CN112344975A - 一种激光编码最小周期识别装置 - Google Patents

一种激光编码最小周期识别装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112344975A
CN112344975A CN202011353580.4A CN202011353580A CN112344975A CN 112344975 A CN112344975 A CN 112344975A CN 202011353580 A CN202011353580 A CN 202011353580A CN 112344975 A CN112344975 A CN 112344975A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
data
time
code
module
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
CN202011353580.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112344975B (zh
Inventor
童忠诚
俞峰
张玉发
辛诚
李双刚
程立
孙晓军
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.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
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 National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202011353580.4A priority Critical patent/CN112344975B/zh
Publication of CN112344975A publication Critical patent/CN112344975A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112344975B publication Critical patent/CN112344975B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K21/00—Details of pulse counters or frequency dividers
    • H03K21/02—Input circuits
    • H03K21/023—Input circuits comprising pulse shaping or differentiating circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K21/00—Details of pulse counters or frequency dividers
    • H03K21/02—Input circuits
    • H03K21/026—Input circuits comprising logic circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K21/00—Details of pulse counters or frequency dividers
    • H03K21/08—Output circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/02—Shaping pulses by amplifying
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/125—Discriminating pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明涉及一种激光编码最小周期识别装置，包括接收模块、配置模块、编码识别模块和数据模块；接收模块，用于将激光脉冲进行光电转换、放大以及归一化；配置模块，用于激光脉冲接收时间的录取，并分配激光脉冲接收时间数据至编码识别模块；编码识别模块，用于在接收到激光脉冲接收时间数据样本后，根据时间相关性进行数据样本分类，对分类后的数据样本进行分析找出激光编码的码型特征后，采用模糊决策识别出激光编码最小周期，并对激光编码脉冲和激光干扰脉冲进行回测检验；数据模块，用于存贮和输出激光脉冲接收时间数据、识别过程中产生的中间数据和识别结果数据。本发明解决目前激光编码技术不能满足现代战争对激光半主动制导武器需求的问题。

Description

一种激光编码最小周期识别装置
技术领域
本发明涉及光电信号探测领域，尤其涉及一种激光编码最小周期识别装置。
背景技术
