CN112698350B - 一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统和方法，属于光电信息技术领域。系统包括：信号发生系统，用于产生X路一级光学延时脉冲信号以及不同切片图像像元导通信息；光纤阵列，用于根据所述X路一级光学延时脉冲信号，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数；延时信号路由系统，用于根据所述Y路二级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息，显示相对应的Y个不同延时切片图像；延时图像重构系统，用于将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，并将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处。

Description

一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统和方法
技术领域
本发明涉及光电信息技术领域，尤其涉及一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统和方法。
背景技术
激光成像制导技术属于主动成像制导，具有高距离分辨率、高角度分辨率、优良的单色性且隐蔽性强等特点，不但可以获得目标的强度像，还可以获得目标的三维距离像，成为未来飞行器的重要制导体制。为了对激光主动成像制导控制系统性能检验与验证，需研制具有高距离分辨率、高帧频、多像元激光目标回波模拟器，以构建半实物仿真试验系统完成对其制导控制系统性能检验与验证。
随着激光成像探测技术的不断发展,未来激光主动成像探测器将采用基于APD阵列的凝视型激光主动成像雷达,其每发射一次激光脉冲就得到一幅三维图像，其对应的制导控制闭环半实物仿真则要求能够实时高帧频产生连续高精度的三维激光回波信号。因此激光主动成像回波模拟系统，需要解决高精度延时控制与多像元激光回波信号的实时高帧频空间重构的问题。
现有的激光回波模拟方式大多基于分层延时切片原理，每个像元对应一个回波通道，采用对每个回波通道进行延时切片组合控制的方式，实现该像元通道上目标点不同延时信息的融合模拟。若激光成像雷达探测器对应64×64像元阵列规模，则需要实现对4096路线阵回波通道的同步控制，同时为了实现高分辨率的距离精度，激光目标回波模拟器每个像元道都需要大规模的延时切片构成，因而需要大规模的光开关阵列实现对激光三维场景的实时空间重构。目前尚未研制出如此大规模的光开关阵列器件，并且很难实现对此大规模光开关阵列的并行速驱动控制，因此，成像帧频也很难满足激光成像雷达探测器的要求。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统和方法，用以解决现有高精度延时控制与多像元激光回波信号实时空间重构时需要大规模延时切片以及需要大规模光开关阵列的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统，包括：
信号发生系统，用于产生X路一级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息；
光纤阵列，用于根据所述X路一级光学延时脉冲信号，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数；
延时信号路由系统，用于根据所述Y路二级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息，显示相对应的Y个不同延时切片图像；
延时图像重构系统，用于将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，并将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处。
基于上述系统的进一步改进，每一所述光纤束中，相邻光纤的长度相差固定长度；Y个所述光纤在空间排布为M×N的阵列，其中Y＝M×N。
进一步地，所述延时信号路由系统包括空间光调制器和照明光学系统；所述空间光调制器包括与Y个所述光纤一一对应的M×N个调制单元，所述空间光调制器的每个调制单元的像元规模相同；所述照明光学系统用于以成像的方式将所述Y路二级光学延时脉冲信号照亮空间光调制器的相应调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像。
进一步地，所述空间光调制器每个调制单元的每个像元的通光状态可调。
进一步地，所述信号发生系统包括控制器和脉冲信号发生器；所述控制器用于接收同步信号，基于所述同步信号产生控制数据以及不同切片图像像元导通信息；所述脉冲信号发生器根据所述控制数据产生X路一级光学延时脉冲信号。
进一步地，所述延时图像重构系统包括微透镜阵列和合像镜头，所述微透镜阵列包括与M×N个所述调制单元一一对应的M×N个微透镜。。
另一方面，本发明实施例提供了一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，包括以下步骤：
产生X路一级光学延时脉冲信号分别传输到光纤阵列的X条不同光纤束中，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数；
根据不同延时切片图像像元导通信息设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态；
