一種導彈精確制導系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種導彈精確制導系統和方法，該系統包括紅外檢測裝置、導彈制導系統、跟蹤處理器以及攝像頭跟蹤系統，所述的紅外檢測裝置與跟蹤處理器連接，跟蹤處理器分別與導彈制導系統和攝像頭跟蹤系統連接，所述的攝像頭跟蹤系統與紅外檢測裝置連接；該制導方法包括S1：紅外探測器攝取目標及背景的紅外圖像并進行預處理；S2：圖像處理芯片對數字化目標圖像進行處理和圖像識別，區分出目標、背景信息；S3：跟蹤處理器按預定的跟蹤方式跟蹤目標圖像；S4：跟蹤處理器把誤差信號送到攝像頭跟蹤系統,控制攝像頭繼續瞄準目標；S5：跟蹤處理器向導彈的控制系統發出導引指令信息,控制導彈的飛行姿態,使導彈飛向選定的目標。
【專利說明】一種導彈精確制導系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種導彈精確制導系統及方法。
【背景技術】
[0002]導彈制導系統也稱導彈導引和控制系統，是導引和控制導彈按選定的規律調整飛行路線并導向目標的全部裝置。其功能是測量、計算導彈實際飛行路線和理論飛行路線的差別，形成制導指令，經過放大和轉換，由伺服機構調整導彈的發動機推力方向或舵面偏轉角，控制導彈的飛行路線，以允許的誤差(脫靶距離)靠近或命中目標。
[0003]紅外制導導彈是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身輻射的能量，從而實現尋的制導的武器，是當今紅外技術的重要軍事應用之一，是非常有效的精確制導打擊力量。紅外制導技術的研究始于第二次世界大戰期間，而最早用于實戰的紅外制導導彈是美國研制的響尾蛇空空導彈。由于紅外制導導彈具有制導精度高、抗干擾能力強、隱蔽性好、效費比高、結構緊湊、機動靈活等優點，經過半個世紀的發展，已廣泛發展為反坦克導彈、空地導彈、地空導彈、空空導彈、末制導炮彈、末制導子母彈以及巡航導彈等。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種導彈精確制導系統及方法，該系統使用紅外熱像儀進行紅外探測，紅外熱像儀具備自校正功能，且結構簡單、體積小巧、功耗低、溫度穩定性好，圖像處理更準確，使得導彈制導更精確，分辨率更高。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種導彈精確制導系統，它包括紅外檢測裝置、導彈制導系統、跟蹤處理器以及攝像頭跟蹤系統，所述的紅外檢測裝置與跟蹤處理器連接，跟蹤處理器分別與導彈制導系統和攝像頭跟蹤系統連接，所述的攝像頭跟蹤系統與紅外檢測裝置連接。
[0006]所述的紅外檢測裝置包括紅外探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲器；其中圖像處理芯片通過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內部數據總線與圖像處理芯片連接，圖像處理芯片通過電源接口與供電系統連接，圖像處理芯片通過視頻接口與跟蹤處理器連接，讀出電路與探測器相連。
[0007]所述的紅外探測器為紅外熱像儀。
[0008]所述的紅外檢測裝置為多個，組成線陣或平面陣。
[0009]所述的所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細節增強模塊、偽彩變換模塊、模數轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊；
所述非均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到校正后的圖像；
所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對盲元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對紅外熱圖像進行去噪處理，得到去噪后圖像；
所述圖像細節增強模塊，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現對圖像的增強功能；
所述模數轉換模塊，通過采用流水線ADC的設計架構，實現大陣列的模擬輸出高速模數轉換；
所述低噪聲電源模塊，通過采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現紅外探測器的聞響應率；
所述接口時序控制模塊，通過采用計數分頻的方法正確產生三路時序信號。
[0010]所述的紅外檢測裝置通過晶圓級多組件封裝技術進行封裝。
[0011]一種導彈精確制導方法，包括如下步驟:
S1:紅外探測器攝取目標及背景的紅外圖像并進行預處理，得到數字化目標圖像；
52:圖像處理芯片對數字化目標圖像進行處理和圖像識別，區分出目標、背景信息，識別出要攻擊的目標并抑制噪聲信號；
53:跟蹤處理器形成的跟蹤窗口的中心按預定的跟蹤方式跟蹤目標圖像；
