CN110988892A - 一种激光主动探测系统 - Google Patents

一种激光主动探测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110988892A
CN110988892A CN201911247973.4A CN201911247973A CN110988892A CN 110988892 A CN110988892 A CN 110988892A CN 201911247973 A CN201911247973 A CN 201911247973A CN 110988892 A CN110988892 A CN 110988892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detector
laser
target
detection
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911247973.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110988892B (zh
Inventor
刘洋
吕勇
刘力双
王艳林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Ruikongxin Optoelectronic Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Information Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Information Science and Technology University filed Critical Beijing Information Science and Technology University
Priority to CN201911247973.4A priority Critical patent/CN110988892B/zh
Publication of CN110988892A publication Critical patent/CN110988892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110988892B publication Critical patent/CN110988892B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请披露了一种基于“猫眼”效应(Cat‑Eye Effect)的双探测器模式激光主动探测系统。其包括：发射机子系统和接收机子系统；所述发射机子系统包括激光器；所述接收机子系统包括光学系统、至少一处理器、探测器一、探测器二；所述探测器一、探测器二均具有光敏面；所述光学系统采用共光路模式或旁轴式平行光路，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于共光轴状态；所述探测器一获取激光照射目标后返回的图像信息，所述探测器二获取激光照射目标后返回的非成像信息。该系统结合非成像法与成像法的优点，具备成像探测法精度高、处理方法灵活的优点，同时可通过非成像法的光调制解调方式解决目标提取及抗干扰的问题，在系统层面上实现目标信息的融合。

