船用日盲紫外引航儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種船用日盲紫外引航儀，用于船舶霧天日盲紫外引航。該儀器包括日盲紫外成像裝置、跟瞄轉(zhuǎn)臺、磁基座和處理裝置，日盲紫外成像裝置固接于跟瞄轉(zhuǎn)臺上；跟瞄轉(zhuǎn)臺固定在磁基座上，并由電機控制跟瞄轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)；處理裝置分別連接于日盲紫外成像裝置和控制電機。跟瞄轉(zhuǎn)臺由垂直旋轉(zhuǎn)機構和水平旋轉(zhuǎn)機構組成，兩個旋轉(zhuǎn)機構分別由電機控制進行自動旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)自動跟瞄日盲紫外信號的功能，從而在減少引航人員體力負荷的同時“解放”其注意力，讓其無需將注意力時刻放在成像裝置的方向調(diào)整上，并且能有效提高設備穩(wěn)像程度，避免圖像抖動或成像模糊。
【專利說明】船用日盲紫外引航儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及探測導航【技術領域】，具體而言，涉及一種船用日盲紫外引航儀。
【背景技術】
[0002]日盲紫外技術因其出色的破霧性能被越來越多地應用于霧天引航領域，早在20世紀九十年代，美國NEOS公司就對日盲紫外光信號良好的破霧性能作了相關測試并利用日盲紫外波段成像技術成功實現(xiàn)了飛機霧天輔助降落。近幾年，日盲紫外技術在霧天船舶引航領域的應用得到深入研究并取得長足進展，如申請?zhí)枮?01210550710.2的中國專利對日盲紫外成像技術在該領域的應用作了詳細說明。
[0003]實現(xiàn)船舶霧天日盲紫外引航的關鍵在于用日盲紫外探測儀獲取目標位置處的日盲紫外圖像，并通過對該圖像進行處理計算得到直觀的引航數(shù)據(jù)。為此，要求獲取的圖像越穩(wěn)定越好。
[0004]目前，日盲紫外霧天引航(特別是船舶霧天引航)技術還處于起步階段，市場上船舶專用的日盲紫外探測儀少之又少，多數(shù)情況下人們都是用產(chǎn)品較為成熟的日盲紫外電暈監(jiān)測儀模塊進行替代。日盲紫外電暈監(jiān)測儀模塊在功能上可以達到船用日盲紫外探測儀獲取目標位置處的日盲紫外圖像的要求，但是在使用時，通常是由引航人員手持該類探測模塊在船上進行工作，這對引航人員的整個引航工作都會造成極大的不便。一方面，引航人員長時間手持該類探測儀會造成一定的體力負荷，特別是當其為了獲取更清晰的日盲紫外圖像而需要頻繁地上、下、左、右調(diào)整探測儀方向時；另一方面，引航人員的雙手及注意力基本都集中在探測儀上，很難在同一時間再去關注其他引航信息或進行其他電子儀器的操作，這對引航人員而言幾乎是致命的缺點(眾所周知引航員在引航過程中需要隨時發(fā)出各種指令或進行信息記錄等)；再者，日盲紫外探測儀由引航人員手持時都不可避免地會有一系列晃動，無法像放置于平臺上那般平穩(wěn)，而日盲紫外探測儀的晃動會引起視頻圖像的抖動，從而嚴重影響對視頻圖像的觀察及后端處理器對圖像的分辨、處理效率。
[0005]綜上所述，船舶霧天日盲紫外引航領域迫切需要一種適用于船上且操作簡單的日盲紫外探測儀，在減輕引航人員體力負荷的同時增強圖像視頻的穩(wěn)像質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型鑒于上述現(xiàn)有技術中的問題，旨在提出一種船用日盲紫外引航儀，該設備能在減輕引航人員體力負荷的同時增強圖像視頻的穩(wěn)像質(zhì)量。
[0007]本實用新型采用的技術方案如下:
[0008]船用日盲紫外引航儀，包括日盲紫外成像裝置、跟瞄轉(zhuǎn)臺、磁基座和處理裝置，日盲紫外成像裝置固接于跟瞄轉(zhuǎn)臺上；跟瞄轉(zhuǎn)臺固定在磁基座上，并由電機控制跟瞄轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)；處理裝置分別連接于日盲紫外成像裝置和所述電機。
[0009]進一步地，跟瞄轉(zhuǎn)臺由垂直旋轉(zhuǎn)機構和水平旋轉(zhuǎn)機構組成，兩個旋轉(zhuǎn)機構分別由第一電機和第二電機控制進行自動旋轉(zhuǎn)；垂直旋轉(zhuǎn)機構通過第一轉(zhuǎn)軸與水平旋轉(zhuǎn)機構連接，水平旋轉(zhuǎn)機構通過第二轉(zhuǎn)軸與磁基座連接；日盲紫外成像裝置固接于垂直旋轉(zhuǎn)機構上。
