[發明專利]一種無人蜂群目標空間位置分布探測系統及方法

在審

• 申請號: 202011056164.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112379386A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 薛模根;黃勤超;韓裕生;王碩;王峰;羅曉琳;王勇;楊釩;吳云智;吳令夏;張良;葛傳文;朱虹;谷康;李雷;祖鴻宇;徐瑤;任帥軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42;G01S7/481;G01S7/484;G01S7/486;G01S7/499
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種無人蜂群目標空間位置分布探測系統，其特征在于，包括：旋轉臺、驅動裝置、光電探測部件和控制處理模塊；光電探測部件包括：脈沖激光光源、偏振調制解調器和成像探測器；

脈沖激光光源，用于發射激光對目標位置進行照射；偏振調制解調器，用于對脈沖激光光源的發射激光進行偏振調制，并用于對反射光進行偏振解調；

成像探測器，用于在其電子快門打開時獲取偏振調制解調器偏振解調后的反射光，并結合控制處理模塊提供的計算數據生成探測圖像；

控制處理模塊分別連接脈沖激光光源、成像探測器和偏振調制解調器；控制處理模塊用于控制脈沖激光光源的發散角以及成像探測器的電子快門開關；控制處理模塊還用于對脈沖激光光源的發射激光信息、成像探測器檢測到的反射光信息和偏振調制解調器的工作信息進行綜合運算，生成所述計算數據；

光電探測部件安裝在旋轉臺上，驅動裝置用于驅動旋轉臺旋轉，以調整脈沖激光光源的激光發射方向。

2.如權利要求1所述的無人蜂群目標空間位置分布探測系統，其特征在于，控制處理模塊還用于計算獲得探測到的單體無人機的位置，并結合所有單體無人機的位置獲得無人蜂群目標的空間位置分布信息。

3.如權利要求1所述的無人蜂群目標空間位置分布探測系統，其特征在于，控制處理模塊用于控制脈沖激光光源的發散角，使得脈沖激光光源發射的激光在目標位置聚焦。

4.如權利要求1所述的無人蜂群目標空間位置分布探測系統，其特征在于，控制處理模塊還用于根據目標位置以及脈沖激光光源的激光發射方向控制偏振調制解調器的偏振態。

5.如權利要求1至4任一項所述的無人蜂群目標空間位置分布探測系統，其特征在于，成像探測器采用單光子成像探測器。

6.一種無人蜂群目標空間位置分布探測方法，其特征在于，結合激光距離選通成像技術，通過加入偏振信息的激光進行空間探測。

7.如權利要求6所述的無人蜂群目標空間位置分布探測方法，其特征在于，首先通過偏振調制后的激光對探測方向上的目標位置進行照射，再根據目標位置的反射光和偏振信息進行偏振關聯運算，獲取目標位置的探測圖像；然后通過調整探測方向和目標位置，獲取目標空間域內不同位置處的探測圖像并組合成空間探測圖像。

8.如權利要求6所述的無人蜂群目標空間位置分布探測方法，其特征在于，還包括：結合空間探測圖像獲得包含所有單體無人機的位置的無人蜂群目標的空間位置分布信息。

9.如權利要求6所述的無人蜂群目標空間位置分布探測方法，其特征在于，結合激光距離選通成像方法，通過加入偏振信息的激光進行空間探測的具體方法為：

將包含脈沖激光光源、偏振調制解調器和成像探測器的光電探測部件安裝在旋轉臺上；脈沖激光光源發射的激光經偏振調制解調器偏振后發射到目標位置并反射，反射光經偏振調制解調器解調后被成像探測器接收；

通過旋轉臺的轉動調整脈沖激光光源的激光發射方向；通過脈沖激光光源的激光發射時間和成像探測器電子快門打開時間控制的聯動，對目標位置進行探測。

10.如權利要求9所述的無人蜂群目標空間位置分布探測方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、設置旋轉臺，以及安裝在旋轉臺上的脈沖激光光源、成像探測器和偏振調制解調器；偏振調制解調器用于對所述脈沖激光光源的發射激光進行偏振調制，并用于對反射光進行偏振解調；成像探測器用于獲取所述偏振調制解調器偏振解調后的反射光；

S2、調整旋轉臺，使脈沖激光光源和成像探測器指向觀測方向；

S3、調整偏振調制解調器的偏振態；

S4、調整脈沖激光光源的發散角，使得激光在目標位置處聚焦；

S5、控制成像探測器的電子快門開關，接收目標位置的物體的反射光以捕獲攜帶目標信息的光子偏振信號并成像；結合光子偏振信號和偏振調制解調器的偏振信息進行關聯運算，得出目標位置的物體成像位置和距離；

S6、判斷是否完成對當前觀測方向上不同目標位置的掃描探測；否，則返回步驟S3；

S7、是，則判斷設定的目標空間域內是否存在未掃描探測的觀測方向；是，則返回步驟S2；否，結束對目標空間域的探測；

或者，具體包括以下步驟：

S1、設置旋轉臺，以及安裝在旋轉臺上的脈沖激光光源、成像探測器和偏振調制解調器；偏振調制解調器用于對所述脈沖激光光源的發射激光進行偏振調制，并用于對反射光進行偏振解調；成像探測器用于獲取所述偏振調制解調器偏振解調后的反射光；

S2、調整脈沖激光光源的發散角，使得激光在目標位置處聚焦；

S3、調整偏振調制解調器的偏振態；

S4、調整旋轉臺，使脈沖激光光源和成像探測器指向觀測方向；

S5、控制成像探測器的電子快門開關，接收目標位置的物體的反射光以捕獲攜帶目標信息的光子偏振信號并成像；結合光子偏振信號和偏振調制解調器的偏振信息進行關聯運算，得出目標位置的物體成像位置和距離；

S6、判斷是否完成對當前空間層上不同目標位置的掃描探測；否，則返回步驟S3；

S7、是，則判斷設定的目標空間域內是否存在未掃描探測的空間層；是，則返回步驟S2；否，結束對目標空間域的探測。