线、白光监视仪、红外监视仪、一体化云台和升降装置；相控雷达天线设置在一体化云台的前方；白光监视仪和红外监视仪设置在所述一体化云台的两侧；相控雷达天线的几何中心与一体化云台的几何中心位于同一水平面S面内，且同时位于同一竖直面T面内；升降装置设置于所述一体化云台下方，并调节系统的监视高度。系统集成了雷达光电多种传感器，并可升降，实现了多个波段频谱和监视高度可调节对目标对象信息数据的探测感知，优化了结构，完成了远近结合、快准兼顾、方便安装运输、易于自动化和智能化使用的感知监视系统设计。智能化使用的感知监视系统设计。智能化使用的感知监视系统设计。


技术研发人员：孟磊 邱浩波 高星 许丹阳 尚洁
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.09.12
技术公布日：2023/10/20