[0010]優(yōu)選地，垂直旋轉(zhuǎn)機構和水平旋轉(zhuǎn)機構的可旋轉(zhuǎn)范圍分別為O?90°與-90°?90。。
[0011]本實用新型的裝置設計簡單，安裝方便，操作便捷，適用設置于船上，能減輕引航人員的負擔，有效提高圖像的穩(wěn)定性，可以很好地用于霧天船舶日盲紫外引航。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為船用日盲紫外引航儀結(jié)構圖；
[0013]圖2為本實用新型處理裝置的硬件結(jié)構示意圖；
[0014]圖3為日盲紫外成像裝置所成圖像；
[0015]圖4為船用日盲紫外引航儀跟瞄轉(zhuǎn)動過程中的一示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型的船用日盲紫外引航儀包含日盲紫外成像裝置1、跟瞄轉(zhuǎn)臺2、磁基座3和處理裝置4。其中跟瞄轉(zhuǎn)臺2由垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1和水平旋轉(zhuǎn)機構2-2組成，垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1通過轉(zhuǎn)軸與水平旋轉(zhuǎn)機構2-2連接，水平旋轉(zhuǎn)機構2-2通過轉(zhuǎn)軸與磁基座3連接，兩個旋轉(zhuǎn)機構的轉(zhuǎn)軸均含配套電機，由電機控制進行自動旋轉(zhuǎn)。其中日盲紫外成像裝置I固接于垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1上。
[0018]在船舶日盲紫外引航靠泊技術中，實施的關鍵是在船舶在整個航行過程中需要時刻獲取目標處設定的日盲紫外光源信號，以便船只根據(jù)這種“指引”信號順利到達目的地。但在實際操作中由于船只在不停運動而日盲紫外成像裝置的視場角有限，很可能導致“指弓I ”信號脫離視場范圍。在本實用新型中，可以通過伺服電機控制方式使日盲紫外成像裝置I實時跟瞄目標處的日盲紫外信號:處理裝置4分別連接日盲紫外成像裝置I和跟瞄轉(zhuǎn)臺2中的電機，其一方面采集日盲紫外成像裝置I輸出的日盲紫外圖像，另一方面控制跟瞄轉(zhuǎn)臺2中垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1和水平旋轉(zhuǎn)機構2-2的運動。具體而言，處理裝置4由若干芯片及電路板組合而成以實現(xiàn)上述操作，本實施例中給出一種搭建該硬件裝置的方式:如圖2所示，處理裝置4由TVP5150視頻解碼芯片、DM642處理器、MSP430單片機及H橋MOS管電路依次連接組成，其中TVP5150是TI公司生產(chǎn)的超低功耗視頻解碼器，其與日盲紫外成像裝置I相連，將其輸出的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成符合ITU-R BT.656標準的數(shù)字信號并輸送至DM642處理器；DM642是TI公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字信號處理器，可對上述視頻數(shù)據(jù)進行計算得到日盲紫外成像裝置I的現(xiàn)有狀態(tài)與目標狀態(tài)的差值，此差值即為所需的控制數(shù)據(jù)，并通過UART串口將該控制數(shù)據(jù)傳送至MSP430，DM642處理器輸出的圖像數(shù)據(jù)還可直接輸出到顯示設備進行圖像顯示；MSP430單片機從DM642接收控制數(shù)據(jù)，通過H橋MOS管電路控制電機的正反轉(zhuǎn)以完成對跟瞄轉(zhuǎn)臺2的控制，在本實用新型中分別設有H橋MOS管電路I與直旋轉(zhuǎn)機構2-1上轉(zhuǎn)軸的配套電機相連以控制其上、下旋轉(zhuǎn)、設有H橋MOS管電路2與水平旋轉(zhuǎn)機構2-2上轉(zhuǎn)軸的配套電機相連以控制其左、右旋轉(zhuǎn)。由于日盲紫外成像裝置I所得的圖像信號單一(僅有一種像素值)，處理裝置4僅需簡單的處理即可判定跟瞄轉(zhuǎn)臺2所需旋轉(zhuǎn)的角度。[0019]因日盲紫外成像裝置I固接于垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1上，跟瞄轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)動即可視為日盲紫外成像裝置I的轉(zhuǎn)動。其中日盲紫外成像裝置I為可對波長范圍為200-280nm的日盲紫外光信號成像的設備，進一步地，其內(nèi)部還可以有為日盲紫外圖像提供背景參考信息的可見光成像模塊，該成像裝置可以是以色列OFIL公司推出的紫外成像儀SUPERB、江蘇紫峰光電科技有限公司生產(chǎn)的ZF-Sl或ZF-Dl型號的日盲紫外成像儀,或其他公司生產(chǎn)的具有同等功能的廣品。
