[发明专利]基于激光致声扫描方式的水下目标探测系统和方法

权利要求书

1.一种基于激光致声扫描方式的水下目标探测系统，其特征在于，包括：激光器、光学整形单元、扫描振镜、场镜、水听器和上位机；

所述激光器用于作为光源产生激光；所述光学整形单元用于对激光器产生的激光进行调节；

所述激光器产生的激光依次经过光学整形单元、扫描振镜、场镜后射入水中且在水下聚焦，使水介质产生光声效应，向周围辐射声波，声波经水下目标物体反射后由水听器接收，所述水听器用于将接收到的声波信号转换成电信号，并发送给上位机；

所述上位机与激光器、扫描振镜通信连接；所述上位机用于控制激光器的激光输出，以及扫描振镜的偏转；

所述上位机还用于对所述水听器发送的电信号进行调节，得到声信号，并对调节得到的声信号进行计算处理，得到水下被探测目标物体的深度及方位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器为固体脉冲激光器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述固体脉冲激光器产生的激光波长为1064nm，输出能量≧400mJ，重复频率为1-10Hz，脉冲宽度为6-8ns。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描振镜包括：X扫描电机、X扫描镜、Y扫描电机和Y扫描镜，X扫描电机用于驱动X扫描镜偏转，Y扫描电机用于驱动Y扫描镜偏转。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述X扫描镜、所述Y扫描镜为反射镜。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学整形单元用于对激光器产生的激光进行调节，包括：

对激光器产生的激光传输方向和光束直径大小进行调节，调整激光光束发散角。

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述激光器采用氙灯泵浦方式产生激光。

8.一种基于激光致声扫描方式的水下目标探测方法，其特征在于，包括：

将激光器、光学整形单元、扫描振镜、场镜设置于水上平台上，将水听器设置于水中；

利用激光器产生激光信号，并调整激光器、光学整形单元、扫描振镜、场镜之间的位置关系，使得激光器产生的激光信号依次经过光学整形单元、扫描振镜、场镜后射入水中且在水下聚焦，使水介质产生光声效应，向周围辐射声波；

调整水听器在水中的位置，使得所述声波经水下目标物体反射后由水听器接收；

所述水听器将接收到的声波信号转换成电信号，并发送给上位机；

所述上位机接收所述水听器发送的电信号，并将所述电信号调节成声信号；

所述上位机对声信号进行处理，得到水下被探测目标物体的深度及方位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

利用上位机控制扫描振镜偏转，使用激光扫描的方式使激光焦点处光斑以不同速度在同一平面内以规则形状或特定方向移动,使扫描路径上产生的声波在传播过程中相干叠加，叠加后的声波被水下目标物体反射后由水听器接收。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述上位机对声信号进行处理，包括：

上位机运用相关法、差分法和高斯-牛顿迭代算法对声信号进行处理。