CN110764101A - 一种具备测高功能的光量子激光瞄镜 - Google Patents

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Abstract

一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，包括光量子激光发射模块、光量子激光接收模块、距离测算模块、角度测算模块、算法处理模块、显示存储模块；所述光量子激光发射模块用于向目标发射单光子激光；所述光量子激光接收模块用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；所述距离测算模块用于测算目标距离；所述角度测算模块用于测算目标角度及修正系数；所述算法处理模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测高测算得出测高结果；所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测高结果。本发明的有益效果为：完成光量子激光瞄镜的测高功能，实现了瞄准过程中的自动测高，高效精确。

Description

一种具备测高功能的光量子激光瞄镜
技术领域
本发明涉及激光瞄镜领域，具体涉及一种具备测高功能的光量子激光瞄镜。
背景技术
激光被广泛运用于各类激光瞄镜或激光望远镜，在军工、工业和民用都有广泛的应用市场，但现有的激光瞄镜一般侧重于瞄准功能，其他配备功能较少，如测高，测角等功能需要使用者根据自身经验测定或利用其他设备测定，精度低，速度慢，难以达到预期的高效精确的水平；同时现有的激光望远镜一般通过发射激光脉冲信号，测量激光回波信号的时间差来间接测定目标距离，需要足够大的回波能量来确保测量精度；由于其相干性、方向性受自身光学性质及大气环境影响，到达目标后反射的回波信号会发生漫反射和折射，极大地影响了测量精度和测量速度，特别是雨雪雾等极端天气环境下，测量误差更大，与真实高度有较大的偏差。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种具备测高功能的光量子激光瞄镜。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，包括光量子激光发射模块、光量子激光接收模块、距离测算模块、角度测算模块、算法处理模块、显示存储模块；
所述光量子激光发射模块用于向目标发射单光子激光；
所述光量子激光接收模块用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述距离测算模块用于测算目标距离；
所述角度测算模块用于测算目标角度及修正系数；
所述算法处理模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测高测算得出测高结果；
所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测高结果。
本发明的有益效果是：通过一种具备测高功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测高，采用单光子光束进行目标距离测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标高度测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的装置结构示意图；
附图标记：
光量子激光瞄镜1、光量子激光发射模块101、光量子激光接收模块102、距离测算模块103、角度测算模块104、算法处理模块105、显示存储模块106。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜1，包括光量子激光发射模块101、光量子激光接收模块102、距离测算模块103、角度测算模块104、算法处理模块105、显示存储模块106；
所述光量子激光发射模块101用于向目标发射单光子激光；
所述光量子激光接收模块102用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述距离测算模块103用于测算目标距离；
所述角度测算模块104用于测算目标角度及修正系数；
所述算法处理模块105利用预设高效算法对单光子反射激光进行测高测算得出测高结果；
所述显示存储模块106用于存储及显示目标图像及测高结果。
本实施例通过通过一种具备测高功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测高，采用单光子光束进行目标距离测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标高度测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。
优选的，所述光量子激光发射模块101包括光量子激光发射器、时序发生器；
所述光量子激光发射器用于向目标发射单光子激光；
所述时序发生器用于控制单光子激光发射时序；可根据目标物的体积大小、距离远近、高度大小、角度大小进行时序设定值更改。
本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，所述光量子激光发射器用于向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围；所述时序发生器控制单光子激光发射时序，可根据目标物的体积大小、距离远近、高度大小、角度大小进行时序设定值更改，便于所述光量子激光瞄镜1在不同情况下对目标进行瞄准及测高，保持较高的测量精度和较快的测量速度。
优选的，所述光量子激光接收模块102包括光量子激光接收器、时间分析子模块、角度传感器；
所述光量子激光接收器用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述时间分析子模块用于对被接收的单光子反射激光进行时间分析，得出单光子激光的往返时间；
所述角度传感器用于对被接收的单光子反射激光进行角度分析，得出目标相对于水平线的角度等数据。
本优选实施例中所述光量子激光接收模块102对被接收的单光子反射激光进行时间分析和角度分析，便于所述距离测算模块103和所述角度测算模块104进行目标距离和角度的测算。
优选的，所述距离测算模块103内置光电转换器、微处理器，对接收到的单光子反射激光进行处理测算，得到目标与所述光量子激光瞄镜的距离。
所述角度测算模块104内置光电转换器、微处理器，对接收到的单光子反射激光进行处理测算，得到目标与所述光量子激光瞄镜的角度；
所述角度测算模块包括角度修正算法：
磁场修正参数：
Figure BDA0002264588240000031
温度场修正参数：
Figure BDA0002264588240000032
总修正参数：
上述公式中：B是目标处地理环境的磁场强度，ω是单光子激光的角速度，t是时间；η是空气热导率常数，Ф是空气比热容常数，△T是目标处环境温度变化率。