[0020]假設船舶在航行過程中由日盲紫外成像裝置I采集到如圖3所示的日盲紫外信號燈陣圖像并將其傳送至處理裝置4。由圖3可見日盲紫外信號燈陣即將脫離成像范圍，若不進行跟瞄將很可能導致信號丟失而不利于船舶(特別是在霧天條件下)航行，因此需要調(diào)整日盲紫外成像裝置I的拍攝方向以使日盲紫外信號燈陣位于圖像中央。由于日盲紫外圖像信號單一，圖示日盲紫外信號燈陣的中心光源(即中間排的中間一個)在整個圖像上的坐標(x，y)很易算出。處理裝置4的DM642處理器內(nèi)還可以預先存儲日盲紫外成像裝置I的視場角度(θ，Φ)及圖像中心的像素坐標為(XQ，yQ)，若要使得圖示日盲紫外信號燈陣的中心光源位于圖像中心(即(?,%)處)，則日盲紫外成像裝置I需要水平旋轉(zhuǎn)的角度為:Θ *(Xtl-X)/2xQ;需要垂直旋轉(zhuǎn)的角度為'φ *(y0-y)/2y0o [0021]處理裝置4根據(jù)上述結(jié)果向跟瞄轉(zhuǎn)臺2發(fā)送指令，控制垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1帶動日盲紫外成像裝置I在垂直方向旋轉(zhuǎn)P *(ycry)/2yc)、控制水平旋轉(zhuǎn)機構2-2帶動紫外成像裝置I在水平方向旋轉(zhuǎn)θ*(Χ0-Χ)/2X(I。參見圖4，為船用日盲紫外引航儀在跟瞄目標處的日盲紫外光信號的過程中垂直旋轉(zhuǎn)15°、水平旋轉(zhuǎn)45°后的一個示意圖。
[0022]當然，處理裝置4實現(xiàn)對跟瞄轉(zhuǎn)臺2的控制并不僅限于上述方法，能滿足實際使用需求的類似方法都應屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
[0023]優(yōu)選地，垂直旋轉(zhuǎn)機構2-1和水平旋轉(zhuǎn)機構2-2的可旋轉(zhuǎn)范圍分別為O~90°與-90 ~90°。
[0024]本實用新型中的磁基座3用于將整個船用日盲紫外引航儀吸附在船舶的鐵質(zhì)船舷處，防止其滑動而造成圖像抖動；并且磁基座裝卸方便，人們可以根據(jù)現(xiàn)場情況決定其安放位置。
[0025]基于上述描述可知，本實用新型的船用日盲紫外引航儀可以實現(xiàn)自動跟瞄日盲紫外信號的功能，從而在減少引航人員體力負荷的同時“解放”其注意力，讓其無需將注意力時刻放在成像裝置的方向調(diào)整上，并且有效提高了設備穩(wěn)像程度，避免圖像抖動或成像模糊等問題。
【權利要求】
1.船用日盲紫外引航儀，其特征在于，包括日盲紫外成像裝置、跟瞄轉(zhuǎn)臺、磁基座和處理裝置，所述日盲紫外成像裝置固接于跟瞄轉(zhuǎn)臺上；所述跟瞄轉(zhuǎn)臺固定在磁基座上，并由電機控制跟瞄轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)；所述處理裝置分別連接于日盲紫外成像裝置和所述電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的船用日盲紫外引航儀，其特征在于，所述跟瞄轉(zhuǎn)臺由垂直旋轉(zhuǎn)機構和水平旋轉(zhuǎn)機構組成，兩個旋轉(zhuǎn)機構分別由第一電機和第二電機控制進行自動旋轉(zhuǎn)；所述垂直旋轉(zhuǎn)機構通過第一轉(zhuǎn)軸與水平旋轉(zhuǎn)機構連接，水平旋轉(zhuǎn)機構通過第二轉(zhuǎn)軸與磁基座連接；所述日盲紫外成像裝置固接于垂直旋轉(zhuǎn)機構上。
3.根據(jù)權利要求2所述的船用日盲紫外引航儀，其特征在于，所述垂直旋轉(zhuǎn)機構的旋轉(zhuǎn)范圍為O?90°，水平旋轉(zhuǎn)機構的旋轉(zhuǎn)范圍為-90°?90°。
【文檔編號】G01C21/00GK203534599SQ201320613895
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】朱曦, 孔夏麗, 李養(yǎng)晶, 李大鵬, 丁健文, 李想, 潘巍松 申請人:江蘇五維電子科技有限公司