微型无人侦察机变倍同步聚焦镜头控制

罗卫兵，迟晓鹏，丁 影

(武警工程学院，西安 710086)

0 引言

微型无人侦察机以其布置迅速、方便灵活的特点，在各个领域得到广泛应用［1－3］。但由于微型无人侦察机载荷小，在实际应用中，选用商品化的变焦摄像存在体积大、重量大等问题，制约其功能扩展。在高速飞行过程中，变焦完成后一般通过DSP算法进行聚焦，但其响应时间长，无法满足无人侦察机高机动的应用要求，而普通微型镜头无变焦功能。本文运用微型无人侦察机飞控内部STM32F103RB ARM处理器的富余I/O资源，设计了一款重量轻、变焦快，且同步聚焦的小型摄像系统，可通过飞控的遥控指令实现连续快速变倍与同步聚焦功能。

1 硬件系统工作原理及结构设计

传统的摄像机或照相机在变焦过程结束后，通常要通过 DSP进行算法聚焦［4－5］，导致时间延迟增大;而微型无人侦察机在进行侦察过程时，飞行速度快、景物动态范围大，搭载传统的摄像机或照相机要实现快速聚焦，且满足清晰拍摄就变得非常困难，为解决这一难题，设计了一个变倍同步聚焦镜头。

1.1 同步聚焦原理

微型无人侦察机飞行高度通常大于10 m，在100～1000 m之间，摄像系统焦距与无人机飞行高度之比可达到1:100000，因此侦察目标可近似为无穷远。这样就可以计算出目标在无穷远处，系统焦距每增减0.01mm，在保证目标清晰时，镜片组之间的距离和各镜片到CCD传感器靶面的距离。将这些距离点位进行拟合后可得到两条聚焦曲线，如图1所示。其中:A1D1为镜头在变倍同步聚焦过程中变倍组运动曲线;A2D2为补偿组运动曲线。……