[發明專利]一種大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的探測系統及方法

在審

• 申請號: 202111366252.2
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114137550A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 劉雪蓮;王春陽;肖博;馬駿;武元昊
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01S17/04
• 分類號: G01S17/04;G01S17/66;G01S7/48;G01S7/481
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明公開了一種大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的探測系統及方法，涉及無線電磁信號技術領域。為了實現在大視場中搜索和跟蹤低小慢目標,本發明提供一種大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的探測系統，包括中央控制單元、激光器子系統、收發共口徑光路子系統、掃描子系統、GM?APD陣列探測子系統和數據處理子系統；中央控制單元分別與激光器子系統、掃描子系統和GM?APD陣列探測子系統相連，GM?APD陣列探測子系統經數據處理子系統與中央控制單元輸入端連接。本發明提供一種大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的探測系統，掃描視場大速度快、口徑大焦距長空間分辨率高，光能利用率高，能探測到微弱的單光子信號，對于遠距離的低小慢目標探測更具優勢。

技術領域

本發明屬于無線電磁信號技術領域，具體涉及一種大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的探測系統及方法。

背景技術

低小慢目標是指“體積小、飛行高度低、速度慢”的飛行器，隨著無人機等低小慢飛行器的應用推廣逐漸走向成熟，對低小慢目標進行有效管控變得尤為重要，但目前在技術層面難以對低小慢目標進行有效探測。當前已有的目標探測技術手段，主要針對高空、高速和大體積的目標飛行器，其中激光因具有方向性好、相干性好等優點，能夠實現高分辨率、高精度目標探測。但低小慢目標回波微弱、特征不明顯，且激光隨著探測距離的增加，激光回波能量會有衰減，距離較遠時，反射回來的信號非常微弱，甚至淹沒在噪聲中，難以有效檢測微弱的激光回波信號，對低小慢目標的探測困難。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種低小慢目標的探測系統及方法，以實現在大視場中搜索和跟蹤低小慢目標。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：一種在大視場中搜索和跟蹤低小慢目標探測系統，包括中央控制單元、激光器子系統、收發共口徑光路子系統、掃描子系統、GM-APD陣列探測子系統和數據處理子系統；

所述中央控制單元分別與激光器子系統、所述掃描子系統和GM-APD陣列探測子系統相連，所述激光器子系統發射的激光光束經所述收發共口徑光路子系統后，激光光束進入所述掃描子系統；

目標回波光束經所述收發共口徑光路子系統至所述GM-APD陣列探測子系統，所述GM-APD陣列探測子系統經數據處理子系統與中央控制單元輸入端連接。

進一步，所述收發共孔徑光路子系統包括與激光器子系統依次相接的激光一級擴束系統、雙工反射鏡和大口徑離軸反射望遠系統和探測成像系統，大口徑離軸反射望遠系統的出射光接掃描子系統；探測成像系統位于雙工反射鏡的回波光路上，探測成像系統的匯聚回波光路上設置有GM-APD陣列探測子系統；所述激光器子系統發出的激光光束經激光一級擴束系統后，擴束后的激光光束穿過雙工反射鏡中心入射到大口徑離軸反射望遠系統，大口徑離軸反射望遠系統的出射光進入所述掃描子系統，目標回波光束依次經掃描子系統、所述大口徑離軸反射望，經所述雙工反射鏡反射至所述目標探測成像系統，經所述探測成像系統匯聚回波光束后進入所述GM-APD陣列探測子系統。

進一步，上述掃描子系統采用大口徑二維高速擺鏡。

進一步，所述中央控制單元為FPGA中央控制單元。

進一步，所述數據處理子系統為上位機。

一種在大視場中搜索和跟蹤低小慢目標的方法，包括以下步驟：

步驟一：系統上電后，啟動所有子系統，所述中央控制單元控制所述激光器子系統發射激光束；

步驟二：所述激光光束進入所述收發共孔徑光路子系統，光束改變方向進入所述掃描子系統，所述中央控制單元控制所述掃描子系統偏轉在視場范圍內進行光束掃描，回波光束再經收發共孔徑光路子系統，匯聚光束后進入所述GM-APD陣列探測子系統；

步驟三：所述GM-APD陣列探測子系統持續接收所述回波信號，回波信號觸發所述GM-APD陣列探測子系統后，將回波數據位置信息傳輸至所述數據處理子系統；