[發明專利]一種等效高斯光束遠場輻射分布參數的求解方法

有效

• 申請號: 201210026114.4
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102622511A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 周磊;任戈;譚毅;田俊林
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明屬于光束控制領域，具體的涉及基于目標回波信號的光束瞄準系統中一種等效高斯光束遠場輻射分布參數的求解方法，解決了基于回波信號的瞄準系統中對不同尺寸目標的光束瞄準問題，大大提高了光束瞄準誤差估計精度。

背景技術

激光瞄準系統在有源跟蹤、目標照明及自由空間通信等諸多領域起著關鍵作用。但是當光束傳輸穿過大氣時，由于機械振動、大氣湍流和跟蹤器的局限性以及光學未對準引起的隨機誤差和偏差，會導致瞄準離軸和到達目標信號的損失。在大多數激光控制系統中，常出現兩種瞄準誤差，即對準視軸偏差(瞄準的靜態偏差，可校準)和光束抖動(暫時性的隨機誤差)，如圖1所示，要實現光束瞄準，首先即要估計出光束瞄準視軸偏差(即靜態偏差)。

上世紀九十年代初，由Lukesh等人提出一種新的估計技術：根據目標反射回來的信號強度的統計值估計抖動和視軸誤差。該技術只針對光束尺寸大于目標尺寸的情況而開發的，它需要知道光束的輪廓和目標的形狀/反射比，如圖2所示。

基于目標回波信號統計的瞄準方法為：直接用激光束(高斯脈沖)照射目標，由于光束抖動的存在，導致光斑在目標平面內以一定的分布形式(二維高斯分布)隨機漂移，則其回波信號的強度也隨著目標相對光束中心的角位置變化而不斷變化，通過對目標回波信號(光脈沖信號)進行統計分析，能夠實時估計出目標相對于光斑統計中心的視軸偏差，并實時調整使激光束中心對準目標。最初該技術是直接對運動目標進行試驗，通過分析返回的信號，逐步建立起了統計模型，并從理論上進行了大量的探索，取得了一些突破，現已能夠較準確地估計出目標相對光束的統計中心的視軸偏差大小。

但是由于該技術的回波信號估計模型是以點目標為基礎建立的，而在實際應用中，都是擴展目標，因此必須考慮目標反射截面的大小對回波信號的影響。仿真和實驗都表明，同一束光在瞄準不同反射截面的目標時，其回波信號的分布有很大的不同，如果此時依然以最初的點目標建模計算，其計算結果會出現較大的誤差。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種等效高斯光束遠場輻射分布參數求解方法，消除了由于目標反射截面的不同導致的回波信號分布的變化，提高了光束瞄準誤差估計精度。

本發明采用的技術方案為：基于目標回波信號的光束瞄準系統中一種等效高斯光束遠場輻射分布參數的求解方法，步驟如下：

第一步，已知基于回波信號的瞄準系統中目標平面內高斯光束遠場輻射分布參數Ω、光束半高寬FWHM，目標尺寸a和目標反射率ρ；

第二步，根據實際基于回波信號的光束瞄準系統，結合已知目標平面內高斯光束遠場輻射分布參數、目標尺寸和目標反射率，建立回波信號仿真模型，則第n個回波信號Q_e[n]為：

Q_e[n]＝∫∫R(x，y)ρ(x[n]，y[n]，x，y)dxdy????????????????????(1)

錯誤！未找到引用源。

R(x，y)表示高斯光束遠場輻射分布，ρ(x[n]，y[n]，x，y)表示擴展目標反射率分布，x[n]、y[n]表示目標相對光斑能量中心的角位置坐標；

第三步，在上述仿真模型中，控制光束沿光束中心線一維掃描目標，并實時記錄一維掃描坐標：

X→=(x[1],x[2],,,x[n],,,x[N])---(2)]]>

和歸一化后的回波信號序列