激光半主动制导系统由激光目标指示器和弹上的激光半主动导引头组成：激光目标指示器向要攻击的目标发射编码的激光指示信号。弹上的激光半主动导引头接收目标漫反射的激光信号，弹上的处理器根据激光半主动导引头接收的激光指示信号控制激光半主动制导武器攻击目标。激光半主动制导武器命中精度一般可达到米级。
对激光指示信号进行编码是标识要攻击的目标和提高激光半主动制导武器抗干扰能力的重要技术措施。但随着激光告警技术和激光有源干扰技术的发展，目前简单的激光编码技术已经不能满足激光半主动制导武器的现实需求，各种新体制激光编码技术逐渐成熟并运用到激光半主动制导武器中，对激光告警装备提出了新的需求。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种激光编码最小周期识别装置，以解决目前简单的激光编码技术已经不能满足现代战争对激光半主动制导武器需求的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种激光编码最小周期识别装置，该装置包括接收模块、配置模块、编码识别模块和数据模块；
所述接收模块，用于将激光脉冲进行光电转换、放大以及归一化；
所述配置模块，用于激光脉冲接收时间的录取，并分配激光脉冲接收时间数据至编码识别模块；
所述编码识别模块，用于在接收到激光脉冲接收时间数据样本后，根据时间相关性进行数据样本分类，对所述分类后的数据样本进行离散平稳分布随机过程分析找出激光编码的码型特征后，采用模糊决策识别出激光编码最小周期，并根据识别出的最小周期对激光编码脉冲和激光干扰脉冲进行回测检验；
所述数据模块，用于存贮和输出激光脉冲接收时间数据、识别过程中产生的中间数据和识别结果数据。
进一步地，所述接收模块包括：激光二极管、集成放大电路和比较整形电路；
其中，所述激光二极管，用于将所述接收模块接收的激光脉冲转换为弱电信号；
所述集成放大电路，用于将所述弱电信号进行放大；
所述比较整形电路，用于从集成放大电路输出的放大信号中得到包含激光接收时间信息、电压和脉冲宽度一致的归一化电信号；
所述比较整形电路包括比较器和串联负反馈放大电路，其中，所述比较器将高于比较阈值的放大信号输出到串联负反馈放大电路输入端，经串联负反馈放大电路后，使激光脉冲串中每个激光脉冲产生的放大信号的电压幅度和脉冲宽度保持稳定，并归一化电信号电压幅度。
进一步地，所述比较整形电路通过设置的所述比较阈值来实现包括激光告警率和激光虚警率在内的指标要求。
进一步地，所述配置模块包括：激光脉冲接收时间录取电路和数据分配器；
其中，所述激光脉冲接收时间录取电路的输入端与所述接收模块的输出端连接，每一个归一化的电信号触发激光脉冲接收时间录取电路的计时器完成激光脉冲接收时间的录取；
所述数据分配器，用于将时间数据送至所述数据模块，还用于根据识别模块中的FPGA芯片缓存空闲的容量分配时间数据到FPGA芯片的缓存或内存，或将时间数据从FPGA芯片的内存调出并存到FPGA芯片的缓存。
进一步地，所述激光脉冲接收时间录取电路包括计时器和计数器，计数器在归一化电信号触发下读取计时器时间并将该时间数据发送到数据分配器，该时间数据即为激光脉冲接收时间。计时器通过电子温控电路获得高精度的激光脉冲接收时间的录取。
进一步地，所述数据分配器在所述激光脉冲接收时间录取电路录取激光脉冲接收时间数据完成时，执行以下过程：，
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量充足，则直接将时间数据分配存储到缓存中；
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量不足，则将时间数据分配存储到FPGA芯片内存中；
若缓存中的数据处理完成清空后且还没有录取到新的激光脉冲接收时间数据时，所述数据分配器将存贮在内存中待处理的时间数据重新分批调出分配到缓存中。
进一步地，该装置包括：1块FPGA芯片和安装在该FPGA芯片中的激光编码识别程序；
所述激光编码识别程序包括1套编码识别模型，所述编码识别模型的执行过程具体包括以下步骤：
步骤一，当接收到激光脉冲接收时间数据样本时，利用时间相关性初步将编码激光和干扰激光进行区分，根据上述激光编码的特征采用离散平稳分布随机过程分析后，找出激光编码的码型特征，所述激光编码的码型包括精确频率码、脉位调制码和随机码，并采用模糊决策初步完成激光编码最小周期的识别，并将码型和最小周期存储到FPGA芯片的缓存中供告警使用，满足激光编码识别时发出告警的要求；
步骤二，对后续接收到的激光脉冲接收时间数据，重复步骤一进行激光编码的码型和最小周期的识别，包括：
若本次识别结果与上次的识别结果一致，则该次码型和周期识别结果的权重增加，同时根据权重对识别结果进行排序；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存仍空闲时，则将本次的识别码型和周期存储到寄存器；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存空间没有空闲时则将本次识别的码型和周期作为权重最小的码型和周期；
