基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水炮，特別是一種基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已有的智能水炮主要應(yīng)用于建筑物滅火，由水炮、前端探測(cè)系統(tǒng)和主控機(jī)構(gòu)成。水炮、前端探測(cè)系統(tǒng)和主控機(jī)都位于建筑物固定場(chǎng)所之內(nèi)。前端探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)信息較為固定和有限。但是在以下情況下并不適用:對(duì)于非紅外目標(biāo)、對(duì)于移動(dòng)目標(biāo)的發(fā)射，對(duì)于更廣闊的空間監(jiān)控和全局調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)，包括三個(gè)組成部分:探測(cè)前端、顯示和控制端、執(zhí)行端，其特征在于:
[0004]探測(cè)前端包括光電轉(zhuǎn)塔，光電轉(zhuǎn)塔包括光電伺服控制模塊、穩(wěn)像模塊、紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊、激光測(cè)距模塊；顯示和控制端包括顯控計(jì)算機(jī)、跟蹤器；執(zhí)行端包括水炮本體及水炮伺服控制模塊；
[0005]連接關(guān)系:紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊、激光測(cè)距模塊通過(guò)光學(xué)接口板與光電伺服控制模塊連接通訊，紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊連接穩(wěn)像模塊，穩(wěn)像模塊連接顯控計(jì)算機(jī)；顯控計(jì)算機(jī)連接光電伺服控制模塊、跟蹤器、水炮伺服控制模塊；水炮伺服控制模塊驅(qū)動(dòng)水炮本體。
[0006]上述基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟:
[0007]一、顯控計(jì)算機(jī)發(fā)指令給光電伺服控制模塊進(jìn)行掃描，探測(cè)前端通過(guò)紅外探測(cè)模塊和可見(jiàn)光探測(cè)模塊輸出兩路實(shí)時(shí)視頻圖像信息，經(jīng)過(guò)穩(wěn)像模塊將兩軸穩(wěn)定的視頻圖像傳輸?shù)斤@控計(jì)算機(jī)；
[0008]二、顯控計(jì)算機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)視頻圖像發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，發(fā)送指令給激光測(cè)距模塊對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距；
[0009]三、顯控計(jì)算機(jī)給跟蹤器發(fā)指令，跟蹤器鎖定目標(biāo)，跟蹤器利用圖像算法計(jì)算出目標(biāo)與光軸的偏差值，經(jīng)顯控計(jì)算機(jī)解算后給光電伺服控制模塊發(fā)送運(yùn)動(dòng)命令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，或者操作者直接操控顯控計(jì)算機(jī)的操作手柄手動(dòng)跟蹤目標(biāo)；
[0010]四、光電伺服控制模塊將角度信息實(shí)時(shí)反饋顯控計(jì)算機(jī)，顯控計(jì)算機(jī)通過(guò)該角度信息和目標(biāo)距離信息進(jìn)行水炮的指向解算，將方位角和俯仰角解算結(jié)果發(fā)送給水炮伺服控制模塊，水炮伺服控制模塊控制水炮向目標(biāo)發(fā)射。
[0011 ] 進(jìn)一步，步驟四中，顯控計(jì)算機(jī)進(jìn)行水炮指向解算時(shí)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)修正:
[0012]設(shè)光電轉(zhuǎn)塔至目標(biāo)距離為Z1，光電轉(zhuǎn)塔與水炮發(fā)射端之間的距離為Z2，顯控計(jì)算機(jī)根據(jù)及光電轉(zhuǎn)塔、水炮發(fā)射端、目標(biāo)三者之間的位置關(guān)系自動(dòng)計(jì)算水炮發(fā)射端至目標(biāo)距離為Z3 ；
[0013]若水炮系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或二者同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)光電轉(zhuǎn)塔指向目標(biāo)并鎖定時(shí)，將目標(biāo)坐標(biāo)信息傳輸至顯控計(jì)算機(jī)，設(shè)此時(shí)刻為tl，水炮伺服控制模塊驅(qū)動(dòng)水炮本體噴射水柱至目標(biāo)位置，設(shè)此時(shí)刻為t2，則延時(shí)Λ t = t2_tl，設(shè)偏差距離為Λ L，顯控計(jì)算機(jī)在光電轉(zhuǎn)塔tl時(shí)刻指向目標(biāo)的位置Zl時(shí)，根據(jù)目標(biāo)相對(duì)水炮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算預(yù)先量，修正水炮發(fā)射端至目標(biāo)距離Z3為Z3’，進(jìn)而解算出修正的水炮方位角和俯仰角。
[0014]進(jìn)一步，步驟四中，顯控計(jì)算機(jī)進(jìn)行水炮指向解算時(shí)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行風(fēng)向修正:顯控計(jì)算機(jī)連接測(cè)風(fēng)儀，顯控計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前風(fēng)力方向和大小及水炮發(fā)射端與目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)關(guān)系解算出修正的水炮方位角和俯仰角。
