CN110764103B - 一种具备测角功能的光量子激光瞄镜 - Google Patents

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Abstract

一种具备测角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、处理镜组模块、算法解析模块、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；所述处理镜组模块用于对单光子反射激光进行光学处理；所述算法解析模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测角测算得出测角结果；所述显示存储模块用于存储及显示目标图像及测角结果。本发明的有益效果为：完成光量子激光瞄镜的测角功能，实现了瞄准过程中的自动测角，高效精确。

Description

一种具备测角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角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，如测距，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，与真实角度有较大的偏差。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种具备测角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角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、处理镜组模块、算法解析模块、显示存储模块；
所述光量子激光发射模块向目标发射单光子激光；
所述光量子激光接收模块接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述处理镜组模块对单光子反射激光进行光学处理；
所述算法解析模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测角测算得出测角结果；
所述显示存储模块存储及显示目标图像及测角结果。
本发明的有益效果是：通过一种具备测角功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测角，采用单光子光束进行目标角度测量，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角度测算的准确性，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、图2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、处理镜组模块103、算法解析模块104、显示存储模块105；反射光源301、过滤透镜302、光栅303、折射镜304、滤光片305、折射镜306、折射镜307、分光镜308、折射镜309。
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角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、处理镜组模块103、算法解析模块104、显示存储模块105；
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；
所述处理镜组模块103用于对单光子反射激光进行光学处理；
所述算法解析模块104利用预设高效算法对单光子反射激光进行测角测算得出测角结果；
所述显示存储模块105用于存储及显示目标图像及测角结果。
本实施例通过通过一种具备测角功能的光量子激光瞄镜在瞄镜瞄准过程中进行自动测角，采用单光子光束进行目标角度测量，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角度测算的准确性，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、时序发生子模块；
所述光量子激光发射器向目标发射单光子激光；
所述时序发生子模块控制单光子激光发射时序，可根据目标物的体积大小及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；所述时序发生子模块控制单光子激光发射时序，可根据目标物的体积大小及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角，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、瞄准验证子模块；
所述光量子激光接收器接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述瞄准验证子模块与所述光量子激光接收器、所述显示存储模块105连接，根据单光子反射激光接收及目标显示情况得出是否瞄准的结果：
当单光子反射激光接收完整、目标显示清晰时，得出瞄准结果，并将结果发送至所述算法解析模块104进行测角测算；
当单光子反射激光接收不完整或目标显示不清晰时，得出未瞄准结果，并将结果发送至所述算法解析模块104中断测角测算。
所述处理镜组模块103包括多组处理镜组，按一定顺序在所述光量子激光瞄镜1内安装；
所述处理镜组模块103将接收到的单光子反射激光通过处理镜组进行接收校正，调节角度并进行光学滤波，得到处理后的单光子反射激光。
本优选实施例通过所述光量子激光接收模块102及所述处理镜组模块103对接收到的单光子反射激光进行光学处理，单光子独特的物理特性相较于普通光，受到的外界环境温度天气等的影响较小，但仍需进行一定的光学处理，保证结果的高精度，对于较远距离下的精确测角，能够稳定识别瞄准及测角，操作简单，速度快，误差小。
优选的，所述处理镜组模块103包括反射光源、过滤透镜、光栅、多组折射镜、滤光片、分光镜等；
所述处理镜组模块103中的一组处理镜组包括：反射光源301、过滤透镜302、光栅303、折射镜304、滤光片305、折射镜306、折射镜307、分光镜308、折射镜309；
上述一组处理镜组装置示意图如图2所示；
2次反射光向量(x，y)、(x’,y’)在瞄镜内部进行一系列反射、折射、滤光处理后，2次反射光的反射率发生变化，通过计算反射率的变化与角度的比例，建立一定的模型，确定最终的角度。
本优选实施例中光量子激光瞄镜1瞄准目标后，由内部的光量子激光发射模块101向目标发射单光子激光光子束，单光子激光光子束接触到目标表面后，采集一些物理信息反射回到光量子激光瞄镜内部的光量子激光接收模块102；所述处理镜组模块103对单光子反射激光光子束进行光学处理，便于所述算法解析模块104对单光子反射激光进行算法解析，确定出2次反射光反射率的变化关系，将光信号中的反射率变化关系转化成为角度信息，最终能得到目标的仰角或俯角。
优选的，所述算法解析模块104预设高效算法：
所述处理镜组模块103中进行单光子反射激光的反射折射，其中距离、反射率、角度之间的关系，建立模型，使用三角函数表示为：
Figure BDA0002264587980000041
Figure BDA0002264587980000042
Figure BDA0002264587980000043
Figure BDA0002264587980000044
上述公式中，λ是激光波长，β是2次反射光的反射率差值，一般为0.1-0.01。
本优选实施例中所述算法解析模块104采用光学反射测量方法进行角度解析。它利用漫反射条件下，2次反射光的反射率变化关系，建立相关模型，计算出目标的三角函数，来测算角度。光学反射测量方法是一种矢量模式算法，可以旋转360°进行角度测量计算。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角结果，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，适用于远距离精确测角，较远距离情况下能够稳定识别并测算。
优选的，所述显示存储模块105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角度结果；所述信号接收子模块用于接收所述算法解析模块发送的测算所得角度结果；所述数据存储子模块用于存储测算所得角度结果。
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角度测量，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角度测算的准确性，高效算法保证了目标角度测算的准确性，高效算法保证了目标角度测算的准确性，使高效算法保证了目标角度测算的准确性，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角，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角，较远距离情况下能够稳定识别并测算。
优选的，所述一种具备测角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105连接；
所述物镜模块包括物镜组、物镜连接卡槽，与所述处理镜组模块103连接；
所述连接座模块用于所述光量子激光瞄镜1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角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角，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；测角结果通过所述目镜模块在所述显示存储模块105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 (7)