步骤三，当权重最大的识别结果达到预设指标后，则完成了编码激光码型和最小周期的识别，后续接收到新的激光接收时间数据不再进行码型和周期识别，只依据时间相关性进行编码激光和干扰激光识别处理，每完成1个时间数据识别处理后，以该数据时间为基准回测一定时间内的数据，实现每一个时间数据进行多次识别，并根据多次识别的结果最终确认该时间数据对应的激光脉冲为编码激光或干扰激光。
进一步地，所述随机码包括逻辑函数反馈输入的伪随机码和3-8位任意伪随机编码；所述步骤一中采用模糊决策初步完成包括精确频率码、脉位调制码和随机码在内的激光编码最小周期的识别，具体包括：
S11，根据接收激光脉冲的数量、时间和FPGA运算能力确定1个时间尺度；
S12，根据所述时间尺度计算时间尺度内任意2个脉冲之间的时间间隔，建立1个激光脉冲时间间隔矩阵；
S13，将分离出来的编码激光脉冲按照上述步骤S12重新建立一个时间间隔矩阵，以重复出现的频率作为模糊决策的权重；
S14，将重复出现频率最高的阵元与其它组重复出现频率相近的阵元是否存在倍数关系作为模糊决策的依据：
如存在倍数关系则为脉位调制码或逻辑函数反馈输入的伪随机码，重复出现频率最高的阵元与其它几组重复出现频率相近的阵元的最大公约数为上述编码的最小周期；
如不存在倍数关系则为3-8位任意伪随机编码，其中，重复出现频率最高的阵元为该编码重复周期，该重复周期的2倍为时间尺寸建立分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵；将上述分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵依次用最后一列减去前一列阵元得到新矩阵，在新矩阵中几组重复出现频率相近的阵元按每一行出现的先后排序为3-8位任意伪随机编码的最小周期。
进一步地，所述数据模块通过USB接口将所述数据分配器推送的时间数据，所述识别模块识别过程中产生的激光脉冲之间的时间间隔、可能的最小周期、包括识别结果的权重在内的中间数据、识别出的码型与最小周期数据进行推送和存贮至显示终端；
其中，激光脉冲接收的时间数据实时保存，中间数据、码型与最小周期数据根据识别进程不断刷新。
进一步地，所述电源模块、接收模块、配置模块、识别模块和数据模块集成于编码识别板；
所述激光编码最小周期识别装置进一步包括用于调试所述编码识别板的调试端口，所述调试端口与所述配置模块相连，同时与外部PC机相连以便于接收PC机中调试程序模拟出的激光脉冲接收时间的数据。
本技术方案有益效果如下：本发明公开了一种激光编码最小周期识别装置，可实现对编码信号和干扰信号的有效区分以及对精确频率码、3-8位PCM码、逻辑函数反馈输入伪随机码的最小周期和3-8位有限位变间隔码子周期的识别，区分率超过95％，周期识别率达到98.3％。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例的一种激光编码最小周期识别装置的工作框图；
图2为本发明实施例的一种激光编码最小周期识别装置板卡正面图；
图3为本发明实施例的接收模块实物正面及背面图；
图4为本发明实施例的接收模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种激光编码最小周期识别装置，该装置包括接收模块、配置模块、编码识别模块和数据模块；
具体地，激光编码最小周期识别装置的工作原理如图1所示：接收模块使用高灵敏度激光二极管和高性能放大电路提高截获脉冲激光信号的能力，采用比较电路滤除干扰信号，将脉冲激光信号转换为1个电压为1.5V，脉冲宽度为1微秒的触发信号。配置模块的时钟使用高精度晶振器件和电子器件，采用电子温控、电路补偿等方法提高录取时间的精度。识别模块在接收到少量的含有干扰脉冲的激光编码信号时间样本后，根据时间相关性和统计理论将其分类，使用离散平稳分布随机过程分析方法找出编码信号的码型特征，结合模糊决策思想利用统计理论完成对编码激光最小周期的识别和对编码信号和干扰信号的区分和回测检验。数据模块在工作过程中适时存贮激光脉冲接收的时间、识别过程的中间数据和识别出的最小周期等数据。
所述接收模块，用于将激光脉冲进行光电转换、放大以及归一化；
所述配置模块，用于激光脉冲接收时间的录取，并分配激光脉冲接收时间数据至编码识别模块；
所述编码识别模块，用于在接收到激光脉冲接收时间数据样本后，根据时间相关性进行数据样本分类，对所述分类后的数据样本进行离散平稳分布随机过程分析找出激光编码的码型特征后，采用模糊决策识别出激光编码最小周期，并根据识别出的最小周期对激光编码脉冲和激光干扰脉冲进行回测检验；
所述数据模块，用于存贮和输出激光脉冲接收时间数据、识别过程中产生的中间数据和识别结果数据。
具体来说，如图2和图3所示，一种激光编码最小周期识别装置，包括电源模块1、接收模块2、配置模块3、识别模块4和数据模块5。
如图2所示，电源模块1由DC电源接口6供电，电源模块1输出±5V，分别为激光编码识别板和接收模块2供电。
如图2所示，配置模块3接收接收模块2从接收模块输入端口7输入的电信号，完成激光信号的录取和分配。配置模块3的计时时钟使用高精度晶振器件和电子器件，采用电子温控、电路补偿等方法提高录取时间的精度。