Description

一种激光主动探测系统
技术领域
本发明涉及激光主动探测领域。具体的，涉及一种基于“猫眼”效应(Cat-EyeEffect)的双探测器共光路模式激光主动探测系统。
背景技术
近年来，基于“猫眼”效应(Cat-Eye Effect)的激光主动探测技术在区域侦察、定点打击等领域上扮演着重要角色。绝大多数的战场光电设备所使用的光学系统都含有不同反射程度的器件(镀膜透镜、含光敏面的光电器件、瞄准叉丝等)。在受到外部激光束的照射时，可产生沿原光路返回的反射光，而该反射光的回波能量一般比环境中漫反射目标的回波强2-4个数量级，因此称此现象为“猫眼”效应。基于“猫眼”效应的原理，激光主动探测系统可通过对目标区域主动发射探测激光以实现对光学目标的侦测与识别。
目前基于“猫眼”效应的主动探测方式可分为基于单元APD、四象限与PSD等探测器件的非成像探测法与基于CCD/CMOS等探测器件的成像探测法。非成像法具有高速、处理简单等优点，但非成像特性导致其延展性差。成像法具有直观显示、处理算法多样化，信息量大等优点，因此具有较高的定位精度，但其处理时效性较弱，并且该种方式仅通过图像中目标的灰度级形态等进行定位，无法判断目标性质(猫眼目标及高亮度目标)，因此容易被干扰欺骗，造成较高的虚警率及漏警率。
此外，基于CCD/CMOS成像单元或APD机械式扫描等单探测器的探测模式，一般采用重复搜索等方式对目标进行定位与识别。在探测范围内，若“猫眼”目标在一段时间里穿越某些连续的障碍物(树林、云层、山峦等)而使其位置变得随机时，系统容易丢失探测目标。人工校准或识别程序的扫描可能在寻找丢失的目标上耗时过长。例如：
对方的无人侦察机从远处飞来，车载红外探测系统侦测到无人机的猫眼回波信号并锁定目标。但无人机由于航线的原因进入了云层、山脉的一侧，使系统在一段时间内无法探测到有效的目标。当目标再次随机出现在显示画面的某一处时，系统可能因为其位置的随机性太大而丢失目标，无法给驱动设备发出有效指令，致使目标逃逸出探测范围。
发明内容
针对现有技术中的不足，本申请提出了一种基于“猫眼”效应的激光主动探测系统，采用双探测器共光路模式，针对“猫眼”目标进行探测与识别。
基于双探测器模式的激光主动探测系统主要使用两种不同的探测器对同一视野范围进行探测。为了适应实际的应用场景，其中一路探测的信息容量可以比另一路少，但速度要比另一路快。另一路探测器能获取整个视场的成像信息用于搜索目标，并可同时具备给相关人员或单位提供直观的显示的功能。
非成像探测体制利用猫眼目标能将探测激光原路返回，而高亮目标对激光反射率低，从而形成天然滤波的原理，使用光调制解调等技术，利用探测激光的调制先验信息，猫眼目标内部高反射表面对激光的调制作用，包括但不局限于幅值、频率，相位，偏振态等)，可将猫眼目标与高亮目标区分，不再单纯根据视场中的目标亮度进行区分，从而可有效的区分目标的真伪，并可探测其大致位置。
本申请的一个方面涉及一种激光主动探测系统，包括：
发射机子系统和接收机子系统；
所述发射机子系统包括激光器，用以发射经调制的探测激光，调制方式包括但不局限于幅值、频率、相位、偏振态等；
所述接收机子系统包括光学系统、至少一处理器、探测器一、探测器二；
所述探测器一、探测器二均具有光敏面；
所述光学系统采用共光路模式，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于共光轴状态；或者，所述光学系统采用两套光轴相互平行的旁轴模式，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于平行的旁轴状态；使探测器一及探测器二对同一目标区域成像，且目标在探测器一及探测器二的光敏面上的坐标具有线性对应关系；
所述探测器一获取经调制的探测激光照射目标后返回的成像信息，所述探测器二获取激光照射目标后返回的非成像信息。
在一些实施例中，所述探测器一为面阵型图像传感器；所述探测器二为QPD或PSD传感器，用以探测其光敏面上的光斑位置。
在一些实施例中，所述处理器包括调制传输部和数据融合处理部；
所述调制传输部，用以为激光器的调制系统与探测器二的处理电路提供调制信号，并将探测器二探测的目标位置信息数据发送至数据融合处理部；
所述数据融合处理部，用以驱动探测器一并接收图像信息，接收与解包调制传输部发送的目标位置信息数据，以及对图像信息与位置信息进行融合并通过显示器显示图像。
在一些实施例中，所述处理器采用嵌入式处理器或基于PC的处理系统，嵌入式处理器包括但不局限于FPGA，DSP，ARM。
在一些实施例中，所述光学系统包括组合透镜、光阑、分光镜；探测器一、探测器二的光敏面到组合透镜的光程相同；分光镜对接收到的光信号进行分光处理，将分光后的信号分别传递至探测器一与探测器二的光敏面上。
在一些实施例中，分光镜的分光比率为50:50。
在一些实施例中，相对于CCD/CMOS的光敏面，PSD在光敏面的面积上拥有更多冗余部分。
