[发明专利]一种基于调制激光的主动式测速方法及测速装置

说明书

本发明公开了一种基于调制激光的主动式测速方法及测速装置，采用调制激光光幕的二次强度调制技术获得弹丸的速度，实现对振动、冲击、火光等各种干扰的抑制；采用相干解调方法对已调过靶信号进行解调，有效抑制干扰，提高信噪比，提高探测识别能力；测速装置采用一对光幕实现高速目标对激光散射光的光电探测，无需光反射合作目标即实现了测速，该装置结构简单且使用方便。

技术领域

本发明涉及运动目标(包括弹丸、破片等)速度的光电检测领域，尤其涉及一种基于调制激光的主动式测速方法及测速装置。

背景技术

弹丸、破片等高速目标的速度在武器系统中是一项重要指标。目前国内外广泛采用区截测速方法，具体包括通断靶、线圈靶、声靶、天幕靶、LED光幕靶、激光光幕靶等。其中激光光幕靶因采用激光光源，波长单一、能量集中、方向性强、光束整形质量好，使得该方法具有灵敏度高、测试精度高、抗干扰能力强、室内户外均可可靠工作等突出特点,可实现高速目标速度的高精度、全天候、非接触光电测量。尤其是原向反射式激光光幕系统因其采用激光光幕发射接收一体化技术，测试时主机可置于地面下，使得在爆炸区域内能够得到有效防护，而在破片速度测试中独具优势。但现有的激光光幕测速技术因采用静态(非调制)光幕接收探测技术，对于振动、火光等外界干扰因素的抑制能力有限，对于淹没在振动、火光中的目标过靶信号无法有效提取，而且目前的激光光幕测速装置无论采用框架结构还是采用分体结构，均需要反射合作目标配合，结构复杂、光路调整繁琐、使用(尤其是外场测试场合)不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于调制激光的主动式测速方法及测试装置，其中采用调制激光的相干解调方法探测目标速度，现对振动、冲击、火光等各种干扰的抑制，有效抑制干扰，提高信噪比，提高探测识别能力；测速装置无需采用光反射合作目标即实现了测速，该装置结构简单且使用方便。

本发明的一种基于调制激光的主动式测速方法，包括如下步骤：

步骤1、产生光强随时间变化的调制激光信号，并控制2个激光器发射所述调制激光信号，从而同时形成2个平行的激光光幕，分别作为目标测速的启动靶和停止靶；

步骤2、在垂直激光光幕的方向发射目标，在所述目标先后穿过两激光光幕时，探测目标反射的激光信号，得到2个待测信号；

步骤3、对所述2个待测信号分别进行放大和滤波处理，滤除待测信号的基带部分，保留频带部分；

步骤4、将所述调制激光信号分出2路，并分别进行移相处理，使得2路调制激光信号的相位分别与步骤3中经放大和滤波后的2个待测信号的相位一致；

步骤5、将2路待测信号的频带部分分别与各自相位一致的移相后调制激光信号相乘，得到2个调制过靶信号；

步骤6、将所述2个调制过靶信号的频带部分滤除，保留的基带部分即为目标经过启动靶和停止靶时的2个过靶信号；

步骤7、根据所述2个过靶信号，得到目标在启动靶和停止靶之间飞行的时间，依据启动靶和停止靶之间的距离，得到目标速度。

进一步的，所述步骤3中，对待测信号进行滤波处理还包括滤除噪声信号。

较佳的，所述步骤7中，得到目标在启动靶和停止靶之间飞行的时间的方法为：

获得2个所述过靶信号进行互相关函数，求解使该互相关函数的绝对值取最大值时所对应的两个时间点，则该两个时间点之间的时间间隔即为目标的飞行时间。

较佳的，所述步骤7中，得到目标在启动靶和停止靶之间飞行的时间的方法为：

分别找到过靶信号的幅值从信号峰值跌落至信号峰值一半时对应的时间点，两个过靶信号的两个时间点之差即为目标飞行时间。