CN103308901A - 一种偏振光导引方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种偏振光导引方法及装置，该方法包括以下步骤：将运动物体导引进入激光束所照射立体角范围内；运动物体的n个探测器将接收到不同偏振方向的激光信号，具体信号接收方法为：以目标位置为激光光源出发点，将空间一定范围立体角分为边界相互连接的n个区域，各区域内使用不同偏振方向的线偏振激光束进行照射，各偏振方向之间形成一定夹角，在被导引运动物体上安装n个带检偏器的探测器，检偏器偏振方向之间夹角与所发射激光束偏振方向间夹角一一对应；通过分析各探测器所接收信号强弱，判断运动物体位于哪一立体角区域，并导引运动物体进入最近导引区域并运动至目标位置。本发明不受电磁信号干扰、保密性好，提高无人机舰上回收成功率。

Description

一种偏振光导引方法及装置
技术领域
本发明涉及一种偏振光导引方法及装置，尤其涉及一种用于无人机回收的偏振光导引方法及装置。
背景技术
目前无人机回收一般采取舰上回收和海上回收两种方式。舰上无人机回收导引系统一般全程采用GPS导航信号来进行无人机的着舰导引，在这种方式下，舰上导引系统将自身的坐标位置发给准备着舰的无人机，由无人机上的导航系统根据飞机与舰船的相对位置来计算出飞行轨迹，由无人机上的飞行控制系统导引无人机，通过钩住舰上绳索或者撞入拦阻网的方式来完成着舰回收。目前这种导引方法存在着若干不足之处，一是对无人机上运算系统要求高，增加了无人机的成本和产品开发的难度；二是由于目前开放给公众使用的GPS导航信号精度还不够高，无法满足在小空间内完成舰上无人机回收的要求；三是在复杂电磁环境下，舰上导引系统与无人机之间的无线通信信号经常受到干扰，存在很大的安全隐患；四是在复杂的气象环境和恶劣的海况环境下，舰船的坐标位置瞬息万变，这也大大增加了无人机顺利着舰回收的困难。
综上所述，现有的无人机回收系统由于其采用的技术方案固有的缺陷，使得舰上无人机回收的成功率不高，方法复杂，在无人机的回收过程中存在很大安全隐患，不但会造成无人机本身的损坏，有时候还会由于无人机的撞击而导致舰上装置的损坏。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种采用偏振光导引无人机回收的方法及装置，该方法及装置的实现方式简单可靠、成本低、不受电磁信号干扰、保密性好，可以大大提高无人机舰上回收的成功率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种偏振光导引方法，     其包括以下步骤：
a、将运动物体导引进入激光束所照射的立体角范围内；
b、运动物体上的n个探测器将接收到不同偏振方向的激光信号；具体的信号接收方法为：以目标位置做为激光光源的出发点，将空间一定范围的立体角分为边界相互连接的n个区域，各区域内使用不同偏振方向的线偏振激光束进行照射，各偏振方向之间形成一定的夹角，与之对应，在被导引的运动物体上安装n个带检偏器的探测器，其检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的激光束偏振方向之间的夹角一一对应；
c、通过分析各探测器上所接收信号的强弱，判断运动物体位于哪一个立体角区域，并以此作为调节运动方向的依据，导引运动物体进入最近导引区域并最终运动至目标位置。
所述激光为红外激光，探测器为红外探测器；不同偏振方向的线偏振激光束的光强相同。步骤b中，所述立体角小于或等于π。所述n为4；所述各激光束由一个激光光源通过光学机构来进行扩束，以在所照射的空间立体角范围内形成均匀的光强度。
同时，本发明还提供一种偏振光导引装置，其包括激光发射装置、光探测装置及信号处理装置；
所述激光发射装置位于目标位置，其包括n个激光光源，所述n个激光光源将空间一定范围的立体角分为n个边界连接的区域，各激光光源所发射的激光为线偏振光；
光探测装置位于运动物体上，其包括n个偏振光检偏器的探测器，其检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的激光光源偏振方向之间的夹角一一对应；
所述信号处理装置位于运动物体上，其接受来自光探测装置的n路光强信号，并通过分析来确定运动物体位于哪一个立体角区域。
在立体角的中心区域，各偏振光重叠，各偏振光重叠的目的是为了表示目前飞行路径正位于导引方向的正中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，
本发明的偏振光导引方法及装置在完成运动物体的导引的同时，还具有以下优点：本发明中所使用的偏振光为红外激光，具有保密的特点；光学导引方法不受周围电磁环境的干扰，可靠性高；光学导引系统的结构简单，对信号处理硬件的要求低。
附图说明
图1 为本发明偏振光导引装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明公开一种偏振光导引装置，其包括激光发射装置、光探测装置及信号处理装置；
