[发明专利]全方位脉冲激光方向识别装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对脉冲激光方向判断装置，应用于光电侦查、光电对抗技术领域。

背景技术

在现代战争中，坦克、战车等机械化设备面临着越来越严重的激光威胁，其中包括敌方对我方的激光侦查、激光测距以及激光架束等，而国内外激光侦查等采用的主要为脉冲激光光源，所以快速、全方位的探测来袭脉冲激光的方向是被动激光告警技术的主要方法。目前，国内外激光告警的主要方法有：多光学窗口探测型、平面掩膜编码型、光纤探头探测型、干涉法探测型和衍射法探测型。多光学窗口探测型透镜结构复杂、稳定性差；平面掩膜编码型探测视场范围小；光纤探头探测型光纤耦合透镜成本高、体积大；干涉法探测型和衍射法探测型的探测视场范围小。

发明内容

本发明旨在发明一种稳定性高、成本低、且满足全方位探测视场需要的脉冲激光方向识别装置，该装置可探测入射的脉冲激光的方向信息，探测范围为全方位，即整个上半平面，探测精度为方位分辨率30°。

本发明的方向测量原理如附图1所示，入射激光照射在两个半圆柱面镜上，通过半圆柱面镜后，会把30^o以内的激光分别汇聚到各自半圆柱面镜的圆柱轴心上的带状区域，也正是滤光片和光电二极管的放置位置。在垂直于该轴线的平面上每隔30^o做一个编码区，如半圆柱面镜2切面上虚线所示，一共分为六个区域，每个区域30°。当激光从不同方向入射时，对应照射到不同的空间编码区，由光电二级管探测，再通过不同位置响应的光电二极管信号判断激光入射方向。编码值与角度对应的具体关系见表1、2。表中100分别在半圆柱面镜上复用编码一次，由于其复用位置分别表示不同的维向，所以不会产生混淆。

 

表1  半圆柱面镜1的编码表与对应关系

表2  半圆柱面镜2的编码表与对应关系

     其中半圆柱面镜1在垂直x轴上的方向分为6个区（编码的前六个），覆盖整个平面180 ^o，最小分辨角度30^o，在半圆柱面镜1的两个切面上各有一个透光矩形，该矩形用来探测相对半圆柱面镜1倾斜入射而无法使半圆柱面镜1采集到激光所造成的漏检角度。半圆柱面镜2的构造同理，每个半圆柱面镜提供一维的角度信息，从而合成一个完整的激光方向信息。

由两个互相垂直的如附图1所示的半圆柱面镜及探测器组合就可以得到入射激光的二维方向。其中每个半圆柱面镜及其对应的三个光电二极管用来判断一维上的角度信息，这样每个可以产生一个带状的角度区域，当两个垂直的带状的角度区域相交时便得到激光的入射方向，分辨率为30^o。

通过采集电路将光电二极管的电平信号传给单片机，按照表1、2中电平与激光入射角度将信号解码就得到了入射激光的二维入射方向，并进行显示、报警等。

以上只是对本发明的原理进行解释，为提供本发明的进一步理解，下面提供几种本发明的优选实施例，并附图，与说明书实施例配合对本发明的原理及实施方案进行较为详细解释。

其中：

图1  所示为本发明的整体设计示意图；

图2  所示为本发明中的半圆柱面镜的三视图和三维图，及其在半圆面和切面上的编码关系；

图3  所示为本发明的第一实施例，使用光电二极管在半圆柱面镜的轴心上，与之对应的编码判断方向过程示意图；

图4  所示为本发明的第二实施例，使用线阵CCD探测器在半圆柱面镜的轴心上，与之对应的编码判断方向过程示意图；

图5  所示为本发明中的带状角度区域，和由两个半圆柱面镜提供的两个带状角度区域的交集，即一个分辨率30^o的三维方向的示意图。

图5所示是本发明中的半圆柱面镜，在柱面镜的半圆面和切面上分别掩膜编码，当激光从某一角度入射时，x轴上的半圆柱面镜1将垂直于x轴的平面上的角度划分为6个区（每个区覆盖30^o），由编码后的探测器判断激光是从那个区照射的，这样半圆柱面镜1提供了一条带状角度区域的信息；同理，y轴上半圆柱面镜2将垂直于x轴的平面上的角度划分为6个区（每个区覆盖30^o），由编码后的探测器判断激光是从那个区照射的，提供了另一条垂直于半圆柱面镜1的带状角度区域的信带状区域。将两个角度区域刚好相交得到一个分辨率30^o的三维方向，即激光入射方向。