專利名稱：基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潛艇探測領(lǐng)域，具體涉及一種海浪微尺度波探測方法。
背景技術(shù)：
目前對于潛艇的探測， 一般分為兩種， 一種是聲納探測， 一種是非聲探潛。
聲納探測，其優(yōu)勢在海洋中已經(jīng)是人所共知的。目前，潛艇表面處理已經(jīng)把潛艇的 聲波降噪做到接近于海洋背景噪聲，所以聲納很難分辨出海洋背景中的潛艇。另外聲納探 測包括主動聲納和被動聲納探測。主動聲納探測容易暴露自身目標(biāo)，被動聲納信噪比較低， 海雜波很難濾除。所以，近年來非聲探潛受到國內(nèi)外的重視。 非聲探潛又包括激光直接探潛、磁探儀直接探潛、激光探測潛艇尾流中的氣泡間 接探潛以及微波探測海表面波間接探潛等方式。 激光直接探潛，是利用單束激光直接打入海面下，打到潛艇之后接收其反射回波，
即單點測距。目前據(jù)報導(dǎo)，國外做到水下70米探測。但是其為單點探測，掃描效率很低，機
動性差，不利于大范圍搜索潛艇。同時，單束激光受到海表面環(huán)境限制，探潛效果不是很理 術(shù)巨 磁探儀直接探潛，是利用潛艇在水下航行，改變地球磁場，通過探測地磁場變化， 實現(xiàn)探潛。其探測范圍隨高度的增加，迅速減小。所以不利于大范圍搜索潛艇。此外，現(xiàn)代 潛艇表面都經(jīng)過消磁處理，對地磁場改變很微小，這也給磁探儀探潛帶來了困難。此種探潛 方式是利用紅外技術(shù)探測潛艇排出的熱量來實現(xiàn)對潛艇的探測。潛艇散發(fā)的熱量是很大， 但是傳播到海平面上的熱量卻很微小，需要靈敏度極高的紅外探測器，給探潛工作帶來了 困難。此外，隨著時間的不同，海面自身輻射熱量也很隨機，對其探測也形成了很大的干擾。
潛艇在水下航行過程中尾流會產(chǎn)生大量的氣泡，激光探測潛艇尾流中的氣泡間接 探潛則是利用激光來探測這些氣泡幕從而確定潛艇尾流的軌跡，從潛艇軌跡上判斷潛艇的 位置。由于水下有無氣泡對海水的光學(xué)特性有顯著不通，即對激光的后向散射強度有影響， 通過接收系統(tǒng)接收到的激光的后向散射強度可以判斷水下是否有氣泡。國內(nèi)對此研究的單 位有海軍工程大學(xué)，西安光機所。其主要的報道還處在靜水池實驗，目前還沒有進行海洋實 地實驗。但是，首先這種探測方式首要的是要確定水下是否有潛艇；此外，海表面對激光束 傳輸影響很大，給確定潛艇尾跡帶來一定的困難。而且海洋中固有的氣泡分布也比較隨機， 這對此方法探測也帶來了一定得困難。海水對激光的傳輸衰減很大，如果氣泡在水下深度 較深，則要求激光的發(fā)散角必須很小，這樣也限制了大面積大范圍搜索探測的機動性。
微波探測海表面波間接探潛，具有全天候、全天時的優(yōu)點，同時可以對大面積海域 進行實時探測。但其精度還不是很高。所有的報道都是SAR對于海底山脈地形引起的內(nèi)波 海面應(yīng)波的探測，其波幅幾十米到上百米之間。對于潛艇引起的內(nèi)波海面應(yīng)波的探測，卻沒 有報道。潛艇引起的內(nèi)波的海面應(yīng)波一般在20cm-50cm左右。另外，SAR對海面微尺度波 探測不能直接根據(jù)距離信息成三維像，其幅度是靠信號強度反演得到，從而也存在著一定 的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決目前現(xiàn)有的探潛方法中存在的探測面積小、掃描效率低以及 探測精度不高的問題，提供了一種基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法。
基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它基于海浪微尺度波探測器實 現(xiàn)，所述海浪微尺度波探測器包括激光器、發(fā)射光學(xué)天線、接收光學(xué)天線、條紋管、CCD探測 器、信號處理系統(tǒng)、分束系統(tǒng)、PIN管和延時器； 基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它的過程為 激光器輸出的激光束入射至分束系統(tǒng)后分為兩束激光，其中，一束激光作為探測
