[发明专利]双波段交会式主动距离选通成像系统的激光功率选择方法

说明书

本发明涉及一种双波段交会式主动距离选通成像系统的激光功率选择方法，解决现有激光主动照明中激光器能量选择不准确问题。该方法包括一)获得基于灵敏度的激光器最小激光发射功率；二)获得基于对比度的激光器最小激光发射功率；三)将步骤一和步骤二中较大的数值作为激光器的最小激光发射功率。

技术领域

本发明涉及成像系统，具体涉及一种双波段交会式主动距离选通成像系统的激光功率选择方法。

背景技术

光电经纬仪是靶场建设中不可替代的终端测量设备，通过判读光测设备拍摄的图像可以得到飞行目标的弹道及姿态等参数，此类参数是武器试验鉴定及故障分析的重要依据，而得到此类参数的前提是获取高质量的目标图像。在经纬仪远距离跟踪暗弱目标时，或在云、雾、烟尘、低照度等环境下，如何有效提高光电经纬仪的作用距离并提高靶场图像质量成为提升靶场光电经纬仪系统性能的关键问题。

主动式距离选通成像技术(即采用脉冲探测体制的距离选通成像系统)具有作用距离远、成像清晰、能显示目标细节、图像信噪比高、对比度高、不受光源影响、可在雨雪雾等恶劣天气环境下工作的特点。其中，距离选通激光三维成像可直观获取丰富的目标外形或基本结构，抑制背景干扰，可用于识别目标及目标特征部位。若将激光距离选通成像技术与高灵敏度探测器集成组合到同一平台下，可大大提升系统的极限探测能力，可解决远距离、暗弱、小目标的跟踪成像难题，可使主动成像与被动成像的优势互补。低照度类光电传感器(单光子成像)、热成像系统、激光雷达、激光测距机等光学设备都可结合距离选通技术对相关特征目标成像，根据作用距离、目标特征、照度等因素具体设计光学系统达到满意的探测效果。

假设被探测目标为某弹体，探测器为EBCCD(电子轰击型电荷耦合器件)，主动式距离选通成像系统原理示意如图1所示。通过调节发射激光束的发散角及跟踪区域，使激光光斑覆盖整个目标或将目标的关键特征部位照亮。采用距离选通技术克服大气背景辐射、透过率、散射和吸收以及湍流等因素对成像质量产生的影响。距离选通成像系统的组成与原理：激光器发射强短脉冲，脉冲激光照射至弹体，由目标反射的激光返回到EBCCD。当激光脉冲处于往返途中时，选通门关闭；当反射光到达EBCCD时，选通门开启，令反射光经过分光系统后到达探测器，选通门开启持续时间与激光脉冲匹配。

距离选通成像技术根据脉冲激光的相关参数(脉宽、重频、功率等)和目标的作用距离来确定匹配探测器的接收时间，就能将目标从复杂的背景噪声中剥离，削减大气后向散射效果，成像原理如图2所示。距离选通成像系统主要分为以下几部分：脉冲激光器、控制系统和成像系统。为了提升成像作用距离，通常应用激光调Q技术实现高峰值功率、窄脉宽等需求，成像系统具有外触发控制功能。脉冲激光器对成像物体发射出激光脉冲，根据目标的反射光和散射光到达成像系统的时间先后不同来确定选通成像器的打开和关闭的时间。

现有技术中，激光主动成像系统已被广泛应用，但是激光在大气环境中的传输特性还没有系统、科学的研究，尤其是激光大气传输系统的传递函数模型往往只能用于仿真计算，没有形成激光能量衰减的工程计算方法，存在激光器能量选择不准确的问题。

发明内容

本发明提供一种双波段交会式主动距离选通成像系统的激光功率选择方法。本发明激光功率选择方法是针对双波段交会式距离选通成像系统设计的，旨在解决激光主动照明中激光器能量选择不准确问题。该方法在经纬仪接收端的探测器角度出发，综合考虑探测器灵敏度、对比度、信噪比并结合大气对激光传输造成的影响反向计算分析脉冲激光器所需最低能量需求。

本发明的技术解决方案如下：

一种上述双波段交会式主动距离选通成像系统的激光功率选择方法，包括以下步骤：

一)获得基于灵敏度的激光器最小激光发射功率

1)获得激光束立体角Ω；

Ω＝4πsin²(θ/4)

其中，θ为激光器的发射全角；