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美国的无人机转塔体系
来源:http://www.xinmindianqi.com 责任编辑:w66利来 更新日期:2018-11-04 20:43

  美国的无人机转塔体系

  
 

  
 

  
 

  美国作为国际上无人机技能最先进、运用最广泛的国家,在无人机转塔的研发上也处于领先地位。捕食者、全球鹰、龙眼等不同等级的无人机,装备了大小不一。类型各异的转塔体系。深化了解美国无人机的转塔体系,关于我国的相关研讨是有学习含义的。
 

  现代无人机在遂行监督、侦查、方针获取、电子战、通讯中继、对地进犯等使命时,以及在未来的空战中,都会用到机首下方设备的可360°旋转、有图画安稳功用的光电传感器转塔。转塔内的传感器可获得各种动态、静态图画,通过通讯链路传回坐落地上、舰艇或有人驾驭飞机上的操控台,供操作人员操控无人机的飞翔,以及情报和指挥人员进行剖析、决议方案。因而,光电传感器转塔是无人机体系不可或缺的组成部分,它的功用在很大程度上决议着无人机体系的作战效能。
 

  
 

  无人机转塔的开展方向
 

  
 

  无人机光电传感器转塔由有人驾驭飞机和直升机的转塔开展而来。因为无人机载荷和空间的约束,分量和体积有所减小,采取了一系列新技能、新规划满意功用上的要求。
 

  减小分量体积,增大功用密度
 

  转塔体系内一般归纳有多种传感器,因而若要转塔体系减肥,首要就要选用微机电部件和高强度轻质资料,下降传感器组件的体积和分量,另一个途径就是进步集成度、改善内部布局,例如
 

  将各传感器组件中的电子体系分离出来归纳规划制作。美国L3通讯公司的MX-15和MX-15D型转塔,就通过这种方法将分量减轻了22.67千克。通过上述方法,就能在保证功用的前提下完成转塔体系的小型化、轻型化,进步无人机的滞空时刻;或许在必定分量指标下,把更多的传感器集成进转塔,拓宽无人机的使命才能。
 

  现在美国的无人机转塔体系一般包括4>7种传感器,例如用于飞翔操控、监督、侦查的昼用相机体系;用于夜间飞翔操控以及方针勘探的红外热像仪;用于获取方针信息的激光测距仪、激光照耀体系;较大型无人机的转塔体系还有体积、分量、耗能较大的激光方针指示体系,可引导激光制导武器施行进犯。
 

  传感器扩展功用、进步功用
 

  无人机转塔体系的功用首要取决于传感器组件。美国无人机转塔中的传感器组件功用大都比较完善。例如,各种视频相机和红外热像仪均选用多级变焦规划,能够拍照从广角到长焦、从全体到部分的多种图画;超长焦距相机能够调查方针细节,便于辨认方针的类型、调查方针的状况。传感器成像元件的分辩率也较高,如影子400等战术无人机运用的红外焦平面阵元为320>240,更大一些无人机则选用640>480阵元,可拍照比较明晰的红外图画。
 

  集成多种新技能以进步效能
 

  无人机转塔还通过集成新体系和新技能来进步效能。例如,在转塔中集成惯性丈量单元(IMU)。IMU由固态光纤陀螺和加速度计组成,可准确丈量无人机的飞翔姿势,并对转塔进行操控。这样,即使无人机进行剧烈的机动飞翔,传感器体系也能够一直瞄准方针,进行继续观测和准确测定。一些高端的转塔体系还集成了图画交融功用,即对不同频谱传感器拍照的图画进行处理,主动交融成一副包括各种频谱特征的方针图画,用于准确断定方针。以往是先通过数据链路,把多幅不同频谱的图画传输到操控站,然后在人的参加下进行交融处理。明显,现在的方法要先进得多。
 

  除了上述特色外,下降传感器及转塔体系的价格也是一个重要的开展方向。
 

  
 

  美军典型的无人机转塔体系
 

  
 

  Ultra 8500 XR转塔
 

  该型转塔由美国FLIR公司研发,已装备美军影子400和影子600无人机。它的直径只要22.9厘米、高34.3厘米、重13.1千克,是国际同等级转塔中分量最轻、体积最小的。传感器体系包括红外热像仪,选用320>240阵元的高灵敏中波红外焦平面阵列,用于昼间侦查、监督的高灵敏相机,选用变焦规划,便于切换调查方针的概貌和细节。
 

  FLIR公司还出产现在最小的商用红外热成像仪Thermo Vision Micron。其体积约3.42>3.68>4.65厘米,除镜头外的分量缺乏120克,功率不到1.5瓦。该热像仪的镜头有11、18、30毫米三种焦距,别离供给40°>30°、25°>19°、15°>11°的视场。这种热成像仪首要用于手掷式无人机,例如美国陆军的大乌鸦和海军陆战队的龙眼。它也是现在国际上销量最大的红外成像仪。
 