光信號經(jīng)由發(fā)射光學(xué)天線射向目標(biāo)物，另一束激光由PIN管接收，且PIN管探測到激光后輸
出一個電信號至延時器，延時器將所述電信號延時后再發(fā)送至條紋管的控制信號輸入端來
啟動條紋管工作； 目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線接收，并由接收光學(xué)天線發(fā)射至條紋管的狹 縫處，條紋管在工作狀態(tài)下對狹縫處的光信號進行采集并成像，CCD探測器實時采集條紋管 所成的像并形成圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)實時輸出至信號處理系統(tǒng)，最終由信號處理 系統(tǒng)對接收到的所有圖像數(shù)據(jù)進行還原重構(gòu)，得到目標(biāo)物的三維圖像。 本發(fā)明的距離分辨率可達厘米級，并采用機載大視場進行探測，探測范圍廣，且搜 索效率高。


圖1為實施方式一中海浪微尺度波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施方式二中海 浪微尺度波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3和圖4為實施方式三中發(fā)射光學(xué)天線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為實施方式六中海浪微尺度波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為高低頻海浪的示意圖；圖 7為本發(fā)明的實測裝置圖；圖8至圖11為四幅實測海浪條紋像；圖12為波浪照片圖；圖13
為圖12中的波浪K的條紋像；圖14為對圖13的條紋像反演所得波形圖；圖15為重構(gòu)后的 距離像；圖16為重構(gòu)后的強度像；圖17為計算海面高度差的原理圖；圖18為實施方式七
中海浪微尺度波探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的基于激光成像的高分 辨率海浪微尺度波探測方法，它基于海浪微尺度波探測器實現(xiàn)，所述海浪微尺度波探測器 包括激光器1、發(fā)射光學(xué)天線2、接收光學(xué)天線4、條紋管5、 CCD探測器6、信號處理系統(tǒng)7、 分束系統(tǒng)8、 PIN管9和延時器10 ; 基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它的過程為
激光器1輸出的激光束入射至分束系統(tǒng)8后分為兩束激光，其中， 一束激光作為探 測光信號經(jīng)由發(fā)射光學(xué)天線2射向目標(biāo)物，另一束激光由PIN管9接收，且PIN管9探測到 激光后輸出一個電信號至延時器10，延時器IO將所述電信號延時后再發(fā)送至條紋管5的控 制信號輸入端來啟動條紋管5工作； 目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線4接收，并由接收光學(xué)天線4發(fā)射至條紋管
55的狹縫處，條紋管5在工作狀態(tài)下對狹縫處的光信號進行采集并成像，CCD探測器6實時 采集條紋管5所成的像并形成圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)實時輸出至信號處理系統(tǒng)7，最 終由信號處理系統(tǒng)7對接收到的所有圖像數(shù)據(jù)進行還原重構(gòu)，得到目標(biāo)物的三維圖像。