如图2所示，识别模块4的核心器件为1块FPGA。识别模块4在接收到少量的含有干扰脉冲的激光编码信号时间样本后，根据时间相关性和统计理论将其分类，使用离散平稳分布随机过程分析方法找出编码信号的码型特征，结合模糊决策思想利用统计理论完成对编码激光最小周期的识别和对编码信号和干扰信号的回测检验。
如图2所示，数据模块5完成配置模块3录取激光脉冲时间和识别模块4识别过程中的中间数据和最终识别出的最小周期等数据的存贮，并根据需要通过USB口8发送到显示终端。
本发明的一个具体实施例，如图4所示，所述接收模块包括：激光二极管、集成放大电路和比较整形电路；
其中，所述激光二极管，用于将所述接收模块接收的激光脉冲转换为弱电信号；
所述集成放大电路，用于将所述弱电信号进行放大；
所述比较整形电路，用于从集成放大电路输出的放大信号中得到包含激光接收时间信息、电压和脉冲宽度一致的归一化电信号；
所述比较整形电路包括比较器和串联负反馈放大电路，其中，所述比较器将高于比较阈值的放大信号输出到串联负反馈放大电路输入端，经串联负反馈放大电路后，使激光脉冲串中每个激光脉冲产生的放大信号的电压幅度和脉冲宽度保持稳定，并归一化电信号电压幅度。
具体来说，接收模块主要完成脉冲激光的光电转换、放大和比较，如图4所示，包括光电转换电路10、放大电路11和比较电路12。光电转换电路10的核心器件是1个高灵敏度的激光二极管13，参见图3，放大电路11的核心器件是1个高性能的集成放大器14，比较电路12的核心器件是比较器15。接收模块将接收的脉冲激光信号转换为电信号后，通过接收模块输入端口7发送给激光编码识别板，参见图2。
本发明的一个具体实施例，所述比较整形电路通过设置的所述比较阈值来实现包括激光告警率和激光虚警率在内的指标要求。
具体来说，根据激光接收模块器件的参数计算在典型应用条件下激光接收模块的信噪比大小范围，继而根据所计算得到的信噪比上限和下限以及虚警率和告警率指标要求，利用激光探测虚警率和告警率的计算公式计算得到阈值设置范围，并根据内场模拟测试和外场实验最终确定阈值。
本发明的一个具体实施例，所述配置模块包括：激光脉冲接收时间录取电路和数据分配器；
其中，所述激光脉冲接收时间录取电路的输入端与所述接收模块的输出端连接，每一个归一化的电信号触发激光脉冲接收时间录取电路的计时器完成激光脉冲接收时间的录取；
所述数据分配器，用于将时间数据送至所述数据模块，还用于根据识别模块中的FPGA芯片缓存空闲的容量分配时间数据到FPGA芯片的缓存或内存，或将时间数据从FPGA芯片的内存调出并存到FPGA芯片的缓存。
本发明的一个具体实施例，所述激光脉冲接收时间录取电路包括计时器和计数器，计数器在归一化电信号触发下读取计时器时间并将该时间数据发送到数据分配器，该时间数据即为激光脉冲接收时间。计时器通过电子温控电路获得高精度的激光脉冲接收时间的录取。
本发明的一个具体实施例，所述数据分配器在所述激光脉冲接收时间录取电路录取激光脉冲接收时间数据完成时，执行以下过程：，
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量充足，则直接将时间数据分配存储到缓存中；
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量不足，则将时间数据分配存储到FPGA芯片内存中；
若缓存中的数据处理完成清空后且还没有录取到新的激光脉冲接收时间数据时，所述数据分配器将存贮在内存中待处理的时间数据重新分批调出分配到缓存中。
本发明的一个具体实施例，该装置包括：1块FPGA芯片和安装在该FPGA芯片中的激光编码识别程序；
所述激光编码识别程序包括1套编码识别模型，所述编码识别模型的执行过程具体包括以下步骤：
步骤一，当接收到激光脉冲接收时间数据样本时，利用时间相关性初步将编码激光和干扰激光进行区分，根据上述激光编码的特征采用离散平稳分布随机过程分析后，找出激光编码的码型特征，所述激光编码的码型包括精确频率码、脉位调制码和随机码，并采用模糊决策初步完成激光编码最小周期的识别，并将码型和最小周期存储到FPGA芯片的缓存中供告警使用，满足激光编码识别需及时发出告警的要求；
步骤二，对后续接收到的激光脉冲接收时间数据，重复步骤一进行激光编码的码型和最小周期的识别，包括：
若本次识别结果与上次的识别结果一致，则该次码型和周期识别结果的权重增加，同时根据权重对识别结果进行排序；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存仍空闲时，则将本次的识别码型和周期存储到寄存器；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存空间没有空闲时则将本次识别的码型和周期作为权重最小的码型和周期；
在该步骤二中，通过多次识别验证满足激光编码识别对准确性的要求。
步骤三，当权重最大的识别结果达到预设指标后，则完成了编码激光码型和最小周期的识别，后续接收到新的激光接收时间数据不再进行码型和周期识别，只依据时间相关性进行编码激光和干扰激光识别处理，每完成1个时间数据识别处理后，以该数据时间为基准回测一定时间内的数据，实现每一个时间数据进行多次识别，并根据多次识别的结果最终确认该时间数据对应的激光脉冲为编码激光或干扰激光。