所述激光发射装置位于目标位置，其包括n个激光光源，所述n个激光光源将空间一定范围的立体角分为n个边界连接的区域，各激光光源所发射的激光为线偏振光；
光探测装置位于运动物体上，其包括n个偏振光检偏器的探测器，其检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的激光光源偏振方向之间的夹角一一对应；在立体角的中心区域，各偏振光重叠，各偏振光重叠的目的是为了表示目前飞行路径正位于导引方向的正中心。
所述信号处理装置位于运动物体上，其接受来自红外光探测装置的n路光强信号，并通过分析来确定运动物体位于哪一个立体角区域。本实施例中，所述激光为红外激光，探测器为红外探测器。
本发明的偏振光导引方法利用偏振光来完成对运动物体的导引，具体的方法如下：在舰船上拦阻网的位置，在预期的无人机进入方向使用四束红外激光束作为导引，各红外激光束由一个红外激光光源通过特定的光学机构来进行扩束，以在所照射的空间立体角范围内形成均匀的红外光强度。这四束激光束将一定范围的立体角分为边界相互连接的四个区域，等同于空间的四个象限。各区域使用不同偏振方向、光强相同的线偏振红外激光束进行照射，第一象限的偏振方向为垂直偏振，第二象限的偏振方向为水平偏振，第三象限的偏振方向与垂直方向夹角30度，第四象限的偏振方向与垂直方向夹角为60度。在四个象限的交汇区域，四种偏振光重叠。所述立体角小于或等于π。
与之对应，在被导引的无人机上安装四个带检偏器的红外探测器，其四个检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的红外激光束偏振方向之间的夹角一一对应。在无人机回收过程中，首先采用其他导引方法（例如GPS导航）将无人机导引进入红外激光束所照射的立体角范围内，这时无人机上的四个红外探测器将接收到不同偏振方向的红外激光信号，假如无人机的飞行姿态为水平，位于空间的第一象限时，由于检偏器的作用，第一个探测器接收的信号最强，第二个探测器接收的信号为零，第三个探测器的信号次强，第四个探测器的信号最弱，无人机上的信号处理系统将判断出目前正位于第一象限，以此作为调节飞行方向的依据，导引无人机进入四个象限的交汇区域，这时四个探测器上接收到信号强度相等，最终将无人机导引至拦阻网位置，顺利完成回收。
以上对本发明所提供的偏振光导引方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种偏振光导引方法，   其特征在于，包括以下步骤：
a、将运动物体导引进入激光束所照射的立体角范围内；
b、运动物体上的n个探测器将接收到不同偏振方向的激光信号；具体的信号接收方法为：以目标位置做为激光光源的出发点，将空间一定范围的立体角分为边界相互连接的n个区域，各区域内使用不同偏振方向的线偏振激光束进行照射，各偏振方向之间形成一定的夹角，与之对应，在被导引的运动物体上安装n个带检偏器的探测器，其检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的激光束偏振方向之间的夹角一一对应；
c、通过分析各探测器上所接收信号的强弱，判断运动物体位于哪一个立体角区域，并以此作为调节运动方向的依据，导引运动物体进入最近导引区域并最终运动至目标位置。
2.根据权利要求1所述的偏振光导引方法，其特征在于，所述激光为红外激光，探测器为红外探测器。
3.根据权利要求2所述的偏振光导引方法，其特征在于，不同偏振方向的线偏振激光束的光强相同。
4.根据权利要求1所述的偏振光导引方法，其特征在于，步骤b中，所述立体角小于或等于π。
5.根据权利要求1至4任一项所述的偏振光导引方法，其特征在于，所述n为4。
6.根据权利要求1至4任一项所述的偏振光导引方法，其特征在于，所述各激光束由一个激光光源通过光学机构进行扩束，以在所照射的空间立体角范围内形成均匀的光强度。
7.一种偏振光导引装置，其特征在于，包括激光发射装置、光探测装置及信号处理装置；
所述激光发射装置位于目标位置，其包括n个激光光源，所述n个激光光源将空间一定范围的立体角分为n个边界连接的区域，各激光光源所发射的激光为线偏振光；
光探测装置位于运动物体上，其包括n个偏振光检偏器的探测器，其检偏器偏振方向之间的夹角与所发射的激光光源偏振方向之间的夹角一一对应；
所述信号处理装置位于运动物体上，其接受来自光探测装置的n路光强信号，并通过分析来确定运动物体位于哪一个立体角区域。
8.根据权利要求7所述的偏振光导引装置，其特征在于，所发射的激光在立体角的中心区域，各偏振光重叠。
9.根据权利要求7所述的偏振光导引装置，其特征在于，所述激光为红外激光，探测器为红外探测器；所述n为4。
10.根据权利要求7至9任一项所述的偏振光导引装置，其特征在于，所述各激光束由一个激光光源通过光学机构进行扩束，以在所照射的空间立体角范围内形成均匀的光强度。
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