CN108828622A - 一种液晶光学相控阵变分辨率分束方法 - Google Patents

一种液晶光学相控阵变分辨率分束方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，涉及一种液晶光学相控阵扫描方法，属于激光三维成像领域。本发明方法的目的是适应变分辨率扫描探测中对分辨率变化的需求，同时通过亚孔径技术实现多光斑扫描以提升成像速度，此外，本发明还具有在保持高精度探测状态时少信息处理量的优点。本发明应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，能够实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。所述系统包含系统控制模块、激光发射模块、光栅前端光学系统、二维液晶光栅、液晶光栅控制模块、接收模块前端光学系统、探测接收模块、探测识别模块。

Description

一种液晶光学相控阵变分辨率分束方法
技术领域
本发明涉及一种液晶光学相控阵扫描方法，尤其是液晶光学相控阵电控变分辨率成像方法，属于激光三维成像领域。
背景技术
激光三维成像具有原理简单，分辨率高，探测距离远等优势，因此,可广泛应用于地形测绘、视觉导航、航空、航天等领域。目前的激光三维成像系统主要分为扫描式成像与非扫描式成像，由于大面阵APD阵列因加工困难且光能利用率低，对于远距离探测时更倾向于扫描三维成像。传统的扫描式激光三维成像系统以机械式为主，然而其存在惯性大，结构复杂，偏转效率低等缺陷。近年来，光学相控阵技术因光束指向灵活、无惯性、扫描效率高，成为一种可替代机械偏转装置的非机械光束转向技术解决方案。使用基于光学相控阵的电控偏转方式可以有效的提高偏转效率，并且其惯性为零。其中，液晶光学相控阵是一个相对成熟的方案，具有驱动电压低，实时可编程，兆像素单元，光学孔径大等优势。
为了通过扫描激光三维成像实现大视场、高分辨、实时性的激光三维成像，郝群等人申请并公开了“一种基于仿人眼视觉机理的激光三维成像系统(ZL201410055334.9)”，通过将人眼变分辨率成像与三维成像相结合，可对感兴趣区域进行高分辨率观察，非感兴趣区域采用低分辨率观察，实现大视场、高分辨、实时性的平衡。目前，基于仿人眼视网膜视觉的方法在图像获取与处理方面得到了很好的应用，但已有关于仿人眼的主动照明实现仅能实现光斑扫描轨迹的非均匀，光斑半径仍然是均匀的，这导致相邻区域出现盲区；若通过焦距可变的光学系统实现非均匀光斑半径变化，则会导致光学系统复杂，体积增大，降低了系统的紧凑型，不利于载荷平台的集成。
发明内容
本发明公开的一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法目的是适应变分辨率扫描探测中对分辨率变化的需求，同时通过亚孔径技术实现多光斑扫描以提升成像速度，此外，本发明还具有在保持高精度探测状态时少信息处理量的优点。
此外，本发明目的还在于：将本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，能够实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位(无需后续光学系统)进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，所述的激光仿人眼三维成像雷达系统包含系统控制模块、激光发射模块、光栅前端光学系统、二维液晶光栅、液晶光栅控制模块、接收模块前端光学系统、探测接收模块、探测识别模块。激光发射模块与二维液晶光栅相连，二维液晶光栅由液晶光栅控制模块控制。光栅前端光学系统接收由激光发射模块发射的激光脉冲产生光强高斯分布的平面波，平面波经二维液晶光栅调制后出射，在远场产生分束后的激光采样光斑；探测接收模块接收采集由接收模块前端光学系统接收到的回波信号进行数据处理与识别，系统控制模块控制探测接收模块的开关特性以及根据探测识别模块中数据处理与识别的结果对激光发射模块、液晶光栅控制模块进行相应的调控。
