[發明專利]一種水下高重頻脈沖激光全選通成像雷達

有效

• 申請號: 201610152283.0
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105785391B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張曉暉;鐘煒;管風;韓宏偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所42214
• 代理人: 周宗貴

技術領域

本發明涉及水下光電成像領域，尤其涉及一種水下高重頻激光的全選通成像雷達。

背景技術

采用輔助光源對水下目標進行照明的主動水下光電成像技術不論是在軍用還是民用領域都有著重要的應用價值。連續光成像系統結構簡單，成本低廉，能夠獲取所有探測距離的信息。但容易受到水體后向散射光噪聲的影響，特別是光源和相機距離較近時，這種影響將非常嚴重。激光技術的發展為水下目標成像開辟了一條新途徑——水下激光成像技術，該技術具有成像分辨率高、調制解調性能好、作用距離遠等優點。為了改善連續光成像系統容易收水體散射噪聲大、探測距離短的缺點，文獻“距離選通激光水下成像系統的門控信號對圖像質量的影響”(孫健，張曉暉，葛衛龍，周亞民.光學學報，2009年，第29卷，第8期，頁碼2185-2190)公開了一種水下距離選通成像門控技術，該技術采用時間標記的方法將目標反射的激光回波從傳輸介質的后向散射光噪聲中區分出來，使帶有目標信息的激光脈沖回波恰好在選通相機的選通門開啟時間內到達相機并成像。采用這種技術能夠提高信噪比，增加極限探測距離，但傳統的水下距離選通成像雷達只能對某一選通切片(某一成像距離附近的水體)成像，具有定距成像的特點，這嚴重影響了目標探測和搜索效率。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種水下高重頻激光的全選通成像雷達，可克服現有水下距離選通成像的僅能定距離探測的缺陷，同時具備連續光成像系統探測范圍大和距離選通成像系統信噪比高的優點。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種水下高重頻激光的全選通成像雷達，包括脈沖激光器、發射系統、控制器、選通相機和接收鏡頭，其特征在于：所述控制器獨立設定一幀時間內每一個激光脈沖回波信號對應的選通相機開門時刻和時長，將一幀時間內的多個激光脈沖按照一定規則分配到不同距離的選通切片中，實現全選通成像；

在上述技術方案中，其中所述脈沖激光器采用高頻率發射激光脈沖，發射頻率通常不小于10kHz；

在上述技術方案中，所述多個激光脈沖的規則分配為：每個切片中所分配的激光脈沖數不應少于探測、識別、認清目標所需的最少脈沖數，不應超過圖像飽和所需的最少脈沖數；距離較近的選通切片中所分配的激光脈沖數應小于距離較遠的選通切片,即滿足

其中t_m、s_m、r_m分別為第m個所述選通切片中目標探測、識別、認清所需的激光脈沖數；選通切片中所分配的激光脈沖數總和應當不超過一幀時間內激光脈沖總數,即滿足

其中，f_m(k)為通過所述控制器分配在第m個所述選通切片中的所述激光脈沖數，N為幀時間內所述激光脈沖總數。

本發明的有益效果:本發明通過采用高頻率發射激光脈沖，控制器獨立設定一幀時間內每一個激光脈沖回波信號對應的選通相機開門時刻和時長，將一幀時間內的多個激光脈沖按照一定規則分配到不同距離的選通切片中，實現全選通成像。同時根據距離不同，合理分配激光脈沖數，距離較近的選通切片中所分配的激光脈沖數應小于距離較遠的選通切片。這樣，與水下連續光成像系統相比，目標以前選通切片中水體的后向散射光噪聲較小；與距離選通成像系統相比，成像范圍得到擴展。

附圖說明

圖1為本發明一種水下高重頻激光的全選通成像雷達的結構示意圖；

圖2為本發明一種水下高重頻激光的全選通成像雷達一個實施例中水下距離選通成像原理示意圖；

圖3為本發明一種水下高重頻激光的全選通成像雷達的工作原理圖；

圖中：1-脈沖激光器，2-發射系統，3-控制器，4-選通相機，5-接收鏡頭，6-觸發信號，7-選通門控制信號，8-激光脈沖，9-目標激光回波信號，10-水下距離選通成像雷達，11-在距離l₁處的反射回波，12-選通成像區域(或稱選通切片)，13-在距離l₂處的反射回波，t₁-激光脈沖在距離l₁處的反射回波11到達水下距離選通成像雷達10的時刻，t₂-激光脈沖在距離l₂處的反射回波12到達水下距離選通成像雷達10的時刻。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。