在该步骤三中由于不需要进行码型和最小周期识别，运算量大大减小，满足激光编码识别对实时性的要求。
本发明的一个具体实施例，所述随机码包括逻辑函数反馈输入的伪随机码和3-8位任意伪随机编码；所述步骤一中采用模糊决策初步完成包括精确频率码、脉位调制码和随机码在内的激光编码最小周期的识别，具体包括：
S11，根据接收激光脉冲的数量、时间和FPGA运算能力确定1个时间尺度；
需要说明的是，该时间尺度不能太短，否则在时间尺度内编码激光脉冲数太少不能识别出编码激光特征和最小周期，同时该时间尺度也不能太长，否则处理的激光脉冲数太多，运算量太大，影响对后续接收激光脉冲的实时处理；
S12，根据所述时间尺度计算时间尺度内任意2个脉冲之间的时间间隔，建立1个激光脉冲时间间隔矩阵；
需要说明的是，在该时间间隔矩阵中不少阵元会重复出现且重复出现的阵元会分成若干组且每组与一个激光脉冲相关，则以重复出现的频率和相关性建立2个模糊决策权重，将编码激光脉冲从接收的激光脉冲中分离出来；
S13，将分离出来的编码激光脉冲按照上述步骤S12重新建立一个时间间隔矩阵，以重复出现的频率作为模糊决策的权重；
需要说明的是，如果在该矩阵中绝大多数阵元重复出现则为精确频率码，重复出现的阵元为最小周期；如果在该矩阵中某一个阵元重复出现频率最高，其它阵元可分为几组且重复出现频率相近，则可能是除精确频率码外的其它3种编码，包括：脉位调制码、逻辑函数反馈输入的随机码和3-8位任意伪随机编码，其中，逻辑函数反馈输入的伪随机码和3-8位任意伪随机编码同属于随机码码型；
S14，将重复出现频率最高的阵元与其它组重复出现频率相近的阵元是否存在倍数关系作为模糊决策的依据：
如存在倍数关系则为脉位调制码或逻辑函数反馈输入的随机码，重复出现频率最高的阵元与其它几组重复出现频率相近的阵元的最大公约数为上述编码的最小周期；
如不存在倍数关系则为3-8位任意伪随机编码，其中，重复出现频率最高的阵元为该编码重复周期，该重复周期的2倍为时间尺寸建立分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵。
需要说明的是，将上述分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵依次用最后一列减去前一列阵元得到新矩阵，在新矩阵中几组重复出现频率相近的阵元按每一行出现的先后排序即为3-8位任意伪随机编码的最小周期。
本发明的一个具体实施例，所述数据模块通过USB接口将所述数据分配器推送的时间数据，所述识别模块识别过程中产生的激光脉冲之间的时间间隔、可能的最小周期、包括识别结果的权重在内的中间数据、识别出的码型与最小周期数据进行推送和存贮至显示终端；
其中，激光脉冲接收的时间数据实时保存，中间数据、码型与最小周期数据根据识别进程不断刷新。
本发明的一个具体实施例，所述电源模块、接收模块、配置模块、识别模块和数据模块集成于编码识别板；
如图2所示，调试端口9用于编码识别板的调试。
所述激光编码最小周期识别装置进一步包括用于调试所述编码识别板的调试端口，所述调试端口与所述配置模块相连，同时与外部PC机相连以便于接收PC机中调试程序模拟出的激光脉冲接收时间的数据。
综上所述，本发明公开了一种激光编码最小周期识别装置，该装置包括接收模块、配置模块、编码识别模块和数据模块；所述接收模块，用于将激光脉冲进行光电转换、放大以及归一化；所述配置模块，用于激光脉冲接收时间的录取，并分配激光脉冲接收时间数据至编码识别模块；所述编码识别模块，用于在接收到激光脉冲接收时间数据样本后，根据时间相关性进行数据样本分类，对所述分类后的数据样本进行离散平稳分布随机过程分析找出激光编码的码型特征后，采用模糊决策识别出激光编码最小周期，并根据识别出的最小周期对激光编码脉冲和激光干扰脉冲进行回测检验；所述数据模块，用于存贮和输出激光脉冲接收时间数据、识别过程中产生的中间数据和识别结果数据。本发明实施例可实现对编码信号和干扰信号的有效区分和对精确频率码、3-8位PCM码、逻辑函数反馈输入伪随机码的最小周期和3-8位有限位变间隔码子周期的识别，区分率超过95％，周期识别率达到98.3％。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光编码最小周期识别装置，其特征在于，该装置包括接收模块、配置模块、编码识别模块和数据模块；
所述接收模块，用于将激光脉冲进行光电转换、放大以及归一化；
所述配置模块，用于激光脉冲接收时间的录取，并分配激光脉冲接收时间数据至编码识别模块；
所述编码识别模块，用于在接收到激光脉冲接收时间数据样本后，根据时间相关性进行数据样本分类，对所述分类后的数据样本进行离散平稳分布随机过程分析找出激光编码的码型特征后，采用模糊决策识别出激光编码最小周期，并根据识别出的最小周期对激光编码脉冲和激光干扰脉冲进行回测检验；
所述数据模块，用于存贮和输出激光脉冲接收时间数据、识别过程中产生的中间数据和识别结果数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收模块包括：激光二极管、集成放大电路和比较整形电路；