本實施方式中的延時器10的作用是控制條紋管的工作啟動時間，保證在目標(biāo)物 返回的光信號到達條紋管5的狹縫處之后，再啟動條紋管工作，進而保證條紋管能夠獲得 穩(wěn)定的目標(biāo)圖像信息。 本實施方式中，所述激光器l選用Nd:YAG脈沖激光器，其輸出激光的波長為 532nm(綠光)；所述信號處理系統(tǒng)7采用凌云公司研發(fā)的dsp板；延時器10采用美國斯坦 福產(chǎn)的型號為DG535的延時器；CCD探測器6的型號采用Dalsa 1M60 ;條紋管5采用俄羅斯 產(chǎn)K008型單狹縫條紋管相機。 所述由目標(biāo)物返回的光信號，主要是指由目標(biāo)物反射、散射回的激光回波信號。另 外，延時器10輸出的電信號由條紋管5中的斜坡電壓發(fā)生器接收。激光入射至條紋管5的 狹縫處，并由條紋管5內(nèi)部的中繼透鏡成像于條紋管5內(nèi)部的光電陰極上，從而產(chǎn)生光電 子，所述光電子被條紋管5內(nèi)部的加速系統(tǒng)加速后，再經(jīng)由條紋管5內(nèi)部與所述斜坡電壓發(fā) 生器相連接的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)進行偏轉(zhuǎn)后，轟擊條紋管5內(nèi)部的熒光屏，產(chǎn)生可見光。條紋管5的 一幀圖像只能對在選通區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物的一個剖面輪廓進行成像，由于目標(biāo)物上不同位置 的點的激光回波信號的行走時間-TOF(Time of Flight)不同，因此在條紋管5的熒光屏上 顯示的是不同相對位置的條紋，利用條紋的相對距離就可以還原目標(biāo)物的剖面輪廓，重構(gòu) 獲得目標(biāo)物的距離像；此外，根據(jù)條紋管5成像的強度，還可重構(gòu)獲得目標(biāo)物的強度像。
本發(fā)明在實際探測中，將所述海浪微尺度波探測器搭載在飛機或船體上，利用飛 機或船的航行實現(xiàn)對大面積海域中海浪微尺度波的掃描探測。
具體實施方式
二 結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一的進一 步限定，所述海浪微尺度波探測器還包括反射鏡組ll，所述反射鏡組11置于接收光學(xué)天線 4和條紋管5之間，用于改變接收光學(xué)天線4輸出的光信號的傳輸方向，使得所述光信號入 射至條紋管5的狹縫處。 其中，反射鏡組11中的反射鏡的個數(shù)最少為1。
具體實施方式
三結(jié)合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一或 二的進一步限定，所述發(fā)射光學(xué)天線2由擴束透鏡組201和壓縮鏡202組成，所述擴束透鏡 組由一個或多個透鏡組合而成； 所述一束激光作為探測光信號經(jīng)由發(fā)射光學(xué)天線2射向目標(biāo)物的具體過程為
—束激光經(jīng)擴束透鏡組201擴束后入射至壓縮鏡202，再由壓縮鏡202在豎直方向 進行壓縮后，光束截面類似線狀，然后發(fā)射至目標(biāo)物。 由擴束透鏡組201和壓縮鏡202組成的發(fā)射光學(xué)天線2的作用相當(dāng)于線光源，在 本實施方式中，光束可從擴束透鏡組201入射、從壓縮鏡202出射，見圖3，也可從壓縮鏡 202入射、從擴束透鏡組201出射，見圖4。
具體實施方式
四本實施方式是對實施方式一、二或三的進一步限定，所述接收光 學(xué)天線4由一個聚焦透鏡組實現(xiàn)，所述聚焦透鏡組為一個或多個聚焦透鏡；
所述目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線4接收，并由接收光學(xué)天線4發(fā)射至條 紋管5的狹縫處的具體過程為
6的光信號由聚焦透鏡組接收，并由聚焦透鏡組將所述光信號聚焦至條 紋管5的狹縫處。
具體實施方式
五本實施方式是對實施方式一至四的進一步限定，所述分束系統(tǒng) 8采用一個透反比大于1的分束鏡，使激光器1產(chǎn)生的激光經(jīng)分束鏡分為透射光和反射光兩 束激光，并令透射光發(fā)射至發(fā)射光學(xué)天線2，反射光發(fā)射至PIN管9。 本實施方式可使得作為探測光的透射光的強度高于反射光的強度，因探測光在向 目標(biāo)物發(fā)射以及返回的過程中被損耗，由此可在不提高激光器l輸出功率的基礎(chǔ)上，更加 充分地利用激光器1輸出的激光。