所述在远场产生分束后的激光采样光斑数量根据使用需求和设备参数而定，分束后的激光采样光斑为一个或多个面积不同的激光采样光斑。
作为优选，系统控制模块控制用于探测接收模块的开关特性，并用于根据探测识别模块中数据处理与识别的结果对液晶光栅控制模块、激光发射模块进行相应的调控，系统控制模块具体实现方法如下：
步骤1.1：系统控制模块根据先前二维液晶光栅调制结果对探测接收模块的测距体制及阈值进行相应的调整。
步骤1.2：由探测接收模块得到的测距结果经探测识别模块根据识别算法分析后将分析结果输入至系统控制模块，如果识别为预设目标则系统控制模块根据分析结果在液晶光栅控制模块中选择合适的仿人眼视网膜扫描模型并根据分析结果给定模型中心位置，并进行步骤1.3部分控制。如果目标非预设目标则重复步骤1.1、1.2。
步骤1.3：控制激光发射模块再次发射激光脉冲进行仿人眼视网膜的扫描采样，仿人眼视网膜扫描模型参数即步骤1.2中液晶光栅控制模块中选择的模型参数。
系统控制模块分别依次对液晶光栅控制模块、激光发射模块、探测接收模块发送控制信号，液晶光栅控制模块按照分辨率要求、分束要求以及偏转要求产生电压信号控制二维液晶光栅各通道中的液晶产生特定的偏转；之后开启激光发射模块，经过光栅前端光学系统进行扩束准直进入二维液晶光栅进行相位调制实现预设视场的预设大光斑多光束扫描；与此同时探测接收模块开启，对脉冲的飞行时间进行计时。接收到接收模块前端光学系统的回波信号后通过目标识别算法判断是否发现可疑目标，若发现目标则执行以目标为中心的仿人眼视网膜多光束扫描，液晶光栅控制模块的多光束扫描策略根据扫描参数，基于激光能量利用率最大化进行二维液晶光栅电控优化，从而实现激光能量利用率最高的变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
所述扫描参数包括扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q。
所述的变分辨率分束方法是基于二维液晶光栅的亚孔径电控方法，通过亚孔径电控方法不仅得到不同的分辨率还能产生多束光斑采样点进行采样，其光斑采样点大小、偏转方向、分束数量与激光波长、二维液晶光栅电控策略以及二维液晶光栅的构造有关，即：光斑大小由像素间隔、亚孔径区域像素数、激光波长以及偏转角度决定；其偏转方向则由激光波长、电控策略与像素间隔决定；而其分束数量只与电控策略有关。因此只通过电控策略能够优化分束数量从而提高对整个二维液晶光栅利用率。与所选二维液晶光栅匹配度低的电控分束变分辨率策略将不仅导致光能和二维液晶光栅利用率低而且将导致远场产生杂散光斑影响正常的探测，使三维成像出现较大的误差。
本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，包括如下步骤：
步骤一：根据预设大光斑多光束扫描要求，结合系统参数算得最大分束数量以及光栅利用率。光斑大小由像素间隔、亚孔径区域像素数、激光波长以及偏转角度决定；偏转方向则由激光波长、液晶光栅控制模块电控信号与像素间隔决定；分束数量与液晶光栅控制模块电压信号有关。
步骤二：设计仿人眼视网膜分束扫描模型。
根据要求给出扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q等一系列初始值，之后带入二维液晶光栅分束优化算法，对分束策略进行设计。与所选二维液晶光栅匹配度低的分束变分辨率策略不仅导致光能和二维液晶光栅利用率低而且将导致远场产生杂散光斑影响正常的探测，使三维成像出现较大的误差。选出光能利用率与光栅利用率最高的一组参数作为最终的扫描模型并给出扫描时间以及光栅利用率，实现多光斑扫描以提升成像速度，即完成仿人眼视网膜分束扫描模型设计。
步骤二所述二维液晶光栅分束优化算法，包括如下步骤：
步骤2.1：将所设计仿人眼视网膜分束扫描模型中不同大小光斑生成所需电信号以矩阵形式表示，则应生成M个不同的方阵行数从大到小分别为L1，L2，L3，...，LM设向量L＝(L1，L2，L3，...，LM)并设液晶光栅为A*B个像素阵元且A>B。