本优选实施例中用到所述光量子激光接收模块102中所述角度传感器测得的角度数据，但目前的角度传感器受电场、磁场、温度、空气密度的影响很大，特别在地质环境比较复杂，气象条件变化呈现极端的情况下，角度传感器精度不能达到预期效果，造成测量的角度存在偏差，导致计算的目标垂直高度不准确。为了满足实际测量的需要，我们对磁场、温度场影响测量角度的作用进行了建模，具体如下：通过对磁场参数和温度场参数的定性和定量分析，结合余弦测角原理，我们将磁场和温度场对角度传感器的影响，进行数学建模，拟合出修正参数，保证结果的高精度，对于较远距离下的精确测高，能够稳定识别瞄准的同时进行自动测高，操作简单，速度快，误差小。
优选的，所述算法处理模块预设高效算法：
Figure BDA0002264588240000041
上述公式中，h为目标高度，S为目标距离，α为目标角度。
本优选实施例中光量子激光瞄镜1根据测量距离和角度信息，利用三角函数余弦定理计算出目标距离地面水平线的垂直距离，即目标到地面的高度数据，通过对磁场参数和温度场参数的定性和定量分析，拟合出修正参数并代入高度测算算法中，可得出目标相对所述光量子激光瞄镜1的高度，高效精确的在所述光量子激光瞄镜1对目标的瞄准过程中得到自动测高结果，操作简单，反应速度快，节约时间，精度高，受外界环境温度天气等的影响小，作用距离远，对烟雾尘埃等穿透性好，适用于远距离精确测高，较远距离情况下能够稳定识别测高。
优选的，所述显示存储模块包括OLED显示屏、信号接收子模块、数据存储子模块；
所述OLED显示屏用于显示目标图像及测算所得高度结果；所述信号接收子模块用于接收所述算法处理模块发送的测算所得高度结果；所述数据存储子模块用于存储测算所得高度结果。
本优选实施例中所述光量子激光瞄镜1采用单光子光束进行目标高度测量，主要是利用单光子具有的独特物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，在发射单光子激光、反射单光子反射激光的过程中，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，高效算法保证了目标距离测算的准确性，使测量精度更高，测量速度更快，在使用瞄镜进行目标瞄准的过程中能够同时进行自动测高，操作简单，反应速度快，节约时间，精度高，受外界环境温度天气等的影响小，作用距离远，对烟雾尘埃等穿透性好，适用于远距离精确测高，较远距离情况下能够稳定识别测高。
优选的，所述一种具备测高功能的光量子激光瞄镜1还包括目镜模块、物镜模块、连接座模块；
所述目镜模块包括目镜组、目镜连接卡槽，与所述显示存储模块连接；
所述物镜模块包括物镜组、物镜连接卡槽，与所述距离测算模块连接；
所述连接座模块用于所述光量子激光瞄镜在设备上的固定连接，包括连接管、安装卡槽、活动卡块。
本优选实施例中一种具备测高功能的光量子激光瞄镜通过所述目镜模块、物镜模块、连接座模块与其它模块或设备连接，使所述光量子激光瞄镜1在进行目标瞄准的同时进行自动测高，光量子激光发射与光量子激光接收通过所述物镜模块的物镜组单一光轴，可减少所述光量子激光瞄镜1的体积，能够在保证探测精确度的同时减少一定程度上的资源空置，避免追求高精度而造成的资源浪费；测高结果通过所述目镜模块在所述显示存储模块106上查看，方便简洁。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，包括光量子激光发射模块、光量子激光接收模块、距离测算模块、角度测算模块、算法处理模块、显示存储模块；
所述光量子激光发射模块用于向目标发射单光子激光；
所述光量子激光接收模块用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述距离测算模块用于测算目标距离；
所述角度测算模块用于测算目标角度及修正系数；
所述算法处理模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测高测算得出测高结果；
所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测高结果。
2.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于,所述光量子激光发射模块包括光量子激光发射器、时序发生器；
所述光量子激光发射器用于向目标发射单光子激光；
所述时序发生器用于控制单光子激光发射时序。
3.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述光量子激光接收模块包括光量子激光接收器、时间分析子模块、角度传感器；
所述光量子激光接收器用于接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述时间分析子模块用于对被接收的单光子反射激光进行时间分析，得出单光子激光的往返时间；
所述角度传感器用于对被接收的单光子反射激光进行角度分析，得出目标相对于水平线的角度等数据。
4.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述距离测算模块内置光电转换器、微处理器，对接收到的单光子反射激光进行处理测算，得到目标与所述光量子激光瞄镜的距离。
5.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述角度测算模块内置光电转换器、微处理器，对接收到的单光子反射激光进行处理测算，得到目标与所述光量子激光瞄镜的角度；
所述角度测算模块包括角度修正算法：
磁场修正参数：
Figure FDA0002264588230000011
温度场修正参数：
Figure FDA0002264588230000021
总修正参数：
Figure FDA0002264588230000022
上述公式中：B是目标处地理环境的磁场强度，ω是单光子激光的角速度，t是时间；η是空气热导率常数，Ф是空气比热容常数，△T是目标处环境温度变化率。
6.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述算法处理模块预设高效算法：
Figure FDA0002264588230000023
上述公式中，h为目标高度，S为目标距离，α为目标角度。
7.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述显示存储模块包括OLED显示屏、信号接收子模块、数据存储子模块；
所述OLED显示屏用于显示目标图像及测算所得高度结果；所述信号接收子模块用于接收所述算法处理模块发送的测算所得高度结果；所述数据存储子模块用于存储测算所得高度结果。
8.根据权利要求1所述的一种具备测高功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，还包括目镜模块、物镜模块、连接座模块；
所述目镜模块包括目镜组、目镜连接卡槽，与所述显示存储模块连接；
所述物镜模块包括物镜组、物镜连接卡槽，与所述距离测算模块连接；
所述连接座模块用于所述光量子激光瞄镜在设备上的固定连接，包括连接管、安装卡槽、活动卡块。
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