在一些实施例中，探测器一与探测器二这两路探测方式能够在均衡方式与主辅方式间切换；所述均衡方式是指系统均衡地使用两路探测器所接收的信息，所接收的信息具有信息融合的对等价值；主辅方式是指系统的其中一路探测器的信息具有较大的价值权重，而另一路探测器则实现辅助功能。
在一些实施例中，以主次方式对多目标并行识别，在激光器发出的调制激光光源的配合下，系统获取探测器二探测提供的主要目标位置信息，同时能够通过算法或人为的方式分离、消除探测器一图像中的干扰并对其他次要目标进行顺序识别。
在一些实施例中，对目标的识别引入人工智能算法，通过融合探测器一与探测器二这两种不同探测体制的探测信息，使系统自动学习与分辨目标信号的真伪从而降低虚警率和/或漏警率。
在一些实施例中，对目标的识别引入人工智能算法，对经过解调出的带有猫眼目标内部特征的信号及图像探测所获得的信息进行处理及融合，使系统自动学习与分辨目标信号的真伪从而降低虚警率和/或漏警率。
在一些实施例中，非成像探测部分，利用猫眼目标的光路可逆原理，利用猫眼目标内部探测器表面对入射探测激光进行二次调制，并沿入射方向回射，从而在回射激光中携带有猫眼目标本身的信息，通过光解调方式，可对猫眼目标的真伪进行有效判别。
在一些实施例中，所述对入射探测激光进行二次调制，包括但不局限于强度、频率、相位、偏振特性、波长；所述在回射激光中携带有猫眼目标本身的信息，包括但不局限于真伪、工作方式，所述工作方式为凝视型和/或扫描型。
本申请采用成像式及非成像式两种探测体制相结合：成像式具有定位精度高、处理算法灵活的特点，但是无法区分发光目标和被探测的猫眼目标；非成像法可采用光调制解调的方式，利用自身所发射经调制后的探测激光与猫眼目标反射后光信号的相关性，可从强复杂背景中，有效提取目标的位置，从而可准确的区分目标与发光物体等背景，因此将两种探测体制的优点相结合：通过非成像探测系统对视场内是否具有猫眼目标进行判断探测，从而兼具成像法的高精度及非成像法可准确区分目标与发光物体等背景的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是根据本申请的一些实施例所示的激光主动探测系统双探测器模式优势示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的激光主动探测系统整体结构框图；
图3是根据本申请的一些实施例所示的一种激光主动探测系统共光路模式示意图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的基于主辅方式的双探测器信号处理流程图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的激光主动探测系统光学系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，PSD探测的高速处理能够弥补CCD/CMOS探测在突发事件上的处理缺陷，非成像探测具有通过光调制解调方式实现的强抗干扰能力，例如目标位置的随机性高或环境背景存在大量干扰源等情况。CCD/CMOS探测方式则能够拓展识别算法并显示成像信息，弥补PSD非成像的缺点。
图2示出了一些实施例所示的激光主动探测系统整体结构框图，在激光主动探测系统中系统①为发射机子系统，系统②为接收机子系统。系统①包括调制系统(含调制、供电电路)与激光器，可发射经调制(包括但不限于幅值、频率、相位、偏振态)的探测激光。系统②包括光学系统、CCD/CMOS摄像机、上下位机、PSD传感器(未示出)、PSD处理电路与显示器。
在一些实施例中，显示器可以替代为声光和/或语音等报警装置。
在一些实施例中，激光主动探测系统可以不包含显示器，而是将结果发送到网络端、移动端和/或服务器端。
在一些实施例中，根据模块化设计方式，将系统②的数字处理部分以上、下位机的模式进行功能划分。
下位机实现的功能包括：1.为激光器的调制系统与PSD处理电路提供调制信号(调制信号①、调制信号②)；2.对PSD信号进行A/D转换、数字滤波等处理，将PSD数据发送至上位机。
上位机实现的功能包括：1.驱动摄像机并接收图像信息；2.接收与解包下位机的目标位置信息；3.对图像信息与PSD信息进行融合处理并通过显示器显示图像。
在一些实施例中，通过UART将PSD非成像法探测所获得数据发送至上位机。
在一些实施例中，使用集成化的方案，消除上下位机的通讯限制，直接将上下位机功能集成至单一处理器中。
在一些实施例中，所述单一处理器采用嵌入式处理器或基于PC的处理系统。
在一些实施例中，光学系统采用共光路模式。共光路模式使光学系统结构紧凑，易于校准与维护，并保持探测器视场的一致性。如图3所示，摄像机的CCD/CMOS光敏面(探测器光敏面①)与PSD光敏面(探测器光敏面②)处于共光轴状态，共享同一个探测视场。光学系统包括组合透镜、光阑、分光镜等光学元件。两类探测器的光敏面到组合透镜的光程相同。分光镜可对光信号进行分光处理，将信号传递至CCD/CMOS光敏面(探测器光敏面①)与PSD的光敏面(探测器光敏面②)上。