具體實施方式
六結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一至五的 進一步限定，本實施方式中的海浪微尺度波探測器還包括一個光學(xué)隨動系統(tǒng)3，所述光學(xué)隨 動系統(tǒng)3位于發(fā)射光學(xué)天線2、接收光學(xué)天線4和目標(biāo)物之間，光學(xué)天線2發(fā)射出的光信號 經(jīng)過光學(xué)隨動系統(tǒng)3后發(fā)射向目標(biāo)物，目標(biāo)物返回的光信號經(jīng)光學(xué)隨動系統(tǒng)3后由接收光 學(xué)天線4接收； 所述光學(xué)隨動系統(tǒng)3在信號處理系統(tǒng)7的控制下實現(xiàn)對探測光信號和目標(biāo)物返回 的光信號的光路的改變。 本實施方式增加的光學(xué)隨動系統(tǒng)3實現(xiàn)了對探測光信號和目標(biāo)物返回的光信號 的光路的改變，進而擴大了視野。
具體實施方式
七結(jié)合圖18說明本實施方式，本實施方式是對實施方式六的進一 步說明，所述光學(xué)隨動系統(tǒng)3由第一全反鏡301、第二全反鏡302和電機303組成；所述電 機303用于驅(qū)動第二全反鏡302以其初始位置為平衡位置、以其鏡面中心為擺動中心做小 幅度簡諧擺動；所述第一全反鏡301和第二全反鏡302的反射面在初始位置時平行、相對放 置； 光學(xué)天線2發(fā)射出的光信號依次經(jīng)過第一全反鏡301和第二全反鏡302發(fā)射向目 標(biāo)物，目標(biāo)物返回的光信號依次經(jīng)過第二全反鏡302和第一全反鏡301后由接收光學(xué)天線 4接收； 基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它的過程為 信號處理系統(tǒng)7輸出控制信號給電機303，使電機303開始帶動第二全反鏡302做
所述小幅度簡諧擺動； 激光器1輸出的激光束入射至分束系統(tǒng)8后分為兩束激光，其中， 一束激光由發(fā)射 光學(xué)天線2接收并出射，再依次經(jīng)由第一全反鏡301和第二全反鏡302反射后，射向目標(biāo) 物；另一束激光由PIN管9接收，且PIN管9探測到激光后輸出一個電信號至延時器10，延 時器10將所述電信號延時后再發(fā)送至條紋管5的控制信號輸入端； 目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線4接收并出射，再依次經(jīng)由第二全反鏡302 和第一全反鏡301反射后，射至條紋管5的狹縫處，當(dāng)條紋管5接收到延時器10輸出的電 信號時，開始對狹縫處的光信號進行采集并成像，CCD探測器6實時采集條紋管5所成的像， 并將采集到的圖像數(shù)據(jù)實時輸出至信號處理系統(tǒng)7，最終由信號處理系統(tǒng)7對接收到的所 有圖像數(shù)據(jù)進行還原重構(gòu)，得到目標(biāo)物的三維圖像。 潛艇產(chǎn)生的內(nèi)波，在海面上表現(xiàn)為海面應(yīng)波，會對海浪引起一定的改變，通過不同 時刻對海浪的觀察比對，可判斷水下是否有潛艇。海浪可視為二尺度模型，即包括低頻(波
7長較大)的大波浪和每個大波浪上的高頻(波長較小)的小波浪，參見圖6。應(yīng)用本發(fā)明，
可對海面波中的低頻長波浪和高頻短波狼高分辨率成像，能夠提高反潛的置信度。 圖7為實測裝置圖。參見圖8至圖11的實測海浪條紋像條紋中亮的部分為低頻
大波浪上的高頻小波浪，其中每個亮點為一個高頻小波浪的波峰，條紋中暗的部分代表高
頻小波浪的波谷；整條條紋上部的區(qū)域代表低頻大波浪。其中，圖9為平靜海水中海浪的條
紋像，通過該圖中的兩個亮點可以得知，海面很平靜時，高頻小波浪的波長也很大，但由于
亮點的亮度較暗，因此可知當(dāng)時的高頻小波浪的波幅不大；圖10中傾斜的條紋像，表現(xiàn)了
