[發明專利]一種面陣目標搜索掃描成像裝置及方法

有效

• 申請號: 201610188133.5
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN107238842B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王全喜;周燕;李庶中;趙江;李越強;張鵬;李廣良;肖昌美
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92232部隊;中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

1.一種面陣目標搜索掃描成像方法，基于一種面陣目標搜索掃描成像裝置實現，所述裝置包括：成像模組(12)、方位伺服機構(8)、俯仰伺服機構(9)和控制處理模塊(10)；

所述成像模組(12)，用于對掃描區域產生均勻激光照明，接收目標的激光回波信號，分別用于成像和目標測距，并將形成的三維圖像和目標電信號輸出至控制處理模塊(10)；

所述方位伺服機構(8)和俯仰伺服機構(9)，用于承載成像模組(12)，驅動成像模組(12)對掃描區域進行搜索成像探測；

所述控制處理模塊，用于產生測距和成像同步工作時序，控制和驅動方位伺服機構(8)和俯仰伺服機構(9)；根據目標回波信號對目標進行測距，從而對目標實現選通成像；

所述成像模組(12)包括：成像鏡頭(1)、選通成像傳感器(3)、接收鏡頭(4)、光電探測器(5)、照明鏡頭(6)和照明激光器(7)；其中：

所述照明激光器(7)為脈沖激光器，用于產生納秒或微秒級脈沖寬度的激光脈沖；

所述照明鏡頭(6)，用于對照明激光器(7)發出的激光脈沖進行整形實現目標均勻照明；

所述成像鏡頭(1)，用于接收來自目標的激光回波信號，收集光信號至選通成像傳感器(3)；

所述選通成像傳感器(3)為整個裝置的成像器件，用于將成像鏡頭(1)接收的目標激光回波信號轉換成電信號，并輸出三維圖像至控制處理模塊(10)；選通成像傳感器(3)為具有高速開、關特性的光電面陣成像傳感器；

所述接收鏡頭(4)，用于接收來自目標的激光回波信號，收集光信號至光電探測器(5)；

所述光電探測器(5)為高靈敏度高增益的光電傳感器，用于將接收鏡頭(4)接收的目標激光回波信號轉變為電信號，并輸出至控制處理模塊(10)；

所述控制處理模塊(10)包括：同步處理單元、搜索測距處理單元、圖像處理單元、伺服控制單元和中心控制單元；

所述同步處理單元，用于產生兩個同步工作時序，第一個時序是搜索測距時序，用于觸發和控制照明激光器(7)、光電探測器(5)和搜索測距處理單元，第二個時序是選通成像時序，用于觸發和控制照明激光器(7)、選通成像傳感器(3)和圖像處理單元；

所述搜索測距處理單元，用于根據搜索測距時序和光電探測器(5)的目標激光回波信號，進行目標搜索和目標測距處理；將測得的目標距離值傳給中心控制單元；

所述圖像處理單元，用于根據選通成像時序控制選通成像傳感器(3)的工作，對目標進行自動選通成像，處理選通成像傳感器(3)傳回的視頻信號，進行目標提取和三維圖像處理，將處理結果發送給中心控制單元顯示處理；

所述伺服控制單元用于控制和驅動方位伺服機構(8)和俯仰伺服機構(9)；

所述中心控制單元，用于完成裝置各模塊的協同和控制，接收人機交互指令和傳送控制處理模塊的數據；

所述方法包括：

步驟1)計算所述裝置的有效搜索視場角度γ；

步驟2)在伺服控制單元控制下，俯仰伺服機構(9)指向到指定俯仰角，方位伺服機構(8)驅動成像模組(12)沿方位方向以速度v_R勻速旋轉；

步驟3)所述裝置沿方位每旋轉γ角后，進行一次搜索測距選通成像，直至所述裝置沿方位旋轉完成對360度的全方位區域掃描；

所述步驟1)中計算所述裝置的有效搜索視場角度γ的具體過程為：

所述裝置在方位角上的旋轉角度β為：

β＝v_Rτ_y (1)

τ_y為搜索測距和選通成像兩相鄰激光脈沖之間的時間間隔；v_R為成像模組(12)沿方位方向的旋轉速度；

因此，該裝置中的選通成像傳感器(3)的有效視場角度φ為：

φ＝α-2β＝α-2v_Rτ_y (2)

α為照明激光器(7)發出的激光束束散角；那么每次選通成像得到的搜索視場角度γ為：

γ＝φ(1-2η)＝(α-2v_Rτ_y)(1-2η) (3)

其中，η為選通成像傳感器(3)的有效視場角度的重疊率。