[发明专利]一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统

说明书

技术领域

本发明属于手持式激光成像领域的具体应用，尤其涉及一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统。

背景技术

水下目标探测技术是发展海洋工程，进行海洋研究与开发的重要手段，一直是海洋探测的重要课题。它不但对国民经济具有很大的推动作用，而且在国家安全上也具有重要的意义。激光的出现和发展为水下探测技术开辟了新的研究途径，该途径突破了传统的水声探测手段，其独特的光谱特性，时间特性和空间特性使发展水下光电探测技术成为可能。因激光技术的兴起而发展起来的激光水下目标探测技术在水下探测领域方面有着多个方面的优势，提高探测精度和高效率，是一项目前正在发展的先进的探测技术。距离选通成像技术利用来自观测目标的反射光与来自水体的后向散射光到达接收器的时间不同，通过对接收器打开和关闭的时间的控制，来有效接收携带目标信息的反射光的，并对其成像。它集激光技术、通信技术、信号处理与目标识别和电子技术于一体，在搜索援救、水下侦察、目标识别等水下作业过程中都具有广阔的应用前景和重要的实用价值。

为了拓展水下成像的观察距离和成像清晰度，同时实现成像设备的小型化以适应水下作业人员的方便使用，本发明提供了一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，该成像系统凭借其体积小，重量轻，便于携带的特点，对于水下侦查、排险、搜救具有重要意义。相比大型的舰载型水下成像系统，手持式系统更加适合水下作业人员使用，可以为水下搜救等行动赢得宝贵的时间。该系统所采用的距离选通成像技术，相比其他的一些水下成像技术而言，具有更好的成像质量，更远的观察距离，该发明可以配合舰载型水下光电成像系统，在军用领域，民用领域和海洋开发领域发挥重大作用。

发明内容

目前，水下激光距离选通成像技术已在国外多种水下探测其中获得有效应用，而进一步提高水下光电成像系统的作用距离和细节分辨力一直是国内水下探测系统的瓶颈。本发明的目的在于提供一种结构简单、高效且体积小、重量轻同时便于携带的基于FPGA的该嵌入式手持激光成像系统，提升水下探测距离和成像对比度。

为了实现上述系统，本发明采取的技术方案是：

一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，其特征在于该系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；PGA主控芯片首先控制激光器向被探测区域发出激光束，进而通过LG910驱动电路控制电动扩束镜将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角，同时控制电动二可变镜头完成镜头的变焦和对焦过程，通过同步控制激光器与像增强器的开启和关闭时间，选通型ICCD可以有选择地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光，有效提升系统的探测距离和成像对比度，最终将目标的图像通过液晶显示器进行显示。

在该手持激光成像系统中，所述FPGA主控芯片FPGA选用Xilinx公司的Spartan3系列的XC3S400作为系统的核心控制芯片，该型芯片结合系统控制电路的任务和XC3S400型 FPGA的特点，可以满足整个系统的数据交换与控制工作。

在该手持激光成像系统中，所述激光器采用北京榜首公司的YAG被动调Q激光器，用于向目标区域发出激光束，其波长为532nm，单脉冲能量为1~10μJ，重复频率5KHz以下可通过外部输入TTL信号控制来，频率在5k~100KHz之间不可对其频率进行控制，激光控制器与激光器配套，两者间有控制接口直接将二者连接，用于给激光器供电以及输入控制信号。激光控制器的输入电压需要DC 5V 3A和12V 2A，总功耗大约为35W，其中静态功耗为15W，动态功耗为20E。该控制器可以内部直接触发控制激光器出光，也可采用外部TTL信号调制来控制激光器的重复频率（<5KHz）。

在该手持激光成像系统中，所述供电电池用于为整个系统提供电能，该系统采用两块不同电压的电池来作为系统的电源，一块5V电池容量为4500mAh，外形尺寸为65mm(W)×11mm(H)×100mm(L)，另一块为12V电池容量为2500mAh，外形尺寸为60mm(W)×15mm(H)×80mm(L)。