步骤2.2：从大到小将电信号方阵填充入A*B的液晶二维光栅阵元中，直至所剩所有未填充矩阵部分行或列小于LM则完成一个分束矩阵设计。
步骤2.3：当步骤2.2生成矩阵中某个填充电信号矩阵完成N次扫描时，将其从向量L中移除，并通过步骤2.1和步骤2.2生成新的矩阵。直至L＝0。
步骤三：根据步骤一、二所述的分束以及及变分辨率分束所需参数要求结合二维液晶光栅阵元数O*P(O为阵列列数P为阵列行数)、二维液晶光栅驱动模块电压分辨率△V、要求最远探测距离Rmax、APD最低响应光强Imin以及偏转角最大允许误差△θr判断硬件电路及光路能否满足具体要求，如果硬件无法达到要求则需要重新对分束扫描模型进行设计，如果满足要求则进入步骤四。
步骤四：根据步骤一、二所述的大光斑多光束粗采样对于光斑大小及视场的要求，给出基于液晶二维光栅的远场大光斑分束扫描策略，实现适应变分辨率扫描探测中对分辨率变化的需求。
步骤四具体实现方法包括如下步骤：
步骤4.1：根据大光斑半峰全宽基于扫描图样计算光斑偏转角度，同一束光分束的采样光斑偏转角度应根据扫描图样基于分束数量进行间隔角度最大的设计思路进行设计以减小对高性能APD的依赖。
步骤4.2：将所得一系列偏转角度结合分束方案生成相应电信号，电信号表达为矩阵形式。
步骤五：根据步骤一、二所得扫描分束策略，依据液晶光栅LUT表制作相应相息图按序保存，或生成相应矩阵按序保存在液晶光栅控制模块中。
步骤六：基于二维液晶光栅建立扫描成像系统，保证激光发射模块、光栅前端光学系统与二维液晶光栅的同轴度，并且确保放大准直的高斯光光斑完全覆盖整个二维液晶光栅工作区域。建立大光斑分束扫描策略与仿人眼视网膜分束扫描策略的切换逻辑并保存到系统控制模块中。
步骤七：系统控制模块控制激光发射模块发射大光斑进行低分辨率扫描，如匹配成功找到可疑目标则以目标为中心进行仿人眼视网膜分束扫描成像。至此完成一次基于激光三维成像的二维液晶光学相控阵变分辨率探测。
步骤八：根据实际使用需要，将步骤一至步骤七所述的方法应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，实现对目标视场的扫描预警以及进一步的探测，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
有益效果：
1、本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，基于激光三维成像的二维液晶光学相控阵变分辨率探测能够实现多光束的高速激光扫描探测。
2、本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，利用亚孔径技术实现多光斑扫描以提升成像速度，无需配套光学系统在多光束同时获取目标深度图像的同时获取低分辨大视场图像和高分辨小视场图像，有效提高速度的同时降低数据冗余。
3、本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，基于二维液晶光栅变分辨率分束优化算法，对仿人眼扫描模型进行设计、优化、评价，能够有效提高二维液晶光栅和激光的利用率同时提高扫描速度。
4、根据实际使用需要，将本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，实现对目标视场的扫描预警以及进一步的探测，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
附图说明
图1为液晶相控阵变分辨率激光三维成像雷达系统结构图。
其中：1-系统控制模块，2-激光发射模块，3-光栅前端光学系统，4-二维液晶光栅，5-液晶光栅控制模块，6-接收模块前端光学系统，7-探测接收模块，8-探测识别模块。
图2为本发明公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法流程图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