在一些实施例中，分光镜的分光比率为50:50。
在一些实施例中，所述光学系统采用两套光轴相互平行的旁轴模式，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于平行的旁轴状态；使探测器一及探测器二对同一目标区域成像，且目标在探测器一及探测器二的光敏面上的坐标具有线性对应关系。
在一些实施例中，相对于另一路CCD/CMOS的光敏面，PSD在面积上拥有更多冗余部分，以便更好地简化后期校正处理。
在一些实施例中，双探测器模式下，可将两路探测方式按功能特性、利用率指标分为均衡方式(Balance Mode)与主辅方式(Master-Slave Mode)。均衡方式主要是指系统均衡地使用两路探测器，即两者所接收的信息具有信息融合的对等价值。主辅方式则是指系统的其中一路探测器的信息具有较大的价值权重(主要信息)，而另一路探测器则实现辅助功能，例如对目标进行快速定位或模糊监测等。
在一些实施例中，基于主辅方式的双探测器信号处理流程如图4所示。本领域技术人员应当理解，也可以根据实际应用需要，采用与图4所示相反的另一种主辅方式实施。
在一些实施例中，PSD探测器可经过超低时延的模拟电路对特定频率的回波信号进行高速处理，实现快速定位与抗干扰的功能。
在一些实施例中，双探测器模式可在更高层面上对不同探测方式所获取的目标信号进行融合处理，例如实现以主次方式对多目标并行识别。在主动探测光源的配合下，系统获取PSD探测提供的主要目标位置信息，同时能够通过算法或人为的方式分离、消除图像中的干扰并对其他次要目标进行顺位识别。
在一些实施例中，在对目标进行识别的识别系统中加入人工智能识别(Artificial Intelligence Identification)部分，通过融合PSD与CCD/CMOS的探测信息，使系统自动学习与分辨猫眼目标信号的真伪从而降低虚警率。
在一些实施例中，外界环境干扰严重，微弱的“猫眼”光斑信号能量小且常淹没于复杂的强背景噪声中，同时受到内部诸如PSD自带的噪声、电源噪声、放大器等器件的固有热噪声以及模数转换(ADC)噪声的影响，因此需要提高系统的抗干扰能力。常见的方法是使用滤波器提取目标信号，但常用的低阶滤波器阻带不够陡峭，滤波效果不理想而高阶滤波电路的器件较多、线路复杂。相敏检波电路因具有鉴别相位与选频的能力而适合从环境背景的强噪声中提取猫眼目标信号。因此使用相敏检波技术针对信噪比(SNR)小的目标信号进行提取。具体地，
设噪声信号为：
Figure BDA0002308217220000075
其中Vn为噪声幅值，ωn为噪声角频率，
Figure BDA0002308217220000076
为噪声的相位。设输入信号和参考信号函数分别为：
Figure BDA0002308217220000071
Figure BDA0002308217220000072
其中Vs为信号幅值，ω0为信号角频率，
Figure BDA0002308217220000073
为信号的相位。同理，Vr为参考信号的幅值，ωr为参考信号的角频率，
Figure BDA0002308217220000074
为其相位，t为时间，PSD探测输出的波形信号是随时间变化而变化的。两个信号进行相敏检测后输出其乘积结果：
Figure BDA0002308217220000081
相敏检波要求输入信号与参考信号的频率一致，即ω0＝ωr。噪声信号和参考信号在频率上相差甚远，因此与参考信号不相关。当乘积结果经过低通滤波器的滤波后，只输出带有偏移量的直流信号：
Figure BDA0002308217220000082
因此，由式(5)可知，输出信号的幅值与输入信号与参考信号幅值乘积以及两者的相位差有关。当两信号同相位时，即相位差
Figure BDA0002308217220000083
为0，输出信号幅值最大。因此能够从被测量信号中检测出与所需信号(参考信号)频率相同的成分。只有与参考信号的频率相同的被测信号才会经过相乘、滤波后转化为直流信号，而其他频率的交流分量则被滤波器滤除。
在一些实施例中，系统的光路部分采用双探测器的共光路模式，光学系统的整体结构设计如图5所示。光学镜头、PSD电路板、CCD/CMOS摄像机通过固定连接件分别与机械结构相连。机械结构内部使用卡具(内部固定结构)夹持一片面积大于PSD器件光敏面与CCD/CMOS器件光敏面的分光镜。
在一些实施例中，本申请的系统适用于针孔摄像头的探查。
在一些实施例中，本申请的系统适用于影院盗摄设备的探查。
在一些实施例中，本申请的系统能够将检测中间信号或探测结果通过网络传输到用户设备或服务器。