1.一种具备测角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、处理镜组模块、算法解析模块、显示存储模块；
所述光量子激光发射模块向目标发射单光子激光；
所述光量子激光接收模块接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述处理镜组模块对单光子反射激光进行光学处理；
所述算法解析模块利用预设高效算法对单光子反射激光进行测角测算得出测角结果；
所述显示存储模块存储及显示目标图像及测角结果；
其中，所述算法解析模块预设高效算法，具体包括：
所述处理镜组模块中进行单光子反射激光的反射折射，其中距离、反射率、角度之间的关系，建立模型，使用三角函数表示为：
Figure FDA0004150818410000011
Figure FDA0004150818410000012
Figure FDA0004150818410000013
Figure FDA0004150818410000014
上述公式中，(x,y)是入射光向量的坐标，(x’,y’)是反射光向量的坐标，θ是入射光和反射光的夹角，λ是激光波长，β是2次反射光的反射率差值，为0.1-0.01。
2.根据权利要求1所述的一种具备测角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、时序发生子模块；
所述光量子激光发射器向目标发射单光子激光；
所述时序发生子模块控制单光子激光发射时序。
3.根据权利要求1所述的一种具备测角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、瞄准验证子模块；
所述光量子激光接收器接收被目标反射的单光子激光，即单光子反射激光；
所述瞄准验证子模块与所述光量子激光接收器、所述显示存储模块连接，根据单光子反射激光接收及目标显示情况得出是否瞄准的结果：
当单光子反射激光接收完整、目标显示清晰时，得出瞄准结果，并将结果发送至所述算法解析模块进行测角测算；
当单光子反射激光接收不完整或目标显示不清晰时，得出未瞄准结果，并将结果发送至所述算法解析模块中断测角测算。
4.根据权利要求1所述的一种具备测角功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述处理镜组模块包括多组处理镜组，按一定顺序在所述光量子激光瞄镜内安装；
所述处理镜组模块将接收到的单光子反射激光通过处理镜组进行接收校正，调节角度并进行光学滤波，得到处理后的单光子反射激光。
5.根据权利要求1所述的一种具备测角功能的光量子激光瞄镜，其特征在于，所述处理镜组模块包括反射光源、过滤透镜、光栅、多组折射镜、滤光片、分光镜等。
6.根据权利要求1所述的一种具备测角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角度结果；所述信号接收子模块用于接收所述算法解析模块发送的测算所得角度结果；所述数据存储子模块用于存储测算所得角度结果。
7.根据权利要求1所述的一种具备测角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，与所述处理镜组模块连接；
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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