本实施例公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，所述的激光仿人眼三维成像雷达系统如图1所示，包含系统控制模块1、激光发射模块2、光栅前端光学系统3、二维液晶光栅4、液晶光栅控制模块5、接收模块前端光学系统6、探测接收模块7、探测识别模块8。激光发射模块与二维液晶光栅相连，二维液晶光栅4由液晶光栅控制模块控制。光栅前端光学系统3接收由激光发射模块发射的激光脉冲产生光强高斯分布的平面波，平面波经二维液晶光栅4调制后出射，在远场产生分束后的激光采样光斑；探测接收模块7接收采集由接收模块前端光学系统5接收到的回波信号进行数据处理与识别，系统控制模块1控制探测接收模块7的开关特性以及根据探测识别模块8中数据处理与识别的结果对激光发射模块2、液晶光栅控制模块5进行相应的调控。
所述在远场产生分束后的激光采样光斑数量根据使用需求和设备参数而定，分束后的激光采样光斑为一个或多个面积不同的激光采样光斑。
系统控制模块1控制用于探测接收模块7的开关特性，并用于根据探测识别模块8中数据处理与识别的结果对液晶光栅控制模块5、激光发射模块2进行相应的调控，系统控制模块1具体实现方法如下：
步骤1.1：系统控制模块1根据先前二维液晶光栅4调制结果对探测接收模块7的测距体制及阈值进行相应的调整。
步骤1.2：由探测接收模块7得到的测距结果经探测识别模块8根据识别算法分析后将分析结果输入至系统控制模块1，如果识别为预设目标则系统控制模块1根据分析结果在液晶光栅控制模块5中选择合适的仿人眼视网膜扫描模型并根据分析结果给定模型中心位置，并进行步骤1.3部分控制。如果目标非预设目标则重复步骤1.1、1.2。
步骤1.3：控制激光发射模块2再次发射激光脉冲进行仿人眼视网膜的扫描采样，仿人眼视网膜扫描模型参数即步骤1.2中液晶光栅控制模块5中选择的模型参数。
系统控制模块1分别依次对液晶光栅控制模块5、激光发射模块2、探测接收模块7发送控制信号，液晶光栅控制模块5按照分辨率要求、分束要求以及偏转要求产生电压信号控制二维液晶光栅4各通道中的液晶产生特定的偏转；之后开启激光发射模块2，经过光栅前端光学系统3进行扩束准直进入二维液晶光栅4进行相位调制实现预设视场的预设大光斑多光束扫描；与此同时探测接收模块7开启，对脉冲的飞行时间进行计时。接收到接收模块前端光学系统6的回波信号后通过目标识别算法判断是否发现可疑目标，若发现目标则执行以目标为中心的仿人眼视网膜多光束扫描，液晶光栅控制模块5的多光束扫描策略根据扫描参数，基于激光能量利用率最大化进行二维液晶光栅电控优化，从而实现激光能量利用率最高的变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
所述扫描参数包括扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q
所述的变分辨率分束方法是基于二维液晶光栅4的亚孔径电控方法，通过亚孔径电控方法不仅得到不同的分辨率还能产生多束光斑采样点进行采样，其光斑采样点大小、偏转方向、分束数量与激光波长、二维液晶光栅电控策略以及二维液晶光栅4的构造有关，即：光斑大小由像素间隔、亚孔径区域像素数、激光波长以及偏转角度决定；其偏转方向则由激光波长、电控策略与像素间隔决定；而其分束数量只与电控策略有关。因此只通过电控策略能够优化分束数量从而提高对整个二维液晶光栅4的利用率。与所选二维液晶光栅4匹配度低的电控分束变分辨率策略将不仅导致光能和二维液晶光栅4利用率低而且将导致远场产生杂散光斑影响正常的探测，使三维成像出现较大的误差。
如图2所示，本实施例公开一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，包括如下步骤：
步骤一：根据预设大光斑多光束扫描要求主要包括光斑大小分束数量等；其采样光斑半角宽度△θ计算公式：
λ为激光波长，△θx、△θy分别为夫琅禾费衍射区中x轴与y轴上采样光斑的半角宽度，o为亚孔径方法选择列数，p为亚孔径方法选择行数，d为像素间隔，θx为光斑x方向偏转角度，θy为光斑y方向偏转角度。算得o，p的值之后可由公式：