低頻大波浪的趨勢；圖11是波浪較小時海面海浪的條紋像，觀察圖11可知，由于條紋像較
暗，海浪波幅也較小。 在海洋內(nèi)波產(chǎn)生的波浪的條紋像中，選取一幅條紋像，參見圖13，且圖13對應(yīng)圖 12中的海浪K，圖14為最終反演出的海浪的具體波形圖。通過快速采集多幅海浪條紋像， 即可反演形成完整的海浪微尺度波的精細圖像，參見圖15和圖16，其中圖15是重構(gòu)后的距 離像，圖16是重構(gòu)后的強度像，單幀條紋像的分辨率為1032X 1392，重構(gòu)后的條紋像分辨 率為70X 1032。 整個實驗過程分為三個階段階段一、拖船?？堪哆叄l(fā)動機低速轉(zhuǎn)動；階段二、 拖船行駛過程，發(fā)動機高速轉(zhuǎn)動；階段三、拖船在海中拋錨，發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動。由于發(fā)動機的 轉(zhuǎn)速變化，會導(dǎo)致海面波浪起伏高度不同，這種不同的狀態(tài)可從重構(gòu)獲得的距離像中獲知。 在圖15中，從上至下的一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)分別和實驗的三個階段各自對應(yīng)圖中的一區(qū)(淺 色)對應(yīng)實驗中的階段一，二區(qū)(深色)對應(yīng)階段二，三區(qū)(淺色)對應(yīng)階段三。
在階段一，發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時，海面波浪起伏較小，海面波浪與探測器的距離相 對較遠，因此距離像的上部分(一區(qū))的顏色較淺；在一區(qū)取10幀圖像，計算其平均距 離(以條紋像的最亮點為基準(zhǔn)點)為445像素，換算成光程為L1 二9.6m;同理。同理， 可計算二區(qū)的的光程為L2 = ((200/1392) X360) XO. 15 = 7. 8m，三區(qū)的光程為L3 = ((200/1392) X390) XO. 15 = 8. 4m。 一區(qū)與二區(qū)的光程差為:dL = Ll-L2 = 9. 6m_7. 8m = 1.8m，探測器與水平面的夾角Q大約為IO度，如圖17，可以推算出兩區(qū)之間的海平面高度h =dLXcosQ = 0. 3m。根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)動速度與海面高度的關(guān)系，也可推算出拖船的航行速 度。 海面的強度像也可反映海面波浪的一些情況當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速慢時，海面波浪起伏 較大，此時認為，波峰對光反射較強，波谷對光吸收較強，此時，如強度像的一區(qū)，認為亮的 地方是波峰，暗的地方是波谷；當(dāng)發(fā)動機高速轉(zhuǎn)動時，發(fā)動機尾部海面整體上浮，此時海面 有許多的小波浪，對光的反射較強，因此在二區(qū)形成大片的亮斑；當(dāng)發(fā)動機減速時，海面又 趨于平穩(wěn)，形成如三區(qū)的圖像。因此根據(jù)強度像的反射強弱，也可判斷發(fā)動機轉(zhuǎn)速情況。
本發(fā)明利用海表面對激光束的反射和散射，對海表面微尺度波可直接進行三維成 像探測，其距離分辨率目前可做到厘米級；本發(fā)明可通過機載或艦載方式，實現(xiàn)大視場探 測，搜索效率高；此外，由于綠光對海水有一定的穿透作用，因此對于近海潛艇尾流產(chǎn)生的 氣泡幕也可以進行一定的探測。同時，本發(fā)明可以輔助SAR(合成孔徑雷達)更好的進行海 面波探測應(yīng)用SAR對海面進行初步探測確定可疑點，再利用本發(fā)明的方法對可疑點進行 探測逐個排查，從而發(fā)現(xiàn)水面是否有潛艇尾跡，間接實現(xiàn)對水下潛艇的探測，可以大大增加 潛艇探測的置信度。本發(fā)明還適合于潛艇引起的海洋表面內(nèi)波的探測，對于雨、霧等天氣可以很好的濾除噪聲，受到雨、霧的影響不大。本發(fā)明能夠?qū)Ω哳l小波浪成像，具有較高的探 測精度。
