[发明专利]主动扫描探测隐蔽光电目标的教学演示系统及演示方法

说明书

本发明提供了一种主动扫描探测隐蔽光电目标的教学演示系统及演示方法，其中，系统包括：3D基座、数据采集卡、电源、中空反射镜、CCD探测器、上位机、模拟隐蔽光电目标，3D基座上设置有X轴步进电机、Y轴步进电机、激光器、X方向振镜以及Y轴方向振镜，通过空心反射镜解决了探测器与激光器的方向随动问题，系统工作于红光即可见光波段，扫描和探测过程更加直观、便于课堂演示；整系统工作过程可实时控制，方便演示激光主动扫描和探测隐蔽光电目标的任一步骤、全过程。

技术领域

本文件涉及隐蔽光电目标探测技术领域，尤其涉及一种主动扫描探测隐蔽光电目标的教学演示系统及演示方法。

背景技术

在现代战争、反恐、安保等各类场景中，各种火力打击武器系统、狙击手、窃视装备等都配备了高性能、高倍率的光电瞄准和观察系统。在隐身、隐蔽技术的配合下，这些隐蔽的武器系统或设备直接威胁相关人员的生命或信息安全。因此，针对隐蔽的光电系统的探测逐渐成为研究的热点，也逐渐成为高校光电类课程教学的重要组成部分。

目前，对隐蔽光电系统的侦察主要有两种方式：一种是被动侦察，一种是主动侦察。被动探测技术主要是利用声波探测或红外探测。声波探测是通过在一系列谷底位置上分散放置多个声音探测器，通过探测武器的子弹、炮弹产生的声波，对比多个探测器接收信号的时间间隔，反推发射位置。红外探测是通过红外热像仪观察记录子弹、炮弹在出膛处及出膛后与大气摩擦的热辐射轨迹，从而反推算出弹丸的飞行轨迹的方法，探测到射击或发射点的位置。被动探测技术已有很多成熟产品，如美国的反狙击手“子弹定位”探测系统和“AN/AAR-65”导弹热红外告警系统等。

主动探测技术主要是基于“猫眼效应”对隐蔽光电目标进行探测。所谓“猫眼效应”(cat-eye effect)是猫的眼睛在夜间会发出绿色亮光的现象，这是因为，猫的眼底有一种特殊细胞，可构成像镜子一样的反射层，将某一方向的入射光高效反射，而猫眼前端的晶状体就像一面会聚透镜，将猫眼底的反射光会聚并沿原路投射出去，从而使猫的眼睛看起来非常明亮。在主动探测时，各种光电目标内部光学系统焦平面上的各类反射部件(如分划板、PIN管、光电倍增管、阴极射线管等)类似猫眼底的反射细胞层，会对入射的探测激光进行反射，使探测激光被光学系统会聚后沿原光路发射回去，从而使光电目标像“猫眼”一样明亮，即比周围漫反射目标的回波信号强度高2～4个数量级，这样，结合图像处理算法就可以将隐蔽的光电目标分辨出来，这就是基于“猫眼效应”探测隐蔽光电目标的原理。目前，国外已有多款激光主动探测装备列装部队并投入实战，如，法国研制的SLD系列狙击手目标激光探测设备、俄罗斯的PAPV便携式激光对抗系统、加拿大的LAS-1000狙击手探测系统。国内北京鼎电全安警用装备器材有限公司推出了一款DDG-CZ型车载反狙击手激光主动探测系统等。

便携式激光主动探测系统一般由近红外激光器发射激光，在固定角度区域搜索存在“猫眼效应”的光学目标，由CCD对目标的激光回波进行探测，经后续图像处理后识别目标，并通过显示器进行显示(赵鹏浩，“基于“猫眼效应”的反光电探测系统的设计与实现”，扬州大学，硕士论文，2020年)。车载/大视场激光主动探测系统则需要在类似便携式激光主动探测系统结构的基础上，增加三维转台，以扩大视场或扫描范围(“大视场激光主动探测系统实验”，时光等，红外与激光工程，第42卷第4期，2013，890-894)。在研制对空搜索激光雷达控制系统时提出，可结合适当的扫描技术对空中目标进行大范围扫描和探测(宋子一，“对空搜索激光雷达控制系统的研究与设计”，西安电子科技大学，硕士论文，2019)。