算得一张相息图或一个分束采样矩阵最大分束数量。
步骤二：设计仿人眼视网膜分束扫描模型。
根据要求给出扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q等一系列初始值，仿人眼视网膜模型由笛卡尔坐标系对数极坐标转换得到，其公式如下：
z＝x+iy＝r(cosα+isinα)＝rqiα (5)
logq(z)＝logq(r)+iα (6)
之后带入二维液晶光栅4分束优化算法，对分束策略进行设计。与所选二维液晶光栅4匹配度低的分束变分辨率策略不仅导致光能和光栅利用率低而且将导致远场产生杂散光斑影响正常的探测，使三维成像出现较大的误差。选出光能利用率与光栅利用率最高的一组参数作为最终的扫描模型并给出扫描时间以及光栅利用率，实现多光斑扫描以提升成像速度，即完成仿人眼视网膜分束扫描模型设计。
步骤二所述二维液晶光栅分束优化算法，包括如下步骤：
步骤2.1：将所设计仿人眼视网膜分束扫描模型中不同大小光斑生成所需电信号以矩阵形式表示，则应生成M个不同的方阵行数从大到小分别为L1，L2，L3，...，LM设向量L＝(L1，L2，L3，...，LM)并设二维液晶光栅4为A*B个像素阵元且A>B。
步骤2.2：从大到小将电信号方阵填充入A*B的液晶二维光栅4阵元中，直至所剩所有未填充矩阵部分行或列小于LM则完成一个分束矩阵设计。
步骤2.3：当步骤2.2生成矩阵中某个填充电信号矩阵完成N次扫描时，将其从向量L中移除，并通过步骤2.1和步骤2.2生成新的矩阵。直至L＝0。
步骤三：根据步骤一、二所述的分束以及及变分辨率分束所需参数要求结合二维液晶光栅4阵元数O*P、二维液晶光栅驱动模块5电压分辨率△V、要求最远探测距离Rmax以及偏转角最大允许误差△θr判断硬件电路及光路能否满足具体要求，如果硬件无法达到要求则需要重新对分束扫描模型进行设计，如果满足要求则进入步骤四。其中最远探测距离Rmax可由公式计算，假设目标面积大于目标上的光斑面积，则当系统最小可探测功率为Pmin时，有最大可探测距离Rmax为：
其中，ρ为目标表面反射率，Pt为发射光功率，τtτrτα分别为发射光路透过率、接收光路透过率和大气透过率，Ar为接收光路系统的接收面积，θr为目标法线与其和接收系统连线的夹角。
步骤四：根据步骤一、二所述的大光斑多光束粗采样对于光斑大小及视场的要求，给出基于液晶二维光栅4的远场大光斑分束扫描策略，实现适应变分辨率扫描探测中对分辨率变化的需求。其中策略设计要满足系统对虚警概率PF以及探测概率PD的要求，其中PF、PD计算公式如下：
其中erf()为误差函数，TNR为域噪比，SD为探测指数。
步骤四具体实现方法包括如下步骤：
步骤4.1：根据大光斑半峰全宽基于扫描图样计算光斑偏转角度，同一束光分束的采样光斑偏转角度应根据扫描图样基于分束数量进行间隔角度最大的设计思路进行设计以减小对高性能APD的依赖。
步骤4.2：将所得一系列偏转角度结合分束方案生成相应电信号，电信号表达为矩阵形式。
步骤五：根据步骤一、二所得扫描分束策略，依据液晶光栅LUT表制作相应相息图按序进行保存或生成相应矩阵按序保存在液晶光栅控制模块5中。
步骤六：基于二维液晶光栅4建立扫描成像系统，保证激光发射模块2、光栅前端光学系统3与二维液晶光栅4的同轴度，并且确保放大准直的高斯光光斑完全覆盖整个二维液晶光栅4工作区域。其中高斯光光斑公式满足：
公式中w1为通过光栅前端光学系统3后基模高斯光束腰大小，fg称为高斯光束的共焦参数，z为经光栅前端光学系统3后的传播距离。上述公式应满足：
完成光路设计后，建立大光斑分束扫描策略与仿人眼视网膜分束扫描策略的切换逻辑并保存到系统控制模块1中。
步骤七：系统控制模块1控制激光发射模块2发射大光斑进行低分辨率扫描，如匹配成功找到可疑目标则以目标为中心进行仿人眼视网膜分束扫描成像。至此完成一次基于激光三维成像的二维液晶光学相控阵变分辨率探测。
