本发明实施例涉及光电探测，尤其涉及一种复眼式单目标方向矢量测量微系统。
背景技术：
1、目标方向矢量测量是光电探测中的常见需求，具体而言，太阳敏感器通过对太阳光线方向矢量的测量可以为航天器提供指向信息；激光跟踪仪通过对反射激光点的方向矢量的测量可以进行目标形貌的探测；原子力显微镜通过对悬臂反射激光的方向矢量测量可以实现纳米级原子形貌的测量。
2、相关技术中，传统的目标方向矢量测量装置主要是数字式的，即通过图像探测器将物理世界中目标的方位信息转化为图像探测器的电信号，通过处理器分析电信号，解算目标入射矢量方向。目标方向矢量测量装置的核心部分是其光电转换部分，主要由光学系统与图像探测器组成；其基本原理是通过一个光学系统，将目标的入射光线投影到图像探测器上，在图像探测器上形成目标的实像。根据子眼小孔成像的原理，连接目标成像光斑质心与光学系统的光心形成的矢量，即为目标的入射矢量方向，根据该矢量可以确定目标相对于仪器的方位。
3、相关技术中，根据光学系统的不同，目标方向矢量测量系统可以分为镜头式目标方向矢量测量系统与孔径式目标方向矢量测量系统。镜头式目标方向矢量测量系统的光学系统是一个镜头，其一般由多组镜片组成，固定在一个长镜筒内。其可以将大口径下的入射光线汇聚到图像探测器上，形成目标的成像光斑。孔径式目标方向矢量测量系统用mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)工艺在镀铬的玻璃平板上刻蚀出的孔径或者十字叉丝，以之作为光学系统。目标光线经过孔径之后，按照光线直线传播的原理继续传播，在图像探测器上形成目标入射光线的衍射光斑。
4、镜头式目标方向矢量测量系统属于单孔径光学系统，存在着视场与分辨率的矛盾。对于长焦距的镜头，其目标矢量测量的分辨率较高，但是观测视场小；对于短焦距的镜头，如鱼眼镜头，其成像视场大，但是边缘视场畸变严重，且短焦距造成了目标矢量测量分辨率降低。且镜头式目标方向矢量测量系统光学部分装置复杂，加工困难。
5、孔径式目标方向矢量测量系统中的单孔径目标方向矢量测量系统与镜头式目标方向矢量测量系统一致，都具有视场与分辨率的矛盾。孔径式目标方向矢量测量系统为了获得大视场，会减子眼小孔径所在的光学系统与图像探测器之间的距离，即减小焦距。此时的目标方向矢量测量系统视场增大，但是目标矢量的测量分辨率降低，很难保证测量精度。
技术实现思路
1、本发明实施例提供了一种复眼式单目标方向矢量测量微系统，以解决已有的目标方向矢量测量系统中存在的部分或者全部问题。
2、所述系统包括：滤光片、复眼光学平板、图像探测器、电路处理系统、电连接器、机械外壳，所述复眼光学平板上阵列分布有多个子眼小孔，所述复眼光学平板上横向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同，纵向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同。
3、可选地，所述复眼光学平板上纵向各个相邻子眼小孔之间的距离与横向各个相邻子眼小孔之间的距离相同。
4、可选地，对于复眼光学平板上的任一行或者任一列子眼小孔，第i-1个子眼小孔与第i个子眼小孔之间的距离为：
5、
6、其中，code1＝codemin、coden＝codemax，codemin和codemax分别表示预设子眼小孔间距最小值和预设子眼小孔间距最大值，n表示子眼小孔位置编码总数量。
7、可选地，所述各个相邻子眼小孔之间的距离以复眼光学平板的中心点为原点向两端线性渐变。
8、可选地，以所述复眼光学平板的中心点为原点，x负方向的子眼小孔之间的位置编码值从codemax降低到codemin，x正方向的位置编码值从codemin增加到codemax；
9、在x方向上的一行子眼小孔数量为奇数的情况下，所述复眼光学平板上x方向各个相邻子眼小孔的距离为：{coden，coden-1，...，code2，code1，code1，code2，...，coden-1，coden}；其中，coden，coden-1，...，code2，code1的取值各不相同，code1表示在x正方向上与中心子眼小孔相邻的子眼小孔之间的距离，coden表示以所述中心子眼小孔的x正方向相邻子眼小孔为第1个子眼小孔、x正方向上第n-1个子眼小孔与第n个子眼小孔之间的距离；
10、在所述x方向上的一行子眼小孔数量为偶数的情况下，所述复眼光学平板上x方向各个相邻子眼小孔的距离为：{coden，coden-1，...，code2，code1，code2，...，coden-1，coden}；其中，coden，coden-1，...，code2，code1的取值各不相同，所述code1表示在x方向上与中心点相邻的两个子眼小孔之间的距离，coden表示以所述中心点x正方向相邻子眼小孔为第1个子眼小孔、x正方向上第n-1个子眼小孔与第n个子眼小孔之间的距离。
11、可选地，以所述复眼光学平板的中心点为原点，y负方向的子眼小孔之间的位置编码值从codemax降低到codemin，y正方向的位置编码值从codemin增加到codemax；
12、在y方向上的一行子眼小孔数量为奇数的情况下，所述复眼光学平板上y方向各个相邻子眼小孔的距离为：{coden，coden-1，...，code2，code1，code1，code2，...，coden-1，coden}；其中，coden，coden-1，...，code2，code1的取值各不相同，code1表示在y方向上与中心子眼小孔相邻的子眼小孔之间的距离，coden表示以所述中心子眼小孔的y正方向相邻子眼小孔为第1个子眼小孔、、y正方向上第n-1个子眼小孔与第n个子眼小孔之间的距离；
