[發明專利]基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法

在審

• 申請號: 201810851706.7
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN110850433A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 胡以華;趙楠翔;楊彪;林放;石亮;徐世龍;王金誠;王勇;楊星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 趙瑜;金凱

1.基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于：使用脈沖激光照射探測目標，使用非相干探測系統探測回波，將回波數據視為目標本體反射率投影分布函數與發射脈沖波形的卷積結果，解卷積后獲得目標本體反射率投影分布函數，通過公式計算質心到探測系統的距離，通過多個角度的觀測數據，實現質心的精確標定。

2.根據權利要求1所述的基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)激光器發射脈沖波形為高斯脈沖的激光光束，發射端用信號發生器對激光脈沖進行調制，發射光束經過一個可調節衰減鏡后，由分光鏡對光束分束，其中一束光被探測器檢測并記錄脈沖波形，另一束光經擴束鏡擴束后指向目標，目標本體完全被激光光斑覆蓋；

(2)目標本體受激光光束照射后反射回波，使用非相干探測體制對回波進行探測，接收端用單像素探測器直接探測反射回波，探測器輸出信號經一個射頻高速電信號放大器后，由示波器顯示波形并采集回波數據；

(3)目標本體置于可旋轉轉臺上，轉臺的轉速均勻可控，調整轉臺的旋轉角度，獲取不同角度的目標回波數據；

(4)根據目標表面存在的固有特征點運用特征點跟蹤回波配準算法進行回波數據配準處理；

(5)觀察配準后的反射回波數據，反射回波是目標本體反射率投影分布函數和發射的高斯脈沖的非平凡卷積結果，采用多幀迭代盲解卷積方法對卷積式進行解卷積，得到目標本體反射率投影分布函數；

(6)對每個角度的反射率投影分布函數利用質心距離公式計算質心到探測器的距離，從而得到每個角度的反射率投影分布數據下的質心位置，所有質心面的交點就是精確質心位置；

(7)數據預處理完成后，根據解卷積得到的目標本體反射率投影分布函數，運用濾波反投影算法，重構空間碎片的二維輪廓圖像；

(8)結合激光反射斷層成像圖像結果，標定質心在目標上的位置。

3.根據權利要求2所述的基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于：步驟(2)所述的探測器為高帶寬高靈敏度Si-APD探測器，鏡頭采用工業級標準C型口光圈可調、可變焦的光學鏡頭。

4.根據權利要求2所述的基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于：步驟(2)的光路設計為非收發同軸模式。

5.根據權利要求2所述的基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于：步驟(2)所述精確質心位置的確定是利用最大似然估計方法根據多角度的回波數據解算的質心坐標估計空間目標精確質心位置。

6.根據權利要求2所述的基于激光反射斷層成像技術探測空間碎片質心方法，其特征在于，步驟(4)所述配準處理具體包括以下步驟：

(41)選取回波信號中明顯異于其他點的作為第一個特征點，遵循第二特征點與第一特征點張角間隔為180度且具有明顯特征的原則選擇第二特征點；

(42)判斷第一特征點是否被遮擋，若沒有，計算特征點投影偏移量，進行特征點投影偏移量糾正；

(43)若第一特征點被遮擋，選取第二特征點并計算第二特征點投影偏移量，進行第二特征點投影偏移量糾正；

(44)投影角度加1，直至完成所有采樣角度的投影數據配準。