一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107942341A(43)申请公布日2018.04.20(21)申请号201711160373.5(22)申请日2017.11.20(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人郝群曹杰程阳王非王子寒肖宇晴(74)专利代理机构北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)11639代理人毛燕(51)Int.Cl.G01S17/89(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图3页(54)发明名称一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统及方法(57)摘要本发明公开的一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统及方法，属于光电成像目标探测技术领域。本发明公开的一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统，包括全波形激光雷达系统、选通成像系统、主控电路、光源驱动、激光光源、第一分光镜和第二分光镜。本发明还公开基于所述系统实现的一种遮蔽目标光电成像探测方法。本发明采用全波形激光雷达系统与选通成像系统结合的方式，在预估遮蔽目标的纵深距离之后进行选通成像，能够大幅缩短盲选通成像时间，同时减少非目标散射回波的影响，从而快速得到遮蔽目标的高分辨率图像；相比较传统回波探测方法，本发明能够实现对遮蔽目标的快速、高分辨探测，并具备较高的测距精度和系统信噪比。CN107942341ACN107942341A权利要求书1/4页1.一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统，其特征在于：包括全波形激光雷达系统(1)、选通成像系统(2)、主控电路(3)、光源驱动(4)、激光光源(5)、第一分光镜(6)和第二分光镜(7)；所述的全波形激光雷达系统(1)包括含扫描机构的收发一体化光机(1.1)、面阵APD(1.2)、高速并行采集电路(1.3)和回波处理电路(1.4)；所述的选通成像系统(2)包括PIN光电二极管(2.1)、选通型像增强器(2.2)和光学系统(2.3)，其中所述的选通型像增强器(2.2)包括选通电源(2.2.1)、微通道板MCP(2.2.2)和成像器(2.2.3)，所述的光学系统(2.3)包括发射系统(2.3.1)和接收系统(2.3.2)；所述的主控电路(3)包括扫描模块(3.1)、全波形接收模块(3.2)、凝视模块(3.3)、选通成像接收模块(3.4)和控制台(3.5)。所述的全波形激光雷达系统(1)用于对探测视场(8)快速大范围扫描，获得全波形回波信号；全波形激光雷达系统(1)由主控电路(3)的扫描模块(3.1)控制光源驱动(4)，驱动激光光源(5)发射脉冲，激光光束经第一分光镜(6)透射后，通过收发一体化光机(1.1)对探测视场(8)进行大范围扫描，由面阵APD(1.2)接收纵深方向上所有目标反射和散射的回波，高速并行采集电路(1.3)获取全波形信息，经回波处理电路(1.4)预处理后由全波形接收模块(3.2)接收全波形回波信号；通过对全波形回波信号进行高速采样和波形分解，获得发射脉冲与目标回波的时间间隔t，从而估计遮蔽目标的纵深距离R；通过快速获取两次全波形信息，判断目标运动状态，从而为选通成像系统(2)提供距离与运动状态的初始信息；所述的选通成像系统(2)用于选通接收回波脉冲，获得精确的目标距离信息；选通成像系统(2)根据全波形激光雷达系统(1)估计的目标位置，由主控电路(3)中的控制台(3.5)调整光学系统(2.3)对准目标；主控电路(3)中的凝视模块(3.3)控制光源驱动(4)，驱动激光光源(5)发射脉冲，激光光束经第一分光镜(6)反射后，到达第二分光镜(7)并分为两路：反射光束经发射系统(2.3.1)后照射目标区域，被目标反射和散射的回波脉冲经接收系统(2.3.2)到达选通型像增强器(2.2)；透射光束传播至PIN光电二极管(2.1)，经预定的延迟时间t'后接通选通电源(2.2.1)，使回波脉冲进入选通型像增强器(2.2)进行选通成像，之后由选通成像接收模块(3.4)接收选通图像，通过对选通图像进行分析计算得到精确的目标距离z；采用基于激光图像局部统计信息的图像融合算法得到目标的三维图像，实现对遮蔽目标的快速、高分辨探测；所述的主控电路(3)用于控制和协调双模成像的探测工作；所述的扫描模块(3.1)控制全波形激光雷达系统(1)中激光脉冲的发射，凝视模块(3.3)控制选通成像系统(2)中激光脉冲的发射，全波形接收模块(3.2)用于接收全波形信号，选通成像接收模块(3.4)用于接收目标选通图像，控制台(3.5)用于调整选通成像系统(2)中的光学系统(2.3)实现目标的对准。2.如权利要求1所述的一种用于遮蔽目标的光电成像探测系统，其特征在于：所述的对探测视场(8)进行大范围扫描的视场角为±5°；所述的纵深距离R计算公式为：公式(1)中，c为光速，t为发射脉冲