其中，所述激光二极管，用于将所述接收模块接收的激光脉冲转换为弱电信号；
所述集成放大电路，用于将所述弱电信号进行放大；
所述比较整形电路，用于从集成放大电路输出的放大信号中得到包含激光接收时间信息、电压和脉冲宽度一致的归一化电信号；
所述比较整形电路包括比较器和串联负反馈放大电路，其中，所述比较器将高于比较阈值的放大信号输出到串联负反馈放大电路输入端，经串联负反馈放大电路后，使激光脉冲串中每个激光脉冲产生的放大信号的电压幅度和脉冲宽度保持稳定，并归一化电信号电压幅度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较整形电路通过设置的所述比较阈值来实现包括激光告警率和激光虚警率在内的指标要求。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述配置模块包括：激光脉冲接收时间录取电路和数据分配器；
其中，所述激光脉冲接收时间录取电路的输入端与所述接收模块的输出端连接，每一个归一化的电信号触发激光脉冲接收时间录取电路的计时器完成激光脉冲接收时间的录取；
所述数据分配器，用于将时间数据送至所述数据模块，还用于根据识别模块中的FPGA芯片缓存空闲的容量分配时间数据到FPGA芯片的缓存或内存，或将时间数据从FPGA芯片的内存调出并存到FPGA芯片的缓存。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述激光脉冲接收时间录取电路包括计时器和计数器，计数器在归一化电信号触发下读取计时器时间并将该时间数据发送到数据分配器，该时间数据即为激光脉冲接收时间；计时器通过电子温控电路获得高精度的激光脉冲接收时间的录取。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据分配器在所述激光脉冲接收时间录取电路录取激光脉冲接收时间数据完成时，执行以下过程：
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量充足，则直接将时间数据分配存储到缓存中；
若所述识别模块中FPGA芯片缓存空闲容量不足，则将时间数据分配存储到FPGA芯片内存中；
若缓存中的数据处理完成清空后且还没有录取到新的激光脉冲接收时间数据时，所述数据分配器将存贮在内存中待处理的时间数据重新分批调出分配到缓存中。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：1块FPGA芯片和安装在该FPGA芯片中的激光编码识别程序；
所述激光编码识别程序包括1套编码识别模型，所述编码识别模型的执行过程具体包括以下步骤：
步骤一，当接收到激光脉冲接收时间数据样本时，利用时间相关性初步将编码激光和干扰激光进行区分，根据上述激光编码的特征采用离散平稳分布随机过程分析后，找出激光编码的码型特征，所述激光编码的码型包括精确频率码、脉位调制码和随机码，并采用模糊决策初步完成激光编码最小周期的识别，并将码型和最小周期存储到FPGA芯片的缓存中供告警使用，满足激光编码识别时发出告警的要求；
步骤二，对后续接收到的激光脉冲接收时间数据，重复步骤一进行激光编码的码型和最小周期的识别，包括：
若本次识别结果与上次的识别结果一致，则该次码型和周期识别结果的权重增加，同时根据权重对识别结果进行排序；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存仍空闲时，则将本次的识别码型和周期存储到寄存器；
若不一致且存贮识别结果数据的缓存空间没有空闲时则将本次识别的码型和周期作为权重最小的码型和周期；
步骤三，当权重最大的识别结果达到预设指标后，则完成了编码激光码型和最小周期的识别，后续接收到新的激光接收时间数据不再进行码型和周期识别，只依据时间相关性进行编码激光和干扰激光识别处理，每完成1个时间数据识别处理后，以该数据时间为基准回测一定时间内的数据，实现每一个时间数据进行多次识别，并根据多次识别的结果最终确认该时间数据对应的激光脉冲为编码激光或干扰激光。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述随机码包括逻辑函数反馈输入的伪随机码和3-8位任意伪随机编码；所述步骤一中采用模糊决策初步完成包括精确频率码、脉位调制码和随机码在内的激光编码最小周期的识别，具体包括：
S11，根据接收激光脉冲的数量、时间和FPGA运算能力确定1个时间尺度；
S12，根据所述时间尺度计算时间尺度内任意2个脉冲之间的时间间隔，建立1个激光脉冲时间间隔矩阵；
S13，将分离出来的编码激光脉冲按照上述步骤S12重新建立一个时间间隔矩阵，以重复出现的频率作为模糊决策的权重；在该矩阵中绝大多数阵元重复出现则为精确频率码，重复出现的阵元为最小周期；
S14，将重复出现频率最高的阵元与其它组重复出现频率相近的阵元是否存在倍数关系作为模糊决策的依据：
如存在倍数关系则为脉位调制码或逻辑函数反馈输入的伪随机码，重复出现频率最高的阵元与其它几组重复出现频率相近的阵元的最大公约数为上述编码的最小周期；