權(quán)利要求
基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在于它基于海浪微尺度波探測器實現(xiàn)，所述海浪微尺度波探測器包括激光器(1)、發(fā)射光學(xué)天線(2)、接收光學(xué)天線(4)、條紋管(5)、CCD探測器(6)、信號處理系統(tǒng)(7)、分束系統(tǒng)(8)、PIN管(9)和延時器(10)；基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它的過程為激光器(1)輸出的激光束入射至分束系統(tǒng)(8)后分為兩束激光，其中，一束激光作為探測光信號經(jīng)由發(fā)射光學(xué)天線(2)射向目標(biāo)物，另一束激光由PIN管(9)接收，且PIN管(9)探測到激光后輸出一個電信號至延時器(10)，延時器(10)將所述電信號延時后再發(fā)送至條紋管(5)的控制信號輸入端來啟動條紋管(5)工作；目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線(4)接收，并由接收光學(xué)天線(4)發(fā)射至條紋管(5)的狹縫處，條紋管(5)在工作狀態(tài)下對狹縫處的光信號進行采集并成像，CCD探測器(6)實時采集條紋管(5)所成的像并形成圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)實時輸出至信號處理系統(tǒng)(7)，最終由信號處理系統(tǒng)(7)對接收到的所有圖像數(shù)據(jù)進行還原重構(gòu)，得到目標(biāo)物的三維圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在 于所述海浪微尺度波探測器還包括反射鏡組(ll)，所述反射鏡組(11)置于接收光學(xué)天線(4) 和條紋管(5)之間，用于改變接收光學(xué)天線(4)輸出的光信號的傳輸方向，使得所述光 信號入射至條紋管(5)的狹縫處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在 于所述發(fā)射光學(xué)天線(2)由擴束透鏡組(201)和壓縮鏡(202)組成，所述擴束透鏡組由一 個或多個透鏡組合而成；所述一束激光作為探測光信號經(jīng)由發(fā)射光學(xué)天線(2)射向目標(biāo)物的具體過程為 一束激光經(jīng)擴束透鏡組(201)擴束后入射至壓縮鏡(202)，再由壓縮鏡(202)在豎直方 向進行壓縮后，光束截面類似線狀，然后發(fā)射至目標(biāo)物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征 在于所述接收光學(xué)天線(4)由一個聚焦透鏡組實現(xiàn)，所述聚焦透鏡組為一個或多個聚焦透 鏡；所述目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線(4)接收，并由接收光學(xué)天線(4)發(fā)射至條 紋管(5)的狹縫處的具體過程為目標(biāo)物返回的光信號由聚焦透鏡組接收，并由聚焦透鏡組將所述光信號聚焦至條紋管(5) 的狹縫處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在 于所述分束系統(tǒng)(8)采用一個透反比大于1的分束鏡，使激光器(1)產(chǎn)生的激光經(jīng)分束鏡 分為透射光和反射光兩束激光，并令透射光發(fā)射至發(fā)射光學(xué)天線(2)，反射光發(fā)射至PIN管 (9)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在 于所述海浪微尺度波探測器還包括一個光學(xué)隨動系統(tǒng)(3)，所述光學(xué)隨動系統(tǒng)(3)位于發(fā) 