所述网络可以是单个网络，或多个不同网络的组合。例如，可以是一个局域网(local area network，LAN)、广域网(wide area network，WAN)、公用网络、私人网络、专有网络、公共交换电话网(public switched telephone network，PSTN)、互联网、无线网络、虚拟网络、城域网络、电话网络等，或几种的组合。网络可以包括多个网络接入点，例如，有线接入点、无线接入点、基站、互联网交换点等在内的有线或无线接入点。通过这些接入点，数据源可以接入网络并通过网络发送数据信息。在一些实施例中，网络可以分为无线网络(蓝牙、wireless local area network(WLAN、Wi-Fi、WiMax等)、移动网络(2G、3G、4G、5G信号等)、或其他连接方式(虚拟专用网络(virtual private network，VPN)、共享网络、近场通信(near field communication，NFC)、ZigBee等)。
所述用户设备可以是智能设备。所述智能设备可以是手机、平板电脑或笔记本电脑等中的一种或几种的组合。所述用户设备还可以包括智能家庭设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，所述智能家用设备可以包括智能照明装置、智能电器控制装置、智能监控装置、智能电视、智能摄像机、对讲机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，所述可穿戴设备可能包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、服装、背包、智能配件等一种或多种的组合。在一些实施例中，所述移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，所述虚拟现实设备和/或所述增强现实装置可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等中的一种或多种的组合。例如，所述虚拟现实设备和/或所述增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。
服务器可以是具有处理能力和存储能力的装置或设备。在一些实施例，服务器的存储能力通过与其对应的数据库实现。数据库可以是本地的，或远程的。数据库可以包括层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库等，或几种的组合。数据库可以将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的存储设备加以存储。数据库可以用来存放各种信息，例如，程序、数据等。数据库可以是利用电能方式存储信息的设备，例如，各种存储器、随机存取存储器(Random Access Memory(RAM))、只读存储器(Read Only Memory(ROM))等。随机存储器可以包括十进计数管、选数管、延迟线存储器、威廉姆斯管、动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、晶闸管随机存储器(T-RAM)、零电容随机存储器(Z-RAM)等，或几种的组合。只读存储器可以包括磁泡存储器、磁钮线存储器、薄膜存储器、磁镀线存储器、磁芯内存、磁鼓存储器、光盘驱动器、硬盘、磁带、早期非易失存储器(NVRAM)、相变化内存、磁阻式随机存储式内存、铁电随机存储内存、非易失SRAM、闪存、电子抹除式可复写只读存储器、可擦除可编程只读存储器、可编程只读存储器、屏蔽式堆读内存、浮动连接门随机存取存储器、纳米随机存储器、赛道内存、可变电阻式内存、可编程金属化单元等，或几种的组合。数据库可以是利用磁能方式存储信息的设备，例如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘、闪存等。数据库可以是利用光学方式存储信息的设备，例如，CD或DVD等。数据库可以是利用磁光方式存储信息的设备，例如，磁光盘等。数据库的存取方式可以是随机存储、串行访问存储、只读存储等，或几种的组合。数据库可以包括非永久记忆存储器，永久记忆存储器，或二者的组合。
本申请的保护范围以权利要求为准。
与现有技术相比，本申请的有益效果表现如下：
一、采用双探测器模式，能够利用其中一路探测器的优势弥补另一路探测器的缺点或系统后期处理机制的薄弱之处，从而灵活地适应各种复杂环境(例如战场环境)，并获得单探测器难以实现的功能。
二、双探测器模式采用共光路模式，共光路模式使两路探测器处于共光轴状态，保证探测视场的一致性。相同的探测视场能够使两路探测目标的信息失真度低，简化后期程序处理难度。具有结构紧凑、校准简单、易于维护以及探测视场一致等优势。