如不存在倍数关系则为3-8位任意伪随机编码，其中，重复出现频率最高的阵元为该编码重复周期，该重复周期的2倍为时间尺寸建立分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵；将上述分离出来的编码激光脉冲时间间隔矩阵依次用最后一列减去前一列阵元得到新矩阵，在新矩阵中几组重复出现频率相近的阵元按每一行出现的先后排序为3-8位任意伪随机编码的最小周期。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据模块通过USB接口将所述数据分配器推送的时间数据，所述识别模块识别过程中产生的激光脉冲之间的时间间隔、可能的最小周期、包括识别结果的权重在内的中间数据、识别出的码型与最小周期数据进行推送和存贮至显示终端；
其中，激光脉冲接收的时间数据实时保存，中间数据、码型与最小周期数据根据识别进程不断刷新。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块、接收模块、配置模块、识别模块和数据模块集成于编码识别板；
所述激光编码最小周期识别装置进一步包括用于调试所述编码识别板的调试端口，所述调试端口与所述配置模块相连，同时与外部PC机相连以便于接收PC机中调试程序模拟出的激光脉冲接收时间的数据。
CN202011353580.4A 2020-11-26 2020-11-26 一种激光编码最小周期识别装置 Active CN112344975B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011353580.4A CN112344975B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种激光编码最小周期识别装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011353580.4A CN112344975B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种激光编码最小周期识别装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112344975A true CN112344975A (zh) 2021-02-09
CN112344975B CN112344975B (zh) 2022-08-05

Family

ID=74365750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011353580.4A Active CN112344975B (zh) 2020-11-26 2020-11-26 一种激光编码最小周期识别装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112344975B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113516896A (zh) * 2021-06-18 2021-10-19 中国人民解放军国防科技大学 一种可抗干扰和漏脉冲的超前同步激光脉冲信号产生方法
CN117411490A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种基于zynq的激光编码方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000075856A1 (en) * 1999-06-07 2000-12-14 Metrologic Instruments, Inc. Unitary package identification and dimensioning system employing ladar-based scanning methods
CN102063070A (zh) * 2010-11-12 2011-05-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于dsp的激光脉冲编码控制器
CN102638271A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 重庆邮电大学 一种抗高重频干扰的激光编码系统及方法
CN103675793A (zh) * 2012-08-29 2014-03-26 北京理工大学 激光有源干扰的对抗方法
CN110515040A (zh) * 2019-08-23 2019-11-29 睿清电子技术(南京)有限公司 一种雷达收发模拟集成系统及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020014533A1 (en) * 1995-12-18 2002-02-07 Xiaxun Zhu Automated object dimensioning system employing contour tracing, vertice detection, and forner point detection and reduction methods on 2-d range data maps