射光學(xué)天線(2)、接收光學(xué)天線(4)和目標(biāo)物之間，光學(xué)天線(2)發(fā)射出的光信號經(jīng)過光學(xué) 隨動系統(tǒng)(3)后發(fā)射向目標(biāo)物，目標(biāo)物返回的光信號經(jīng)光學(xué)隨動系統(tǒng)(3)后由接收光學(xué)天線(4)接收;所述光學(xué)隨動系統(tǒng)(3)在信號處理系統(tǒng)(7)的控制下實現(xiàn)對探測光信號和目標(biāo)物返回 的光信號的光路的改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，其特征在 于所述光學(xué)隨動系統(tǒng)(3)由第一全反鏡(301)、第二全反鏡(302)和電機(303)組成；所述 電機(303)用于驅(qū)動第二全反鏡(302)以其初始位置為平衡位置、以其鏡面中心為擺動中 心做小幅度簡諧擺動；所述第一全反鏡(301)和第二全反鏡(302)的反射面在初始位置時 平行、相對放置；光學(xué)天線(2)發(fā)射出的光信號依次經(jīng)過第一全反鏡(301)和第二全反鏡(302)發(fā)射向 目標(biāo)物，目標(biāo)物返回的光信號依次經(jīng)過第二全反鏡(302)和第一全反鏡(301)后由接收光 學(xué)天線(4)接收；基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，它的過程為信號處理系統(tǒng)(7)輸出控制信號給電機(303)，使電機(303)開始帶動第二全反鏡 (302)做所述小幅度簡諧擺動；激光器(1)輸出的激光束入射至分束系統(tǒng)(8)后分為兩束激光，其中，一束激光由發(fā)射 光學(xué)天線(2)接收并出射，再依次經(jīng)由第一全反鏡(301)和第二全反鏡(302)反射后，射向 目標(biāo)物；另一束激光由PIN管(9)接收，且PIN管(9)探測到激光后輸出一個電信號至延時 器(IO)，延時器(10)將所述電信號延時后再發(fā)送至條紋管(5)的控制信號輸入端；目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線(4)接收并出射，再依次經(jīng)由第二全反鏡(302) 和第一全反鏡(301)反射后，射至條紋管(5)的狹縫處，當(dāng)條紋管(5)接收到延時器(10) 輸出的電信號時，開始對狹縫處的光信號進行采集并成像，CCD探測器(6)實時采集條紋管 (5)所成的像，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)實時輸出至信號處理系統(tǒng)(7)，最終由信號處理系統(tǒng) (7)對接收到的所有圖像數(shù)據(jù)進行還原重構(gòu)，得到目標(biāo)物的三維圖像。
全文摘要
基于激光成像的高分辨率海浪微尺度波探測方法，涉及潛艇探測領(lǐng)域，解決了目前探潛方法存在的探測面積小、掃描效率低及探測精度不高的問題?；诩す獬上竦母叻直媛屎＠宋⒊叨炔ㄌ綔y方法，它的過程為激光器發(fā)射的激光被分束系統(tǒng)分為兩束，一束由發(fā)射光學(xué)天線擴束后向目標(biāo)物發(fā)射，另一束觸發(fā)PIN管輸出電信號，經(jīng)延時器延時后觸發(fā)條紋管開始工作；目標(biāo)物返回的光信號由接收光學(xué)天線接收并發(fā)射至條紋管狹縫處，CCD探測器采集條紋管成像并將采集數(shù)據(jù)發(fā)給信號處理系統(tǒng)，經(jīng)信號處理系統(tǒng)還原重構(gòu)得目標(biāo)物的三維圖像。本發(fā)明克服了已有技術(shù)的不足，可用于潛艇探測領(lǐng)域。
文檔編號G01S17/89GK101762817SQ201010300918
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者孫劍峰, 王騏, 郜鍵, 魏靖松 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)