[0015]進(jìn)一步，顯控計(jì)算機(jī)具有人機(jī)界面，步驟四中，水炮伺服控制模塊控制水炮向目標(biāo)發(fā)射后，操作者通過(guò)顯控計(jì)算機(jī)人機(jī)界面根據(jù)當(dāng)前水炮實(shí)際發(fā)射位置，手動(dòng)修正水炮的方位角和俯仰角，操控顯控計(jì)算機(jī)發(fā)送射擊指令給執(zhí)行端。
[0016]有益效果:
[0017]本發(fā)明的基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)，觀測(cè)者可通過(guò)顯示屏觀察，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，則通過(guò)顯控計(jì)算機(jī)給跟蹤器發(fā)送探測(cè)信息和跟蹤指令，跟蹤器通過(guò)圖像算法將目標(biāo)偏移信息反饋給顯控計(jì)算機(jī)，顯控計(jì)算機(jī)將接收的跟蹤器信息和探測(cè)前端的探測(cè)信息進(jìn)行分析處理給探測(cè)前端的伺服系統(tǒng)發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)指令，通過(guò)激光測(cè)距得到的距離信息，計(jì)算出的穩(wěn)定平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及水炮到光電轉(zhuǎn)塔的方位信息進(jìn)行解算，發(fā)送架位信息給水炮，從而實(shí)現(xiàn)水炮的精確發(fā)射。
[0018]現(xiàn)有的探測(cè)前端多采用紅外探測(cè)，紅外探測(cè)靈敏度低，探測(cè)距離近，本發(fā)明采用非制冷紅外面陣探測(cè)器、可見(jiàn)光高清相機(jī)和遠(yuǎn)距離激光測(cè)距機(jī)作為探測(cè)前端，采集的信息更加豐富。
[0019]現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行射擊。本發(fā)明采用跟蹤模塊，通過(guò)圖像處理算法，能夠跟蹤目標(biāo)，時(shí)刻掌控目標(biāo)信息并反饋顯控計(jì)算機(jī)，顯控計(jì)算機(jī)將狀態(tài)進(jìn)行分析后對(duì)水炮發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的射擊。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)的探測(cè)系統(tǒng)相對(duì)觀測(cè)距離近，探測(cè)景象固定、信息單一，小范圍需要布置多個(gè)探測(cè)前端。對(duì)廣范圍和火勢(shì)蔓延較快的情況可能產(chǎn)生無(wú)法應(yīng)對(duì)的后果。本發(fā)明的探測(cè)前端能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的搜索，控制半徑能達(dá)到10km，通過(guò)控制中心將信息和水炮分布信息進(jìn)行解算，實(shí)現(xiàn)廣范圍全局調(diào)度。
[0021]本發(fā)明主要通過(guò)多信息探測(cè)前端搜索和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)以及險(xiǎn)情，并可自動(dòng)全方位的跟蹤目標(biāo)，將數(shù)據(jù)傳輸給顯示控制中心，通過(guò)位置和角度解算，調(diào)度水炮進(jìn)行定位發(fā)射。
[0022]本發(fā)明觀測(cè)信息多，探測(cè)距離遠(yuǎn)，可自動(dòng)跟蹤移動(dòng)目標(biāo)；可擴(kuò)展性強(qiáng)，控制中心可配多個(gè)探測(cè)前端，一個(gè)探測(cè)前端可配備多個(gè)水炮。特別適用于海警執(zhí)法、森林防火，智能城市的消防系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。
[0023]本發(fā)明應(yīng)用于水炮的遠(yuǎn)程操控和自動(dòng)操控。使得發(fā)射目的性強(qiáng)、具有更迅速更精確的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了人在現(xiàn)場(chǎng)操控水炮時(shí)面臨的危險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明整體系統(tǒng)框圖；
[0025]圖2為本發(fā)明水炮與目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置關(guān)系圖，圖中，1-光電轉(zhuǎn)塔，2-目標(biāo)，3-水炮發(fā)射端。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]—種基于光電轉(zhuǎn)塔的多信息融合智能水炮系統(tǒng)，包括三個(gè)組成部分:探測(cè)前端、顯示和控制端、執(zhí)行端，探測(cè)前端包括光電轉(zhuǎn)塔，光電轉(zhuǎn)塔包括光電伺服控制模塊、穩(wěn)像模塊、紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊、激光測(cè)距模塊；顯示和控制端包括顯控計(jì)算機(jī)、跟蹤器；執(zhí)行端包括水炮本體及水炮伺服控制模塊；
[0028]連接關(guān)系:紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊、激光測(cè)距模塊通過(guò)光學(xué)接口板與光電伺服控制模塊連接通訊，紅外探測(cè)模塊、可見(jiàn)光探測(cè)模塊連接穩(wěn)像模塊，穩(wěn)像模塊連接顯控計(jì)算機(jī)；顯控計(jì)算機(jī)連接光電伺服控制模塊、跟蹤器、水炮