步骤八：根据实际使用需要，将步骤一至步骤七所述的方法应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，实现对目标视场的扫描预警以及进一步的探测，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，所述的激光仿人眼三维成像雷达系统包含系统控制模块(1)、激光发射模块(2)、光栅前端光学系统(3)、二维液晶光栅(4)、液晶光栅控制模块(5)、接收模块前端光学系统(6)、探测接收模块(7)、探测识别模块(8)；激光发射模块(2)与二维液晶光栅(4)相连，二维液晶光栅(4)由液晶光栅控制模块(5)控制；光栅前端光学系统(3)接收由激光发射模块(2)发射的激光脉冲产生光强高斯分布的平面波，平面波经二维液晶光栅(4)调制后出射，在远场产生分束后的激光采样光斑；探测接收模块(7)接收采集由接收模块前端光学系统(6)接收到的回波信号进行数据处理与识别，系统控制模块(1)控制探测接收模块(7)的开关特性以及根据探测识别模块(8)中数据处理与识别的结果对激光发射模块、液晶光栅控制模块进行相应的调控；
系统控制模块分别依次对液晶光栅控制模块(5)、激光发射模块(2)、探测接收模块(7)发送控制信号，液晶光栅控制模块(5)按照分辨率要求、分束要求以及偏转要求产生电压信号控制二维液晶光栅(4)各通道中的液晶产生特定的偏转；之后开启激光发射模块(2)，经过光栅前端光学系统(3)进行扩束准直进入二维液晶光栅(4)进行相位调制实现预设视场的预设大光斑多光束扫描；与此同时探测接收模块(7)开启，对脉冲的飞行时间进行计时；接收到接收模块前端光学系统(6)的回波信号后通过目标识别算法判断是否发现可疑目标，若发现目标则执行以目标为中心的仿人眼视网膜多光束扫描，液晶光栅控制模块(5)的多光束扫描策略根据扫描参数，基于激光能量利用率最大化进行二维液晶光栅(4)电控优化，从而实现激光能量利用率最高的变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率；
其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：根据预设大光斑多光束扫描要求，结合系统参数算得最大分束数量以及光栅利用率；光斑大小由像素间隔、亚孔径区域像素数、激光波长以及偏转角度决定；偏转方向则由激光波长、液晶光栅控制模块(5)电控信号与像素间隔决定；分束数量与液晶光栅控制模块(5)电压信号有关；
步骤二：设计仿人眼视网膜分束扫描模型；
根据要求给出扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q等一系列初始值，之后带入二维液晶光栅分束优化算法，对分束策略进行设计；与所选二维液晶光栅匹配度低的分束变分辨率策略不仅导致光能和二维液晶光栅利用率低而且将导致远场产生杂散光斑影响正常的探测，使三维成像出现较大的误差；选出光能利用率与光栅利用率最高的一组参数作为最终的扫描模型并给出扫描时间以及光栅利用率，实现多光斑扫描以提升成像速度，即完成仿人眼视网膜分束扫描模型设计；
步骤三：根据步骤一、二所述的分束以及及变分辨率分束所需参数要求结合二维液晶光栅(4)阵元数O*P(O为阵列列数P为阵列行数)、二维液晶光栅驱动模块(5)电压分辨率△V、要求最远探测距离Rmax、APD最低响应光强Imin以及偏转角最大允许误差△θr判断硬件电路及光路能否满足具体要求，如果硬件无法达到要求则需要重新对分束扫描模型进行设计，如果满足要求则进入步骤四；
步骤四：根据步骤一、二所述的大光斑多光束粗采样对于光斑大小及视场的要求，给出基于液晶二维光栅(4)的远场大光斑分束扫描策略，实现适应变分辨率扫描探测中对分辨率变化的需求；
步骤五：根据步骤一、二所得扫描分束策略，依据液晶光栅LUT表制作相应相息图按序保存或生成相应矩阵按序保存在液晶光栅控制模块(5)中；
步骤六：基于二维液晶光栅建立扫描成像系统，保证激光发射模块(2)、光栅前端光学系统(3)与二维液晶光栅(4)的同轴度，并且确保放大准直的高斯光光斑完全覆盖整个二维液晶光栅(4)工作区域；建立大光斑分束扫描策略与仿人眼视网膜分束扫描策略的切换逻辑并保存到系统控制模块(1)中；