54:跟蹤處理器把誤差信號送到攝像頭跟蹤系統，控制攝像頭繼續瞄準目標；
S5:跟蹤處理器向導彈的控制系統發出導引指令信息，控制導彈的飛行姿態，使導彈飛向選定的目標。
[0012]所述的紅外檢測裝置進行圖像處理的方法，包括如下步驟:
521:圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓；
522:探測器對視野范圍內的物體探測成像，并將圖像數據傳給圖像處理芯片；
523:圖像處理芯片對探測到的掃描范圍內的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校正、圖像濾波去噪、圖像細節增強、偽彩變換的功能處理；
524:圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數據進行模數轉換；
S25:圖像處理芯片將處理后的圖像信息經視頻接口傳送至視頻編碼模塊。
[0013]本發明的有益效果是:該制導系統使用紅外熱像儀進行紅外探測，紅外熱像儀具備自校正功能，且結構簡單、體積小巧、功耗低、溫度穩定性好，圖像處理更準確，使得導彈制導更精確，分辨率更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為導彈精確制導系統結構框圖；
圖2為紅外檢測裝置結構框圖；
圖3為導彈精確制導方法流程圖；
圖4為紅外檢測裝置進行圖像處理的方法。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。
[0016]如圖1所示，一種導彈精確制導系統，它包括紅外檢測裝置、導彈制導系統、跟蹤處理器以及攝像頭跟蹤系統，所述的紅外檢測裝置與跟蹤處理器連接，跟蹤處理器分別與導彈制導系統和攝像頭跟蹤系統連接，所述的攝像頭跟蹤系統與紅外檢測裝置連接。
[0017]如圖2所示，所述的紅外檢測裝置包括紅外探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲器；其中圖像處理芯片通過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內部數據總線與圖像處理芯片連接，圖像處理芯片通過電源接口與供電系統連接，圖像處理芯片通過視頻接口與跟蹤處理器連接，讀出電路與探測器相連。
[0018]所述的紅外探測器為紅外熱像儀。
[0019]所述的紅外檢測裝置為多個，組成線陣或平面陣。
[0020]所述的所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細節增強模塊、偽彩變換模塊、模數轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊；
所述非均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到校正后的圖像；
所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對盲元位置的信息進行預測和替代；
所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對紅外熱圖像進行去噪處理，得到去噪后圖像；
所述圖像細節增強模塊，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現對圖像的增強功能；
所述模數轉換模塊，通過采用流水線ADC的設計架構，實現大陣列的模擬輸出高速模數轉換；
所述低噪聲電源模塊，通過采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現紅外探測器的聞響應率；
所述接口時序控制模塊，通過采用計數分頻的方法正確產生三路時序信號。
[0021]所述的紅外檢測裝置通過晶圓級多組件封裝技術進行封裝。
[0022]如圖3所示，一種導彈精確制導方法，包括如下步驟:
S1:紅外探測器攝取目標及背景的紅外圖像并進行預處理，得到數字化目標圖像；
52:圖像處理芯片對數字化目標圖像進行處理和圖像識別，區分出目標、背景信息，識別出要攻擊的目標并抑制噪聲信號；
53:跟蹤處理器形成的跟蹤窗口的中心按預定的跟蹤方式跟蹤目標圖像；
54:跟蹤處理器把誤差信號送到攝像頭跟蹤系統，控制攝像頭繼續瞄準目標；
S5:跟蹤處理器向導彈的控制系統發出導引指令信息，控制導彈的飛行姿態，使導彈飛向選定的目標。
[0023]如圖4所示，所述的紅外檢測裝置進行圖像處理的方法，包括如下步驟:
521:圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓；
522:探測器對視野范圍內的物體探測成像，并將圖像數據傳給圖像處理芯片；
523:圖像處理芯片對探測到的掃描范圍內的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校正、圖像濾波去噪、圖像細節增強、偽彩變換的功能處理；
524:圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數據進行模數轉換； S25:圖像處理芯片將處理后的圖像信息經視頻接口傳送至視頻編碼模塊。
[0024]所述圖像處理芯片，通過采用計數分頻的方法實現正確產生三路時序信號；所述圖像處理芯片，通過采用集成Boost控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現紅外探測器的高響應率；所述圖像處理芯片，通過采用流水線ADC的設計架構，實現大陣列的模擬輸出高速模數轉換；所述非均勻校正功能，通過兩點法與二元非線性校正法實現對紅外熱圖像的校正，得到校正后的圖像；所述盲元校正功能，通過采用盲元補償算法，根據相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對盲元位置的信息進行預測和替代；所述圖像濾波去噪功能，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波實現對紅外熱圖像的去噪處理，得到去噪后圖像；所述圖像細節增強功能，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現對圖像的增強功能。
【權利要求】
1.一種導彈精確制導系統，其特征在于:它包括紅外檢測裝置、導彈制導系統、跟蹤處理器以及攝像頭跟蹤系統，所述的紅外檢測裝置與跟蹤處理器連接，跟蹤處理器分別與導彈制導系統和攝像頭跟蹤系統連接，所述的攝像頭跟蹤系統與紅外檢測裝置連接。
2.根據權利要求1所述的一種導彈精確制導系統，其特征在于:所述的紅外檢測裝置包括紅外探測器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲器；其中圖像處理芯片通過控制接口與讀出電路連接，外部存儲器通過內部數據總線與圖像處理芯片連接，圖像處理芯片通過電源接口與供電系統連接，圖像處理芯片通過視頻接口與跟蹤處理器連接，讀出電路與探測器相連。
3.根據權利要求1所述的一種導彈精確制導系統，其特征在于:所述的紅外檢測裝置為多個，組成線陣或平面陣。
4.根據權利要求2所述的一種導彈精確制導系統，其特征在于:所述的紅外探測器為紅外熱像儀。
5.根據權利要求2所述的一種導彈精確制導系統，其特征在于:所述的所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細節增強模塊、偽彩變換模塊、模數轉換模塊、低噪聲電源模塊和接口時序控制模塊； 所述非均勻校正模塊，通過兩點法與二元非線性校正法對紅外熱圖像進行校正，得到校正后的圖像； 所述盲元校正模塊，通過采用盲元補償算法，根據相鄰像素或前后幀圖像的響應相關性對盲元位置的信息進行預測和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對紅外熱圖像進行去噪處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細節增強模塊，通過采用雙閾值映射、雙閾值自適應增強算法和邊緣增強算法，對原始圖像的直方圖進行處理，實現對圖像的增強功能； 所述模數轉換模塊，通過采用流水線八IX:的設計架構，實現大陣列的模擬輸出高速模數轉換； 所述低噪聲電源模塊，通過采用集成8000控制電路，為探測器提供較高偏置電壓，實現紅外探測器的聞響應率； 所述接口時序控制模塊，通過采用計數分頻的方法正確產生三路時序信號。
6.根據權利要求2所述的一種導彈精確制導系統，其特征在于:所述的紅外檢測裝置通過晶圓級多組件封裝技術進行封裝。
7.一種導彈精確制導方法，其特征在于:包括如下步驟: 51:紅外探測器攝取目標及背景的紅外圖像并進行預處理，得到數字化目標圖像； 82:圖像處理芯片對數字化目標圖像進行處理和圖像識別，區分出目標、背景信息，識別出要攻擊的目標并抑制噪聲信號； 83:跟蹤處理器形成的跟蹤窗口的中心按預定的跟蹤方式跟蹤目標圖像； 54:跟蹤處理器把誤差信號送到攝像頭跟蹤系統，控制攝像頭繼續瞄準目標； 35:跟蹤處理器向導彈的控制系統發出導引指令信息，控制導彈的飛行姿態，使導彈飛向選定的目標。
8.根據權利要求7所述的一種精確制導方法，其特征在于:所述的紅外檢測裝置進行圖像處理的方法，包括如下步驟: 521:圖像處理芯片為探測器提供所需要的各種控制時序信號、電源和偏壓； 522:探測器對視野范圍內的物體探測成像，并將圖像數據傳給圖像處理芯片； 523:圖像處理芯片對探測到的掃描范圍內的紅外熱圖像進行包括非均勻校正、盲元校正、圖像濾波去噪、圖像細節增強、偽彩變換的功能處理； 524:圖像處理芯片對處理后的紅熱外圖像數據進行模數轉換； S25:圖像處理芯片將處理后的圖像信息經視頻接口傳送至視頻編碼模塊。
【文檔編號】G06T7/00GK104406459SQ201410518016
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】曾衡東 申請人:成都市晶林科技有限公司