一种基于连续激光的目标LRCS模拟测量系统及方法与流程

本发明涉及激光探测领域，特别是涉及基于连续激光的目标lrcs模拟测量技术。

背景技术：

现有的目标激光散射截面(简称lrcs)测量技术，由于场地限制以及设备自身结构的问题，导致对目标测量的角度不全，由于探测光功率的限制，无法实现对远距离目标进行测量，限制了复杂目标、小目标、甚至点目标lrcs的精确测量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有的目标激光散射截面测量技术测量角度不全、无法对远距离目标进行测量。

本发明公开了一种基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统，包括激光器系统、姿态模拟系统、周向轨道、光学接收系统以及信号处理系统；

所述待测目标置于所述姿态模拟系统上，所述姿态模拟系统能够带动所述待测目标转动至任意上回转角、下回转角、圆弧角以及周向角；

所述姿态模拟系统位于所述周向轨道的中心；

所述光学接收系统包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器位于所述周向轨道上，并且能够沿所述周向轨道移动；

所述激光器系统用于产生两束具有一定频率差的连续激光，一束作为参考光；另一束作为探测光，照射到所述待测目标上，经所述待测目标反射后成为回波信号，所述第一探测器接收所述回波信号，所述第二探测器接收所述参考光，所述第一探测器和第二探测器将接收到的光信号转换为电信号后发送至所述信号处理系统，所述信号处理系统用于对接收到的信号进行分析，得到所述待测目标的lrcs。

优选地，所述激光器系统包括单频激光器、光纤分束器、声光移频器和光纤放大器；

所述单频激光器输出的单频连续激光经过所述光纤分束器分成两束，其中一束作为参考光，另一束经所述声光移频器移频后成为种子光进入所述光纤放大器，所述光纤放大器对所述种子光进行放大，放大后的激光作为探测光。

优选地，所述光纤放大器采用两级mopa系统实现。

优选地，所述单频激光器为主动调q单频激光器。

优选地，所述单频激光器输出的激光波长为1064nm。

优选地，所述声光移频器的中心频率为200mhz。

优选地，所述光纤放大器的输出端以及所述光学接收系统的前端均设置有1/4波片。

优选地，所述信号处理系统包括带通滤波器、自动增益控制电路、混频器、低通滤波器、放大电路以及数据处理模块；

所述带通滤波器与所述第一探测器连接，用于对所述第一探测器输出的信号进行带通滤波；

所述自动增益控制电路与所述带通滤波器连接，用于对所述带通滤波器输出的信号进行放大；

所述混频器与所述自动增益控制电路和所述第二探测器连接，用于对所述自动增益控制电路和所述第二探测器输出的信号进行混频；

所述低通滤波器与所述混频器连接，用于对所述混频器输出的信号进行低通滤波；

所述放大电路与所述低通滤波器连接，用于对所述低通滤波器输出的信号进行放大；

所述数据处理模块与所述放大电路连接，用于根据所述放大电路输出的信号进行计算，得到所述待测目标的lrcs。

本发明还公开了一种基于连续激光的目标lrcs模拟测量方法，包括：

将待测目标置于姿态模拟系统上，所述姿态模拟系统能够带动所述待测目标转动至任意上回转角、下回转角、圆弧角以及周向角；将所述姿态模拟系统置于周向轨道的中心；将光学接收系统的第一探测器置于所述周向轨道上；

将单频激光器产生的单频连续激光分成两束，一束作为参考光进入第二探测器，另一束经声光移频器移频后作为种子光进入光纤放大器进行放大，放大后的激光作为探测光照射在所述待测目标上；

控制所述姿态模拟系统，使所述探测光以不同的俯仰角和方位角照射在所述待测目标上；

调节所述第一探测器在所述周向轨道上的位置，使所述第一探测器以不同角度接收所述待测目标反射的激光，即回波信号；

对所述第一探测器输出的信号进行处理后，与所述第二探测器输出的信号进行相干叠加；

对相干叠加后形成的信号进行处理，得到所述待测目标的lrcs。

优选地，所述单频激光器为主动调q单频激光器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

能够在室内实现对缩比模型和全尺度复杂目标的激光lrcs特性的全向、高精度以及远距离等效测量，远距离等比验证可通过缩减接收口径、降低发射功率并采用消光法来实现。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统的原理示意图；

图2为本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量方法的示意性流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

图1为本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统的原理示意图，本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统一般性地可以包括：激光器系统1、姿态模拟系统2、周向轨道3、光学接收系统4以及信号处理系统5。

