[发明专利]一种精准的目标材质识别系统

说明书

本发明公开了一种精准的目标材质识别系统，包括：偏振光发射系统和偏振光探测系统；其中，所述偏振光发射系统包括：依次设置的脉冲激光器、分光器和发射系统；以及与所述分光器相连的PIN探测器；所述偏振光探测系统包括：依次连接的接收系统、四路斯托克斯光子偏振探测系统、光子计数数据采集系统和数据处理系统；其中，所述PIN探测器与所述光子计数数据采集系统相连，利用Gm‑APD测量得到的光子计数分布计算反射光子的Stokes矢量，通过Stokes矢量的变化情况达到目标材质识别的目的。

技术领域

本发明涉及激光雷达探测技术领域，更具体的说是涉及一种精准的目标材质识别系统。

背景技术

随着科技的不断发展，目前对于目标探测的距离、精度都有了越来越高的要求。目前，对远距离目标的材质识别也是研究的热点，通过目标反射回波的偏振特性能够有效的区分人造目标以及自然目标，提高了激光雷达对于伪装目标的识别能力。但是当目标距离较远时，光的强度可能低到单光子量级，无法准确识别出目标具体材质。

因此，如何提供一种准确识别出目标材质的探测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种精准的目标材质识别系统，利用Gm-APD测量得到的光子计数分布计算反射光子的Stokes矢量，通过Stokes矢量的变化情况达到目标材质识别的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精准的目标材质识别系统，包括：偏振光发射系统和偏振光探测系统；

其中，所述偏振光发射系统包括：依次设置的脉冲激光器、分光器和发射系统；以及与所述分光器相连的PIN探测器；

所述偏振光探测系统包括：依次连接的接收系统、四路斯托克斯光子偏振探测系统、光子计数数据采集系统和数据处理系统；其中，所述PIN探测器与所述光子计数数据采集系统相连。

优选的，还包括：与所述数据处理系统相连接的显示系统。

优选的，所述脉冲激光器产生波长为532nm的激光。

优选的，所述四路斯托克斯光子偏振探测系统包括：三个分光器、全反射镜、检偏器、四分之一波片、二分之一波片、第一Gm-APD、第二Gm-APD、第三Gm-APD、第四Gm-APD和信号处理器；

通过三个分光器将所述接收系统接收到的信号分为四路信号，一路信号经过全反射镜的反射后入射至第一Gm-APD，第一Gm-APD对一路信号进行探测，二路信号经过检偏器的起偏后入射至第二Gm-APD，第二Gm-APD对二路信号进行探测，三路信号经过四分之一波片的透射和检偏器的起偏后入射至第三Gm-APD，四路信号经过二分之一波片的透射和检偏器的起偏后入射至第四Gm-APD，信号处理器根据第一Gm-APD、第二Gm-APD、第三Gm-APD和第四Gm-APD获得回波信号，并将所述回波信号输入至所述光子计数数据采集系统。

优选的，所述第一Gm-APD、所述第二Gm-APD、所述第三Gm-APD和所述第四Gm-APD的模型为：

各个Gm-APD的响应过程分为两部分，第一过程为从光子到光电子的转化过程，此时，系统所对应的转化效率为Gm-APD的量子效率；第二过程为由光电子产生雪崩的过程，光子转化为光电子的概率为η，即探测器的量子效率；光电子能够产生雪崩的概率为1，即任何一个电子都能够产生一次雪崩；

设在第m个采样间隔下，所接收到的信号光子数的平均值为K_s[m]，背景光子数的平均值为K_b，与之相对应的第二个过程中的信号光电子数和背景光电子数分别为N_s[m]和N_b，在所探测的光电子数中还包括装置产生的暗电流噪声，设在每个采样间隔内的由于暗电流噪声所产生的平均电子数为N_d，