将所述Y路二级光学延时脉冲信号以成像的方式，照亮空间光调制器相应的Y个调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像；
将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处，完成激光回波信号实时空间重构。
基于上述方法的进一步改进，每一条光纤束产生延时依次递增的多路二级光学延时脉冲信号。
进一步地，根据不同延时切片图像像元导通信息，通过以下公式设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态：
Figure BDA0002826048040000041
其中，Ti(x,y)表示第i个延时切片图像像元导通信息中数值为1的坐标集合，G(x,y,i)＝1表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为通光状态，G(x,y,i)＝0表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为不通光状态。
进一步地，采用复眼成像技术将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明公开的采用不同延时分辨率的光纤阵列以及与空间光调制器不同区块对应控制的方案，有效控制了延时切片数量降低了光纤阵列的加工工艺实现难度；
2、将线阵的激光回波通道同步控制转化为不同区块数量的面阵激光回波的同步控制问题，可以较小的光开关阵列解决激光成像模拟器中大规模多像元通道不同延时切片精确控制的问题，工程可实现；
3、空间光调制器可以实现大规模的阵列，本发明通过将空间光调制器划分为多个调制单元，实现每个调制单元包含多个像元，可实现大规模像元阵列回波信号模拟；
4、采用分级的方式产生光学延时脉冲信号，可以有效减少光纤规模，节约成本；
5、本发明的光纤阵列可产生不同延时分辨率步进延时信号，延时分辨率高，并且延时范围大，覆盖景深范围
6、采用微透镜阵列和复眼成像的技术解决了如何将一组阵列式的光学延时信号叠加成像的难题。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可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说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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为本发明实施例激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统的结构框图；
图2为本发明实施例激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法的流程图；
图3为不同延时切片图像生成原理及像元导通信息示意图；
图4为二级光学延时信号与空间调制器的调制单元的对应关系示意图；
图5为不同延时切片叠加成像原理示意图。
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。
实施例一
本发明的一个具体实施例，公开了一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统，如图1所示，系统包括：
信号发生系统，用于产生X路一级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息。
具体的，信号发生系统包括控制器和脉冲信号发生器；控制器用于接收同步信号，基于所述同步信号产生控制数据以及不同延时切片图像像元导通信息；所述脉冲信号发生器根据所述控制数据产生X路一级光学延时脉冲信号。其中，同步信号由参试探测器发出。
光纤阵列，用于根据所述X路一级光学延时脉冲信号，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数。Y个光纤可以不均匀的分配组成X个光纤束。具体的，X路一级光学延时脉冲信号对应输出至X个光纤束中，经X个光纤束中的Y个光纤产生Y路二级光学延时脉冲信号。
具体的，每一所述光纤束中，相邻光纤的长度相差一固定值△d；Y个所述光纤在空间排布为M×N的阵列，其中Y＝M×N。为了产生不同精度的延时信号，模拟不同景深范围，不同的光纤束之间，△d可不同。
延时信号路由系统，用于根据所述Y路二级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息，显示相对应的Y个不同延时切片图像。
具体的，所述延时信号路由系统包括空间光调制器和照明光学系统；所述空间光调制器包括与Y个所述光纤一一对应的M×N个调制单元，所述空间光调制器的每个调制单元的像元规模相同；所述照明光学系统用于以成像的方式将所述Y路二级光学延时脉冲信号照亮空间光调制器的相应调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像。其中为了更精确的模拟目标回波信号，所述空间光调制器每个调制单元的每个像元的通光状态可调，根据不同延时切片图像像元导通信息，通过调整每个像元的通光状态，空间光调制器过滤出特定时间和空间分布的光延时信号，实现将三维光学场景的信息调制到空间光调制器平面上的一系列延时切片图像上。具体的，可以通过光开关来调整像元是否通光。
延时图像重构系统，用于将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，并将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处。其中，三维距离图像即为模拟得到的目标回波信号。其中，三维距离图像每个像素分别来自不同的延时切片，因而携带了不同的延时信息，因此三维距离图像是一组阵列形式的光学延时信号。