步骤七：系统控制模块(1)控制激光发射模块(2)发射大光斑进行低分辨率扫描，如匹配成功找到可疑目标则以目标为中心进行仿人眼视网膜分束扫描成像；至此完成一次基于激光三维成像的二维液晶光学相控阵变分辨率探测。
2.如权利要求1所述的一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，其特征在于：还包括步骤八，根据实际使用需要，将步骤一至步骤七所述的方法应用于激光仿人眼三维成像雷达系统，实现变分辨率多光束扫描，通过电控改变光束相位进行变光斑半径与扫描轨迹的仿人眼扫描，实现对目标视场的扫描预警以及进一步的探测，大幅提高激光仿人眼三维成像雷达系统的集成度与效率。
3.如权利要求1或2所述的一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，其特征在于：步骤二所述二维液晶光栅分束优化算法，包括如下步骤，
步骤2.1：将所设计仿人眼视网膜分束扫描模型中不同大小光斑生成所需电信号以矩阵形式表示，则应生成M个不同的方阵行数从大到小分别为L1，L2，L3，...，LM设向量L＝(L1，L2，L3，...，LM)并设液晶光栅为A*B个像素阵元且A>B；
步骤2.2：从大到小将电信号方阵填充入A*B的液晶二维光栅阵元中，直至所剩所有未填充矩阵部分行或列小于LM则完成一个分束矩阵设计；
步骤2.3：当步骤2.2生成矩阵中某个填充电信号矩阵完成N次扫描时，将其从向量L中移除，并通过步骤2.1和步骤2.2生成新的矩阵；直至L＝0。
4.如权利要求1或2所述的一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，其特征在于：步骤四具体实现方法包括如下步骤，
步骤4.1：根据大光斑半峰全宽基于扫描图样计算光斑偏转角度，同一束光分束的采样光斑偏转角度应根据扫描图样基于分束数量进行间隔角度最大的设计思路进行设计以减小对高性能APD的依赖；
步骤4.2：将所得一系列偏转角度结合分束方案生成相应电信号，电信号表达为矩阵形式。
5.如权利要求1或2所述的一种基于二维液晶光栅(4)的变分辨率分束方法，其特征在于：系统控制模块(1)控制用于探测接收模块(7)的开关特性，并用于根据探测识别模块(8)中数据处理与识别的结果对液晶光栅控制模块(5)、激光发射模块(2)进行相应的调控，系统控制模块(1)具体实现方法如下，
步骤1.1：系统控制模块(1)根据先前二维液晶光栅(4)调制结果对探测接收模块(7)的测距体制及阈值进行相应的调整；
步骤1.2：由探测接收模块(7)得到的测距结果经探测识别模块根据识别算法分析后将分析结果输入至系统控制模块(1)，如果识别为预设目标则系统控制模块(1)根据分析结果在液晶光栅控制模块(5)中选择合适的仿人眼视网膜扫描模型并根据分析结果给定模型中心位置，并进行步骤1.3部分控制；如果目标非预设目标则重复步骤1.1、1.2；
步骤1.3：控制激光发射模块再次发射激光脉冲进行仿人眼视网膜的扫描采样，仿人眼视网膜扫描模型参数即步骤1.2中液晶光栅控制模块中选择的模型参数。
6.如权利要求1或2所述的一种基于二维液晶光栅的变分辨率分束方法，其特征在于：所述扫描参数包括扫描环数M、每环采样次数N、第一环光斑半峰全宽D1、逐环放大倍数q；
所述的变分辨率分束方法是基于二维液晶光栅(4)的亚孔径电控方法，通过亚孔径电控方法不仅得到不同的分辨率还能产生多束光斑采样点进行采样，其光斑采样点大小、偏转方向、分束数量与激光波长、二维液晶光栅电控策略以及二维液晶光栅(4)的构造有关，即：光斑大小由像素间隔、亚孔径区域像素数、激光波长以及偏转角度决定；其偏转方向则由激光波长、电控策略与像素间隔决定；而其分束数量只与电控策略有关；因此只通过电控策略能够优化分束数量从而提高对整个二维液晶光栅利用率。
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