三、共光路的双探测器模式能够以较小的空间与较低的成本为代价兼容单路探测器的功能并弥补单探测器的劣势，从而使系统的探测与识别达到“1+1≥2”的效果。
以上内容描述了本申请和/或一些其他的示例。根据上述内容，本申请还可以作出不同的变形。本申请披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中。权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本申请的范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档、物件等，特将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种激光主动探测系统，其特征在于，包括：
发射机子系统和接收机子系统；
所述发射机子系统包括激光器，用以发射经调制的探测激光；
所述接收机子系统包括光学系统、至少一处理器、探测器一、探测器二；
所述探测器一、探测器二均具有光敏面；
所述光学系统采用共光路模式，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于共光轴状态；或者，所述光学系统采用两套光轴相互平行的旁轴模式，使得探测器一的光敏面与探测器二的光敏面处于平行的旁轴状态；使探测器一及探测器二对同一目标区域成像，且目标在探测器一及探测器二的光敏面上的坐标具有线性对应关系；
所述探测器一获取经调制的探测激光照射目标后返回的成像信息，所述探测器二获取激光照射目标后返回的非成像信息。
2.如权利要求1所述的激光主动探测系统，其特征在于，所述探测器一为面阵图像传感器，所述探测器二为PSD或四象限传感器。
3.如权利要求1或2所述的激光主动探测系统，其特征在于，所述处理器包括调制传输部和数据融合处理部；
所述调制传输部，用以为激光器的调制系统与探测器二的处理电路提供调制信号，并将探测器二探测的目标位置信息数据发送至数据融合处理部；
所述数据融合处理部，用以驱动探测器一并接收图像信息，接收与解包调制传输部发送的目标位置信息数据，以及对图像信息与位置信息进行融合并通过显示器显示图像。
4.如权利要求3所述的激光主动探测系统，其特征在于，所述处理器采用嵌入式处理器或基于PC的处理系统。
5.如权利要求1或2所述的激光主动探测系统，其特征在于，所述光学系统包括组合透镜、光阑、分光镜；探测器一、探测器二的光敏面到组合透镜的光程相同；分光镜对接收到的光信号进行分光处理，将分光后的信号分别传递至探测器一与探测器二的光敏面上。
6.如权利要求1-5任一项所述的激光主动探测系统，其特征在于，所述经调制的探测激光的调制方式包括幅度调制、频率调制、相位调制、偏振态调制。
7.如权利要求2所述的激光主动探测系统，其特征在于，相对于面阵图像传感器的光敏面，PSD或四象限传感器在光敏面的面积上拥有更多冗余部分。
8.如权利要求1或2所述的激光主动探测系统，其特征在于，探测器一与探测器二这两路探测方式能够在均衡方式与主辅方式间切换；所述均衡方式是指系统均衡地使用两路探测器所接收的信息，所接收的信息具有信息融合的对等价值；主辅方式是指系统的其中一路探测器的信息具有较大的价值权重，而另一路探测器则实现辅助功能。
9.如权利要求8所述的激光主动探测系统，其特征在于，以主次方式对多目标并行识别，在激光器发出的调制激光光源的配合下，系统获取探测器二探测提供的主要目标位置信息，同时能够通过算法或人为的方式分离、消除探测器一图像中的干扰并对其他次要目标进行顺序识别。
10.如权利要求1或2所述的激光主动探测系统，其特征在于，对目标的识别引入人工智能算法，通过融合探测器一与探测器二这两种不同探测体制的探测信息，使系统自动学习与分辨目标信号的真伪从而降低虚警率和/或漏警率。
CN201911247973.4A 2019-12-09 2019-12-09 一种激光主动探测系统 Active CN110988892B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911247973.4A CN110988892B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种激光主动探测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911247973.4A CN110988892B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种激光主动探测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110988892A true CN110988892A (zh) 2020-04-10
CN110988892B CN110988892B (zh) 2022-04-26