WO2000075856A1 (en) * 1999-06-07 2000-12-14 Metrologic Instruments, Inc. Unitary package identification and dimensioning system employing ladar-based scanning methods
CN102063070A (zh) * 2010-11-12 2011-05-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于dsp的激光脉冲编码控制器
CN102638271A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 重庆邮电大学 一种抗高重频干扰的激光编码系统及方法
CN103675793A (zh) * 2012-08-29 2014-03-26 北京理工大学 激光有源干扰的对抗方法
CN110515040A (zh) * 2019-08-23 2019-11-29 睿清电子技术(南京)有限公司 一种雷达收发模拟集成系统及其应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113516896A (zh) * 2021-06-18 2021-10-19 中国人民解放军国防科技大学 一种可抗干扰和漏脉冲的超前同步激光脉冲信号产生方法
CN117411490A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种基于zynq的激光编码方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112344975B (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112344975B (zh) 一种激光编码最小周期识别装置
CN112036074B (zh) 一种高脉冲密度环境下雷达信号分选方法及系统
CN101504431B (zh) 随机脉冲时间序列的纳秒级在线检测系统
CN108733540B (zh) 矿机算力与功耗的测试方法及系统
CN113325386B (zh) Spad激光雷达双随机内存实时统计tdc的方法
CN110293997A (zh) 有轨电车抗干扰的信号控制系统及计轴设备
CN108897765A (zh) 一种数据批量导入方法及其系统
CN109165665A (zh) 一种类别分析方法及系统
CN110208702B (zh) 一种基于神经网络的锂电池超声信息特性提取方法
CN103453799A (zh) 轻武器射出子弹数量的实时检测方法
CN111854679B (zh) 一种激光测距望远镜及其测距电路、方法、设备和介质
CN112432565B (zh) 一种有限位激光编码装置
Guldner et al. Exploration and systematic assessment of the resource efficiency of Machine Learning
CN111596305A (zh) 一种基于伪随机码去模糊的单光子测距方法及装置
CN102062639A (zh) 基于频数直方图测量脉冲激光全脉宽的方法
CN201689170U (zh) 一种回波处理装置
CN112904043B (zh) 一种阻抗变换靶破片测速系统及其测试方法
US20180144141A1 (en) Method and system for detecting the vulnerability of an onboard device
CN115056682A (zh) 异常单体电池检测方法、设备、电动汽车和介质
RU2767598C1 (ru) Устройство для определения статистических характеристик времени запаздывания зажигания элементов матричного индикатора
Kumar et al. Boundary transfer matrix spectrum of measurement-induced transitions
CN207557510U (zh) 用于地震波检波器的测试装置
RU2773621C1 (ru) Способ определения амплитуды импульсов и измеритель его реализующий (варианты)
CN110274698B (zh) 一种重频编码脉冲激光的性能检测装置
KR102439503B1 (ko) Pri 측정 방법 및 그 장치

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