  Safire系列转塔
 

  StarSafire系列转塔也由FLIR公司研发。其间StarSafireⅢ型被美国海岸警卫队选定为规范转塔,装备鹰眼无人机。它直径38.1厘米,传感器包括红外相机、五颜六色变焦相机、高分辩五颜六色侦查相机(能穿透薄雾)、激光照耀设备、2021年我国无人机出货量将达419万台激光测距仪。其间红外成像器材是640>480阵元的大型中波红外焦平面阵列,能发生适当明晰的红外图画。热成像仪有4种视场:视场规模25°的宽视场、5.4°的中视场、1.4°的窄视场以及1.4°的超窄视场。五颜六色昼用相机也能够供给宽、中、窄三种视场。五颜六色侦查相机除了中视场和超窄视场外,还有用于超长间隔侦查的0.29°极窄视场。需求指出的是,镜头视场的挑选涉及到画面规模和方针扩大倍率的联系。视场越窄,方针的扩大倍率越高,反之,视场越宽,包括的规模越广,但无法看清方针的细节。
 

  BriteStar转塔体形稍大,直径为40.6厘米、重54.43千克,现在首要配用美国海军火力侦查兵无人直升机。该转塔内除设备SatireⅢ型转塔装备的可见光/红外传感器、激光测距及照耀体系外,还装备了为激光制导武器供给引导的激光方针指示体系。转塔内置有瞄准模块,能够使成像仪和光电相机主动瞄准激光指示器的照耀点,保证两类传感器动作协调一致,便于操控人员在不同频谱图画间快速切换。
 

  Safire系列的最新成员是StarSafire HD。它是第一种全数字高清稳像式机载传感器转塔,运用焦距1500毫米的镜头:一切传感器生成的图画都是全数字式的,防止了模—数变换对分辩率构成的丢失:高带宽的数字视频传输保证一切的场景细节能完整地从传感器传回渠道:转塔内置7套成像传感器或激光传感器,只通过一根光纤就可完成操控。美国陆军已将Safire HD和Star SafireⅢ转塔体系用于快速浮空器初始布置(RAID)方案。该方案为小型系留式气球装备高功用传感器,在约100米高度施行监督、预警,为布置在伊拉克和阿富汗的美军供给戒备维护。
 

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  MX系列转塔
 

  MX系列转塔由美国l—3通讯公司WESCAM分公司出产。它开始用于各种有人驾驭飞机,如用于美国海军P-3C海上巡逻机和海岸警卫队C-130侦查机的MX-20转塔;用于海岸警卫队HU-25猎鹰飞机、形体较小的MX-15转塔。通过进一步改善后,MX-15转塔装备了通用原子航空体系公司出产的蚊式改善型无人机,在伊拉克运用了1年半。传感器体系包括五颜六色变焦相机、装备超长焦距镜头的五颜六色或单色侦查相机、红外变焦相机、激光测距仪、激光照耀设备。其间红外摄像机有宽、中、窄、超窄4种视场,五颜六色变焦相机有宽、中、窄3种视场:而使用超长焦的侦查相机,能够观测方针的细节。
 

  WESCAM还在MX-15基础上研发了MX-15D,将用于引导激光制导武器的激光方针指示体系整合进转塔。该公司称,MX-15D型是直径15英寸(38.1厘米)级转塔中,光电/红外辨认间隔最远的。还有形体更紧凑的MX-12型转塔,直径30.5厘米、分量24千克,可根据需求在三级红外变焦相机、五颜六色变焦相机、高倍率侦查相机、激光测距仪、激光照耀设备中任选4种。为了拍照明晰的图画、对方针准确定位,就要防止传感器的颤动、消除无人机飞翔对传感器成像的影响,不然再长焦距的镜头、再高分辩率的成像元件也只能得到含糊的印象。为此,MX系列一切类型转塔的万向节中都置有由固态光纤陀螺和加速度计组成的IMU,用以准确测定渠道的姿势、构成操控信号,使转塔传感器一直安稳指向方针。
 

  MIS系列转塔
 

  多谱方针获取体系(MTS)转塔由美国雷声公司研发,首要用于美国空军的捕食者及飞翔功用更强的捕食者B无人机。MTS-A转塔用于装备捕食者,直径为43.2厘米,整合有光电/红外传感器和激光指示体系。用于装备捕食者B的MTS-B转塔比A型更重、传感器勘探间隔更远,直径53.9厘米、分量103.5千克。共设置有7种视场,其间2个超窄视场(0.08°>0.11°)、1个窄视场、3个中视场和1个宽视场(35°>45°)。在超窄视场(最高光学倍率)时,红外相机和光电相机别离有2倍、4倍的电子变焦比,以进一步扩大图画。
 

  MTS系列转塔与MX系列转塔相同,也安顿有IMU单元。MTS系列转塔最杰出的技能特色是把图画交融才能作为规范装备,雷声公司对此进行了10多年的研讨。体系把拍照的30万像素(640>480)红外图画和可见光图画进行信噪比剖析,然后挑选两幅图画中最明晰的像素叠加生成一幅图画,处理进程彻底主动化。雷声公司还将进一步改善MTS转塔,包括进步光电/红外体系的分辩率和明晰度、研发可包括更多细节的短波相机、选用体积更小的二极管泵浦激光器、开发紧缩视频格式等方面,以进步转塔体系的功用,使信息传输更快、占用带宽更小。
 

  
 

  

 

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