Family

ID=70091400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911247973.4A Active CN110988892B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种激光主动探测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110988892B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111855147A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 北京中科飞鸿科技股份有限公司 适用于手持式设备的猫眼效应光斑自动检测系统
CN113835095A (zh) * 2021-11-25 2021-12-24 北京嘉普之光科技有限公司 一种检测装置和检测方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1869731A (zh) * 2006-06-29 2006-11-29 哈尔滨工业大学 距离选通式激光3d成像雷达系统
CN101169602A (zh) * 2007-11-30 2008-04-30 北京理工大学 一种调焦调平测量方法与装置
CN101644570A (zh) * 2009-09-17 2010-02-10 北京空间机电研究所 航天三线阵ccd相机视主点在轨监测方法
CN101771468A (zh) * 2009-12-24 2010-07-07 中国科学院安徽光学精密机械研究所 激光大气传输倾斜校正系统
CN101975953A (zh) * 2010-09-27 2011-02-16 北京航空航天大学 一种手持昼夜激光成像测距仪
CN102607412A (zh) * 2012-03-13 2012-07-25 北京信息科技大学 视觉测量系统中相机转动轴位置测量方法
CN103336588A (zh) * 2013-07-16 2013-10-02 北京工业大学 一种激光跟踪式无线三维鼠标
CN103649673A (zh) * 2011-04-15 2014-03-19 法罗技术股份有限公司 激光跟踪器中的增强的位置检测器
CN103713291A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 河北汉光重工有限责任公司 一种半主动激光目标探测装置
EP2728387A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-07 ams AG Proximity sensor module
CN104270193A (zh) * 2014-10-28 2015-01-07 长春理工大学 全双工猫眼逆向调制回复自由空间激光通信系统
US20150021199A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 MTU Aero Engines AG Optical measurement system for determining the position of an electrode during the electrochemical processing of a component
CN105487082A (zh) * 2015-11-19 2016-04-13 中国空间技术研究院 一种用于远距离目标探测的激光雷达
CN106225727A (zh) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 阵列调零激光大工作距自准直装置与方法
CN107450179A (zh) * 2017-06-30 2017-12-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于多路半导体激光器的主动关联成像光学系统
CN108089196A (zh) * 2017-12-14 2018-05-29 中国科学院光电技术研究所 一种光学主被动融合的非合作目标位姿测量装置
CN108152830A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 苏州镭图光电科技有限公司 一种激光雷达扫描成像系统及其测量方法
CN207571578U (zh) * 2017-11-16 2018-07-03 湖北大学 一种基于psd测距和ccd夜视成像的水下自动航行器
CN108885264A (zh) * 2015-12-18 2018-11-23 杰拉德·迪尔克·施密茨 对象的实时位置感测
CN109579780A (zh) * 2019-01-11 2019-04-05 哈尔滨工业大学 一种基于偏振分光自准直三维角度测量装置与方法
US10292608B2 (en) * 2015-11-24 2019-05-21 Verily Life Sciences Llc Systems and methods for real-time laser doppler imaging

