[发明专利]基于激光主动干涉的目标运动速度探测系统及探测方法

说明书

本发明提供一种基于激光主动干涉的目标运动速度探测系统及探测方法，包括激光光源、扩束镜、马赫‑泽德干涉光发射装置、光学镜头、探测器及信号处理器；激光光源，发射用于探测的激光光束；扩束镜，对激光光源发射的光束进行扩束；马赫‑泽德干涉光发射装置，将扩束后的激光光束分成振幅相等的两束相干光并出射；探测器，经光学镜头接收目标反射回来的激光光束；信号处理器，根据反射回来的激光光束时间序列在时间轴上的起始时刻t₀和终止时刻为t_f计算目标的运动速度。本发明目标运动速度探测系统采用马赫‑泽德干涉光发射装置，通过发射两束振幅相同的相干光束，实现对远距离目标运动速度的探测。

技术领域

本发明属于激光主动探测技术领域，具体涉及一种基于激光主动干涉的目标运动速度探测系统及探测方法。

背景技术

基于猫眼效应的激光主动探测技术具有较高的探测回波强度，它如同雷达、遥感等侦查系统的“放大镜”，在侦查定位及目标识别技术中受到越来越多重视，并逐渐在反恐、维和、安保和现代技术战争中发挥着突出作用。这是由于它利用了被探测光学目标的“猫眼效应”原理。由于光电装备都是通过光学系统将目标的辐射、散射信号汇聚到光电传感器上，根据光路可逆性，从传感器反射的光束会按原光路传递回去。且由于目标镜头的准直作用，反射光如同从谐振腔发出的激光束一样，具有较小发散角，如图1所示。

目前的激光主动探测系统大都针对10km以内的地面光电装备或瞄准镜等，主要通过对背景大目标图像亮点的分析来发现威慑目标。而在现代化城市作战中，当城市环境中玻璃表面较多时，强反射背景下的光学目标反射信号很容易淹没在背景信号之中，仅仅依靠反射光的强度探测无法有效判断威慑光学目标的存在。而且记者相机等无害光学目标会对探测系统产生干扰和误判。这就要求激光主动探测系统进一步提高强杂光背景下的探测能力，同时达到对光学目标进行敌我识别以及目标类型、工作波段、窗口大小等光学参数的识别能力，以准确下达攻击指令，有效调节干扰攻击机制。

目前，对猫眼效应特性的研究主要针对反射光的空间分布特征，这些特征虽然含有大量目标信息，但探测距离较大时不易被测量。因此，要达到对光学目标进行有效发现和分类识别的目的，需解决的关键问题是将猫眼效应反射光的空间分布转化为可远距离测量的时间序列信号。

要将激光束通过光学目标反射后的空间光强分布转化为时间分布，需要向空间分布加入时间调制因素，这就需要考虑探测系统与光学目标之间的相对动作，包括目标运动、探测光束扫描等。其中，一种对光学目标有效识别的方法是将目标与探测系统的相对运动信息，加载到目标反射光中，并调制为有效时间信号。光干涉场就是一种空间调制，这种空间调制通过动态光学目标反射后会转化为时间信号，而且受到不同目标的时间转化影响不同，因此可以基于干涉来获取有效时间分布信号，用以进行目标识别。根据猫眼效应的原路逆向反射特点可以建立一种主动发射干涉激光束的新探测体制，通过扫描动作使目标处的空间干涉条纹转化为反射光的时间分布，进而获取光学目标运动速度。

发明内容

本发明的目的是为了克服激光主动探测中受到面阵CCD尺寸和分辨率的限制，解决探测器无法接收到远距离微弱信号的问题，从探测光发射系统角度考虑提升动态光学目标运动速度估测精度，提出一种基于激光主动干涉的目标运动速度探测系统及探测方法。

本发明是通过下述技术方案实现的

一种基于激光主动干涉的目标运动速度探测系统，包括激光光源、扩束镜、马赫-泽德干涉光发射装置、光学镜头、探测器及信号处理器；其中

激光光源，发射用于探测的激光光束；

扩束镜，对激光光源发射的光束进行扩束；

马赫-泽德干涉光发射装置，将扩束后的激光光束分成振幅相等的两束相干光并出射；

探测器，经光学镜头接收目标反射回来的激光光束；