所述待测目标(本发明实施例中的目标指目标模型)置于所述姿态模拟系统2上，所述姿态模拟系统2能够带动所述待测目标转动至任意上回转角、下回转角、圆弧角以及周向角。

所述姿态模拟系统2位于所述周向轨道3的中心。

所述光学接收系统4包括用于接收回波信号的第一探测器和用于接收参考光的第二探测器，所述第一探测器置于所述周向轨道3上，并且能够沿所述周向轨道3移动。

所述激光器系统1包括单频激光器、光纤分束器、声光移频器和高增益的光纤放大器，所述单频激光器为主动调q单频激光器，能够输出高稳定度、高功率的激光，可大大提高目标探测系统对复杂目标lrcs的精确测量，提高目标lrcs探测系统的应用价值。所述单频激光器输出的波长为1064nm的单频连续激光经过所述光纤分束器分成两束，其中一束作为相干探测的参考光进入所述第二探测器，另一束经所述声光移频器移频后成为种子光，所述声光移频器的中心频率为200mhz，所述声光移频器通过光纤与所述光纤放大器连接，所述种子光进入所述光纤放大器后依次被两级mopa放大，高功率的探测光能够增加探测系统对目标细节的响应。放大后的激光作为探测光照射到所述待测目标上，经所述待测目标反射后成为回波信号，所述回波信号进入所述第一探测器，两个探测器将探测到的光信号转化为电信号，并输入至所述信号处理系统5。

所述姿态模拟系统2可通过改变待测目标的上回转角、下回转角、圆弧角以及周向角，实现目标坐标系到姿态模拟系统坐标系的参数转换，模拟探测光对目标以不同俯仰角和方位角进行照射、以及第一探测器以不同俯仰角和方位角对目标模型回波信号的探测。

所述单频激光器输出的1064nm的激光为线偏振光，为了实现远距离目标测量，还可以在所述光纤放大器的输出端和所述光学接收系统4前端分别设置一个1/4波片，所述光纤放大器输出的线偏振光经过1/4波片后变为圆偏振光，经待测目标反射后，再经过一个1/4波片变为线偏振光，然后进入所述光学接收系统4。

所述信号处理系统5的主要功能是将待测目标的lrcs信息从回波信号中实时的提取并显示出来。所述信号处理系统包括带通滤波器、自动增益控制电路、混频器、低通滤波器、放大电路以及数据处理模块；

所述带通滤波器与所述第一探测器连接，用于对所述第一探测器输出的信号进行带通滤波；

所述自动增益控制电路与所述带通滤波器连接，用于对所述带通滤波器输出的信号进行放大；

所述混频器与所述自动增益控制电路和所述第二探测器连接，用于对所述自动增益控制电路和所述第二探测器输出的信号进行混频；

所述低通滤波器与所述混频器连接，用于对所述混频器输出的信号进行低通滤波；

所述放大电路与所述低通滤波器连接，用于对所述低通滤波器输出的信号进行放大；

所述数据处理模块与所述放大电路连接，用于根据所述放大电路输出的信号按照相关算法进行计算，实现对待测目标lrcs信息的解算处理。

图2为本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量方法的示意性流程图，该方法采用本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统对待测目标进行lrcs模拟测量，所述方法一般性地可以包括：

步骤s1、将待测目标置于姿态模拟系统上，所述姿态模拟系统能够带动所述待测目标转动至任意上回转角、下回转角、圆弧角以及周向角；将所述姿态模拟系统置于周向轨道的中心；将光学接收系统置于所述周向轨道上，并且能够沿所述周向轨道移动；

步骤s2、将主动调q单频激光器产生的单频连续激光分成两束，一束作为参考光，另一束经移声光频器移频后作为种子光进入光纤放大器进行放大，放大后的激光作为探测光照射在所述待测目标上；

步骤s3、控制所述姿态模拟系统，使所述探测光以不同的俯仰角和方位角照射在所述待测目标上，所述探测光与所述待测目标相互作用后产生的回波光散射场的能量密度分布等散射特性参数会发生变化；

步骤s4、调节所述第一探测器在所述周向轨道上的位置，使所述第一探测器以不同角度接收所述待测目标反射的激光，即回波信号；

步骤s5、对所述第一探测器输出的信号进行滤波及放大处理后，与所述第二探测器输出的信号进行相干叠加(即混频)；

步骤s6、对相干叠加后形成的信号进行处理，得到所述待测目标的lrcs。

本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量方法的原理与本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统相同，在此不再赘述。

本发明实施例的基于连续激光的目标lrcs模拟测量系统及方法，利用高稳定度主动1064nm激光器对放置在全向的姿态模拟系统上的目标进行照射，通过激光相干探测系统探测目标回波光的能量分布等强度信息，可实现对目标lrcs的室内模拟测量以及远距离测量，远距离等比验证可通过缩减接收口径、降低发射功率并采用消光法来实现。该测量技术可在室内实现对缩比模型和全尺度复杂目标的激光lrcs特性的全向、高精度以及远距离等效测量，可有效解决现有激光lrcs测量系统存在着测量角度不全、无法对远距离目标进行测量等问题，提高目标lrcs的测量水准。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。