13、在所述y方向上的一行子眼小孔数量为偶数的情况下，所述复眼光学平板上y方向各个相邻子眼小孔的距离为：其中，coden，coden-1，...，code2，code1的取值各不相同，所述code1表示在y方向上与中心点相邻的两个子眼小孔之间的距离，coden表示以所述中心点y正方向相邻子眼小孔为第1个子眼小孔、y正方向上第n-1个子眼小孔与第n个子眼小孔之间的距离。
14、可选地，所述子眼小孔为矩形，各个子眼小孔的短边相同，长边的大小根据子眼小孔在光学平板上的分布位置确定，以保证光线入射子眼小孔时的成像形貌能够分辨质心位置，子眼小孔在复眼光学平板上径向分布，长边方向与子眼小孔中心与复眼光学平板中心连线平行。
15、可选地，电路处理系统基于以下步骤对图像探测器采集的图像进行运算与处理：
16、确定图像探测器采集的图像中包含的各个光斑的质心位置点；
17、根据图像探测器采集的图像中包含的各个光斑的质心位置点，确定图像探测器采集的图像中多个光斑中，横向各个相邻光斑之间的距离和纵向各个光斑之间的距离，根据所述横向各个相邻光斑之间的距离、纵向各个光斑之间的距离、所述复眼光学平板上横向各个相邻子眼小孔之间的距离和纵向各个相邻子眼小孔之间的距离，确定探测器采集光斑对应的光线入射时穿过的各个入射子眼小孔在复眼光学平板上的位置；
18、根据所述各个入射子眼小孔在复眼光学平板上的位置确定各个入射子眼小孔的中心点所在的位置点；
19、根据每个光斑的质心位置点和与之对应的入射子眼小孔的中心点所在的位置点，确定每个光斑对应的光线入射矢量；
20、根据图像探测器采集的图像中包含的各个光斑分别对应的光线入射矢量的平均值确定目标入射矢量方向。
21、可选地，在机械外壳中滤波片、复眼光学平板、图像探测器的位置互相平行，所述复眼光学平板与图像探测器之间的距离为预设焦距值。
22、可选地，所述机械外壳包裹所述滤光片、所述复眼光学平板、所述图像探测器、所述电路处理系统和所述电连接器，并在滤光片上方留出复眼光学系统的探测视场，在侧面留出电连接器与外界连接的空间。
23、本发明实施例中，复眼光学平板上阵列分布有多个子眼小孔，并且复眼光学平板上横向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同，纵向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同，因此该复眼光学平板可以依据目标所在空间位置，通过局部的小孔阵列对目标光线投影成像到图像探测器上，并可以依据各个子眼小孔之间的间距对各个子眼小孔的位置进行编码与区分，从而可以根据图像探测器采集到的光斑之间的距离确定投射光线的子眼小孔的位置，进而可以计算得到每个光斑对应的光线入射矢量。从而，本发明实施例中的复眼式单目标方向矢量测量微系统可以实现大视场与高角度分辨率共融的高性能测量。
1.一种复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，所述系统包括：滤光片、复眼光学平板、图像探测器、电路处理系统、电连接器、机械外壳，所述复眼光学平板上阵列分布有多个子眼小孔，所述复眼光学平板上横向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同，纵向各个相邻子眼小孔之间的距离的大小各不相同。
2.根据权利要求1所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，所述复眼光学平板上纵向各个相邻子眼小孔之间的距离与横向各个相邻子眼小孔之间的距离相同。
3.根据权利要求1所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，对于复眼光学平板上的任一行或者任一列子眼小孔，第i-1个子眼小孔与第i个子眼小孔之间的距离为：
4.根据权利要求1所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，所述各个相邻子眼小孔之间的距离以复眼光学平板的中心点为原点向两端线性渐变。
5.根据权利要求4所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，以所述复眼光学平板的中心点为原点，x负方向的子眼小孔之间的位置编码值从codemax降低到codemin，x正方向的位置编码值从codemin增加到codemax；
6.根据权利要求4所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，以所述复眼光学平板的中心点为原点，y负方向的子眼小孔之间的位置编码值从codemax降低到codemin，y正方向的位置编码值从codemin增加到codemax；
7.根据权利要求4所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，所述子眼小孔为矩形，各个子眼小孔的短边相同，长边的大小根据子眼小孔在光学平板上的分布位置确定，以保证光线入射子眼小孔时的成像形貌能够分辨质心位置，子眼小孔在复眼光学平板上径向分布，长边方向与子眼小孔中心与复眼光学平板中心连线平行。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，电路处理系统基于以下步骤对图像探测器采集的图像进行运算与处理：
9.根据权利要求8所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，在机械外壳中滤波片、复眼光学平板、图像探测器的位置互相平行，所述复眼光学平板与图像探测器之间的距离为预设焦距值。
10.根据权利要求9所述的复眼式单目标方向矢量测量微系统，其特征在于，所述机械外壳包裹所述滤光片、所述复眼光学平板、所述图像探测器、所述电路处理系统和所述电连接器，并在滤光片上方留出复眼光学系统的探测视场，在侧面留出电连接器与外界连接的空间。
