[發(fā)明專利]一種激光主動(dòng)跟蹤系統(tǒng)及跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010010338.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111158010B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮建新;杜晉峰;王冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天金鵬科技裝備（北京）有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/66
• 分類號(hào): G01S17/66;G01S17/89;G01S7/4863
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種激光主動(dòng)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

【1】激光主動(dòng)跟蹤系統(tǒng)加電，自檢；

所述的激光主動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括激光標(biāo)示器(42)、光斑測(cè)試單元(44)和數(shù)傳單元(9)；激光標(biāo)示器(42)包括發(fā)射鏡(10)、激光器(11)和激光驅(qū)動(dòng)器(16)；光斑測(cè)試單元(44)包括接收鏡(6)、四象限光電探測(cè)器(7)、CCD成像探測(cè)器(14)、CCD處理單元(15)和采集處理電路(8)；激光器(11)發(fā)出的脈沖激光標(biāo)示目標(biāo)(3)后，其反射光斑(12)經(jīng)過(guò)接收鏡(6)同步入射至四象限光電探測(cè)器(7)和CCD成像探測(cè)器(14)上，CCD處理單元(15)對(duì)CCD成像探測(cè)器(14)處理獲取光斑圖像；采集處理電路(8)對(duì)四象限光電探測(cè)器(7)的輸出電信號(hào)采集處理后得到光斑質(zhì)心坐標(biāo)；所述的光斑圖像和光斑質(zhì)心坐標(biāo)通過(guò)數(shù)傳單元(9)發(fā)送至遠(yuǎn)端的指控中心(17)；所述的激光器(11)輸出重頻脈沖激光對(duì)目標(biāo)(3)進(jìn)行標(biāo)示；激光輸出脈寬為10-20ns、重復(fù)頻率為1-50Hz；

所述的采集處理電路(8)包括核心控制單元、加法器、總信號(hào)AD單元，以及分別對(duì)應(yīng)四象限光電探測(cè)器(7)四個(gè)象限的四只調(diào)理放大單元和四只象限AD單元；核心控制單元包括處理器、存儲(chǔ)器和若干端口；加法器的輸入端與四只調(diào)理放大單元的輸出端聯(lián)接，加法器的輸出端與總信號(hào)AD單元的采樣端聯(lián)接；四只調(diào)理放大單元的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的四只象限AD單元的采樣端聯(lián)接；總信號(hào)AD單元的輸出端和觸發(fā)端、四只象限AD單元的輸出端和觸發(fā)端分別與核心控制單元的端口聯(lián)接；

核心控制單元的處理器接收到主動(dòng)跟蹤開(kāi)始指令后，同步發(fā)出觸發(fā)指令至激光驅(qū)動(dòng)器(16)和總信號(hào)AD單元的觸發(fā)端，激光器發(fā)出重頻脈沖激光直到追蹤結(jié)束；同時(shí)總信號(hào)AD單元進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對(duì)開(kāi)始指令后的前n個(gè)激光脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得激光脈沖信號(hào)的前沿起始時(shí)刻、脈沖寬度和周期，根據(jù)處理結(jié)果設(shè)定觸發(fā)時(shí)刻和觸發(fā)時(shí)長(zhǎng)，再同步觸發(fā)CCD處理單元(15)和四只象限AD單元進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，獲取光斑和光斑質(zhì)心坐標(biāo)；其中觸發(fā)時(shí)長(zhǎng)為計(jì)算得到的激光脈沖寬度的1.2-1.5倍，觸發(fā)時(shí)刻比計(jì)算得到的激光脈沖來(lái)臨時(shí)刻提前時(shí)間大于10ns；總信號(hào)AD單元和四只象限AD單元的采樣頻率不小于1GS/s；

【2】固定平臺(tái)上的轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)搜索，通過(guò)CCD成像探測(cè)器(14)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，將目標(biāo)圖像通過(guò)數(shù)傳單元(9)發(fā)送至遠(yuǎn)端的指控中心(17)；

【3】指控中心(17)通過(guò)數(shù)傳單元(9)發(fā)送主動(dòng)追蹤的指令后至核心控制單元，核心控制單元同步發(fā)出觸發(fā)指令至激光驅(qū)動(dòng)器(16)和總信號(hào)AD單元的觸發(fā)端，激光器發(fā)出重頻脈沖激光對(duì)目標(biāo)(3)進(jìn)行標(biāo)識(shí)；同時(shí)總信號(hào)AD單元進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對(duì)開(kāi)始指令后的前n個(gè)激光脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得激光脈沖信號(hào)的前沿起始時(shí)刻、脈沖寬度和周期，并計(jì)算得到后續(xù)激光脈沖來(lái)臨時(shí)刻；

【4】在下一個(gè)脈沖來(lái)臨之前，核心控制單元發(fā)出觸發(fā)時(shí)刻提前于脈沖到來(lái)時(shí)刻的觸發(fā)指令至四只象限AD單元和CCD處理單元的觸發(fā)端，觸發(fā)四只象限的AD單元和CCD處理單元采集信號(hào)，并將圖像光斑和質(zhì)心數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端的指控中心，其中四只象限的AD單元采集的時(shí)長(zhǎng)設(shè)定大于步驟【3】計(jì)算得到的激光信號(hào)的脈沖寬度；

【5】指控中心(17)將獲得的圖像光斑和質(zhì)心數(shù)據(jù)在圖像顯示單元上進(jìn)行融合顯示，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行打擊決策；

其中n為2至10。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光主動(dòng)跟蹤方法，其特征在于：光斑圖像和質(zhì)心坐標(biāo)的采集頻率與激光脈沖的頻率一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光主動(dòng)跟蹤方法，其特征在于：圖像顯示單元中光斑質(zhì)心坐標(biāo)(53)以十字叉絲與光斑圖像(52)顯示在同一顯示界面(50)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光主動(dòng)跟蹤方法，其特征在于：所述的接收鏡(6)包括單透鏡(38)和其后設(shè)置的半透半反射鏡(35)，聚焦光束經(jīng)過(guò)半透半反射鏡(35)，分成反射光和透射光兩束，一束成像至四象限光電探測(cè)器(7)，另一束成像至CCD成像探測(cè)器(14)中。