[发明专利]一种激光偏振检测的海底潜航监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控水底人造物体的潜航监控系统，特别是一种激光偏振检测的海底潜航监控系统。

背景技术

随着海军的战略任务从深海对抗转变为在有潜在敌意的沿海水域保持军事部署，水雷战和反水雷战就愈发重要起来。同时现代潜艇静音技术越来越先进，单一的声纳探测技术已经不能满足现代战争的需要。随之，利用光的探测也逐步被应用到军事探测中来了。

偏振检测技术是近几年发展起来的新型遥感探测技术。众所周知，地球表面和大气中的任何目标，在反射、散射和电磁辐射过程中，会产生由其自身特性决定的特征偏振。偏振成像可以增加目标的信息量，在某种程度上能大大提高目标探测和识别的准确度，是其它探测手段无法替代的新型对地探测技术。国内外基本还处于实验室初步研究阶段，实际应用的系统非常少，而且研究应用的背景几乎全部是地面与大气环境。由于光在水下的衰减很大，传输距离非常有限，因此其水下应用受到了一定的限制。

但是，随着激光技术特别是“海洋窗口”蓝绿激光技术的发展，激光水下的传输距离在不断增加，基于激光偏振特性检测的水下目标探测与识别技术会得到越来越多的关注，必将称为偏振检测研究中的一个热点,同时具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

在传统的图像处理、分析过程中采用的技术都是基于光的强度特征和波长特征所提供的信息，这使得图像处理和分析算法很复杂,并且只能对图像中目标的轮廓、类别等作一些初步的分析，而对于图像中目标的一些本质特征难以作出正确的理解。因此,传统的光学成像探测技术很难有效地检测和辨别目标的真伪。

本发明采用偏振探测技术，利用反射光的偏振特性实现目标的探测与识别，将有望解决“零噪声”潜艇和水雷的探测问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前在光学探测中不能长距离监测和图像处理中不能正确的显示图像中目标的本质特征等不足，提供一种使用激光偏振检测的海底潜航监控系统，具有高分辨率、高灵敏度、高效率等特点，可实现超静音水底目标的探测。

本发明采用的技术方案是：一种使用激光偏振检测的海底潜航监控系统，包括水下部分和地面部分，其中水下部分包括潜航系统、两轴转台、扫描机构、水声信号传输系统；地面部分包括水声信号接收系统和监控设备。

所述的潜航系统包括安装平台、升潜推进器、移动推进器、气囊，安装平台用于安装两轴平台、升潜推进器、移动推进器、气囊和水声信号传输系统，其中升潜推进器对称的安装在平台的两侧；气囊通过固定架对称安装在平台两侧的下方；移动推进器安装在平台的尾部；水声信号传输系统安装在平台尾部的上方。潜航器利用升潜推进器和移动推进器潜航至检测目的地后，通过调节气囊的充气量实现悬停，并开始监控。

所述的两轴转台包括方位转轴、方位从动齿轮、方位主动齿轮、方位伺服电机、俯仰转轴、俯仰支架、俯仰主动齿轮、俯仰从动齿轮、俯仰伺服电机。方位从动齿轮通过方位转轴安装在平台上，通过方位伺服电机带动方位主动齿轮实现方位调节；俯仰支架固定在方位从动齿轮上；俯仰伺服电机固定在俯仰支架上，俯仰从动齿轮通过俯仰转轴安装在平俯仰支架上，通过俯仰伺服电机带动俯仰主动齿轮实现扫描机构俯仰角度调节；扫描机构通过固定架安装在俯仰转轴上。

所述的两轴转台有两套，分别安装在平台的上下两侧，上侧的转台可以实现上半球任何角度目标的监控，下侧的转台可以实现下半球任何角度目标的监控。

所述的转台和扫描机构通过半球状的透明罩封闭，可以有效控制海水对转台和扫描机构的腐蚀破坏。

所述的扫描机构包括偏振片、滤光片、ICCD、偏振片控制器、CCD控制器、脉冲绿激光器、同步控制器、图像处理器。绿激光器用于发射主动光源，反射的光通过偏振片、滤光片、ICCD将扫描的图像经同步控制器配准和融合后，传输给图像处理器，经图像处理器处理的图像通过水声信息传输系统传出。

所述的水声信息接收系统主要用于接收由水声信息传输系统传输的图像信息，图像信息经信号放大器放大后传输给PGB监视器，通过监视器了解水底的检测目标信息。系统通过水面浮标来实现对水声信号接收系统的定位。

本发明所采用的主要原理是：激光经人造物体反射后，成为部分偏振光或线偏振光,反射光的偏振特性蕴含了目标多种信息。水下人造目标和自然目标的纹理结构、表面状态和材料类型存在区别，得到不同偏振特性的反射激光，利用摄像机前置偏振镜提取不同偏振度图像，通过图像处理分离出人造目标。