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1869731A (zh) * 2006-06-29 2006-11-29 哈尔滨工业大学 距离选通式激光3d成像雷达系统
CN101169602A (zh) * 2007-11-30 2008-04-30 北京理工大学 一种调焦调平测量方法与装置
CN101644570A (zh) * 2009-09-17 2010-02-10 北京空间机电研究所 航天三线阵ccd相机视主点在轨监测方法
CN101771468A (zh) * 2009-12-24 2010-07-07 中国科学院安徽光学精密机械研究所 激光大气传输倾斜校正系统
CN101975953A (zh) * 2010-09-27 2011-02-16 北京航空航天大学 一种手持昼夜激光成像测距仪
CN103649673A (zh) * 2011-04-15 2014-03-19 法罗技术股份有限公司 激光跟踪器中的增强的位置检测器
CN102607412A (zh) * 2012-03-13 2012-07-25 北京信息科技大学 视觉测量系统中相机转动轴位置测量方法
EP2728387A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-07 ams AG Proximity sensor module
CN103336588A (zh) * 2013-07-16 2013-10-02 北京工业大学 一种激光跟踪式无线三维鼠标
US20150021199A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 MTU Aero Engines AG Optical measurement system for determining the position of an electrode during the electrochemical processing of a component
CN103713291A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 河北汉光重工有限责任公司 一种半主动激光目标探测装置
CN104270193A (zh) * 2014-10-28 2015-01-07 长春理工大学 全双工猫眼逆向调制回复自由空间激光通信系统
CN105487082A (zh) * 2015-11-19 2016-04-13 中国空间技术研究院 一种用于远距离目标探测的激光雷达
US10292608B2 (en) * 2015-11-24 2019-05-21 Verily Life Sciences Llc Systems and methods for real-time laser doppler imaging
CN108885264A (zh) * 2015-12-18 2018-11-23 杰拉德·迪尔克·施密茨 对象的实时位置感测
CN106225727A (zh) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 阵列调零激光大工作距自准直装置与方法
CN107450179A (zh) * 2017-06-30 2017-12-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于多路半导体激光器的主动关联成像光学系统
CN207571578U (zh) * 2017-11-16 2018-07-03 湖北大学 一种基于psd测距和ccd夜视成像的水下自动航行器
CN108089196A (zh) * 2017-12-14 2018-05-29 中国科学院光电技术研究所 一种光学主被动融合的非合作目标位姿测量装置
CN108152830A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 苏州镭图光电科技有限公司 一种激光雷达扫描成像系统及其测量方法
CN109579780A (zh) * 2019-01-11 2019-04-05 哈尔滨工业大学 一种基于偏振分光自准直三维角度测量装置与方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
公茂林: "后向散射对主动探测的影响机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
刘永东等: "虚拟坐标激光动态跟踪测量系统中光路的琼斯矩阵分析", 《光学技术》 *
刘秉琦: "双通道激光主动探测系统", 《光学 精密工程》 *
刘秉琦等: "基于APD的"猫眼"目标激光回波探测实验研究", 《半导体光电》 *
张明鑫等: "电荷耦合器件损伤进程中猫眼回波的特性研究", 《光电技术应用》 *
李晓英等: "带外激光干扰的仿真研究", 《激光与红外》 *
李毅: "《家庭摄影实用指南》", 31 January 2002, 吉林摄影出版社 *
都元松: "基于"猫眼效应"的激光主动探测技术应用研究", 《激光与红外》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111855147A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 北京中科飞鸿科技股份有限公司 适用于手持式设备的猫眼效应光斑自动检测系统
CN113835095A (zh) * 2021-11-25 2021-12-24 北京嘉普之光科技有限公司 一种检测装置和检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110988892B (zh) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3017735C (en) Integrated illumination and detection for lidar based 3-d imaging
Kirmani et al. Looking around the corner using ultrafast transient imaging
KR102136401B1 (ko) 다-파장 이미지 라이다 센서장치 및 이의 신호처리 방법
US20160335803A1 (en) Coordinate measuring device with a six degree-of-freedom handheld probe and integrated camera for augmented reality
CN110988892B (zh) 一种激光主动探测系统
US20140293266A1 (en) Local Alignment and Positioning Device and Method
CN106646426B (zh) 一种多发单收望远镜阵列的全光纤激光雷达
EP3449284A1 (en) Optical systems for remote sensing receivers
CN109661594A (zh) 用于遥感接收器的中程光学系统
CN201589659U (zh) 同时偏振成像探测系统的光学结构
CN206311760U (zh) 一种激光雷达系统
FR3030053A1 (fr) Dispositif electronique pour la localisation proche d'un objet terrestre, et procede de localisation d'un tel objet
CN103412318A (zh) 一种便携式红外目标定位仪及定位控制方法
RU2375724C1 (ru) Способ лазерной локации заданной области пространства и устройство для его осуществления
CN101308211A (zh) 激光差分扫描探测方法及系统
CN111007521B (zh) 一种激光主动探测系统及目标识别方法
Auclair et al. Identification of targeting optical systems by multiwavelength retroreflection
FR2738628A1 (fr) Dispositif optique de determination de l'orientation d'un solide
RU2540154C2 (ru) Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов
Agishev et al. Imaging S-lidars enhancement by optimizing range-domain characteristics
USH1742H (en) Glint responsive parametric amplified phase conjugate signal laser radar
Laurenzis et al. Electro-optical detection probability of optical devices determined by bidirectional laser retro-reflection cross section
US20240201010A1 (en) Sensor with an omnidirectional field of view
Alant’ev et al. Optical-Electronic System for Detecting Light Reflecting Objects Based on Probing by Pulsed Laser Radiation
Lichtenegger et al. Simulation of fingerprinting based Visible Light Positioning without the need of prior map generation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230926

Address after: 100085 1006, 1st floor, lin831-nei1, Changping Road, Anning North Road, Haidian District, Beijing

Patentee after: Beijing ruikongxin Technology Co.,Ltd.

Address before: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 12

Patentee before: BEIJING INFORMATION SCIENCE AND TECHNOLOGY University

TR01 Transfer of patent right
CP03 Change of name, title or address

Address after: Building 1, 3rd Floor, Hefei Luyang Big Data Industrial Park, No. 868 Qinghe Road, Luyang District, Hefei City, Anhui Province, 230041

Patentee after: Anhui Ruikongxin Optoelectronic Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 100085 1006, 1st floor, lin831-nei1, Changping Road, Anning North Road, Haidian District, Beijing

Patentee before: Beijing ruikongxin Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China

CP03 Change of name, title or address