具体的，所述延时图像重构系统包括微透镜阵列和合像镜头，所述微透镜阵列包括与M×N个所述调制单元一一对应的M×N个微透镜。
示例性的，光纤阵列为不等长2D阵列，光纤阵列包含91条不同长度的光纤，在空间排布为13×7的阵列，分为8束，每一个光纤束中，相邻光纤的长度相差固定，可以产生依次递增的光学延时信号，例如第一束光纤的延时步进为1ns，第一束光纤中包括14条光纤，因此能够产生14路延时依次递增1ns的光学延时信号。光纤阵列中光纤的长度可根据讲过雷达场景的模拟需求设置，本发明的一个具体实施例采用的包含91条不同长度光纤的光纤阵列，前5束光纤束每束包括14条光纤，每束可产生14路延时步进为1ns光学延时信号，共产生70路步进为1ns的二级光学延时信号；第6束光纤束包括7条光纤，可产生7路步进10ns的二级光学延时信号；第7束光纤束包括7条光纤，可产生7路步进20ns的二级光学延时信号；第8束光纤束包括7条光纤；可产生7路步进50ns的二级光学延时信号，一帧场景内延时范围最大为630ns，覆盖距离模拟范围94.5m，最小延时分辨率为1ns，对应的距离分辨率为0.15m。
示例性的，空间光调制器根据光纤阵列的规模划分为13×7个调制单元，每个调制单元与每条光纤一一对应，每个调制单元的像元规模相同，可根据激光成像探测器的像元规模设置，例如每个调制单元包括64×64个像元。每个调制单元的每个像元的通光状态可根据该调制单元对应的延时切片图像的像元导通信息设置，例如设置为不通过状态或者设置为通光状态。具体设置方法参见实施例二。
示例性的，光纤阵列的端面经由照明光学系统以成像的形式照亮空间调制器的相应调制单元，使空间光调制器的调制单元显示相对应的延时切片图像。
示例性的，延时图像重构系统包括微透镜阵列包括与调制单元的一一对应的13×7个微透镜。
实施时，控制器根据仿真数据生成目标场景的多路激光回波延时阵列模型和三维场景图像序列模型，当控制器接收到参试探测器的同步信号后，根据同步信号的频率按照对应的周期，例如同步频率为20MHZ，则控制器每隔50ms发送延时控制数据以及不同延时切片图像像元导通信息，示例性的，延时控制信息如表1所示，不同延时切片图像生成原理及像元导通信息示意图如图3所示。
表1控制数据
一级时序通道编号 基础延时(ns) 延时步进(ns)
1 <![CDATA[t<sub>1</sub>]]> 1
2 <![CDATA[t<sub>2</sub>＝t<sub>1</sub>+14]]> 1
3 <![CDATA[t<sub>3</sub>＝t<sub>2</sub>+14]]> 1
4 <![CDATA[t<sub>4</sub>＝t<sub>3</sub>+14]]> 1
5 <![CDATA[t<sub>5</sub>＝t<sub>4</sub>+14]]> 1
6 <![CDATA[t<sub>6</sub>＝t<sub>5</sub>+10*7]]> 10
7 <![CDATA[t<sub>7</sub>＝t<sub>6+</sub>20*7]]> 20
8 <![CDATA[t<sub>8</sub>＝t<sub>7+</sub>50*7]]> 50
下面结合上述示例性的光纤阵列、空间光调制器和微透镜阵列的规模，具体说明激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统的原理。
实施时，脉冲信号发生器根据延时控制信息，在相应延时内产8路一级光学延时脉冲信号，控制数据中每路延时信号的延时步进信息决定该路光学延时信号进入相应延时分辨率的光纤束中。为了节约成本，方便实施，脉冲信号发生器可包括数字延时脉冲发生器和脉冲激光器组，数字延时脉冲发生器根据延时控制数据，在相应的延迟时间内发送8路数字延时脉冲信号，8路数字延时脉冲信号触发脉冲激光器组发射8路具有不同延时的一级光学延时脉冲信号。
8路一级光学延时脉冲信号分别进入不同延时分辨率的光纤束中，生成不同延时分辨率的91路二级光学延时脉冲信号，例如第一路一级光学延时脉冲的延时步进为1ns，因此进入延时分辨率为1ns的第一个光纤束中。91路二级光学延时脉冲信号的延时信息表2所示。
表2二级光学延时脉冲信号的延时信息
Figure BDA0002826048040000091
Figure BDA0002826048040000101
控制器将不同延时切片图像像元导通信息发送给空间光调制器，空间光调制器根据不同延时切片图像像元导通信息，设置每个调制单元中每个像元的通光状态，即在延时脉冲信号到达之前空间光调制器已经根据所有显示切片图像的像元导通信息将对应的所有调制单元中每个像元的通光状态设置完毕，当延时脉冲信号到达时，经由照明光学系统用于以成像的方式将照亮空间光调制器的相应调制单元，使所述空间光调制器显示相应的延时切片图像。
91条光纤的端面经由照明光学系统以成像的形式分别照亮空间光调制器的与光纤阵列中的光纤排布一一对应的91个调制单元，使每个调制单元显示其向对应的延时切片图像，91路二级光学延时信号与空间调制器的调制单元的对应关系如图4所示。
91个不同延时切片图像经过与其一一对应的91个微透镜以及一个合像镜头，采用复眼成像技术叠加成为一幅三维距离图像，如图5所示。该三维距离图像包含64×64个像元，每个像元分别来自不同的延时切片，因而携带了不同的延时信息，因此该三维距离图像本质上是一组阵列形式的光学延时信号。
三维距离图像经投影光学系统放大并投影到参试探测器的入瞳处，完成激光主动成像雷达激光目标回波模拟。
控制器、数字延时脉冲发生器、脉冲激光器组、照明光学系统、投影光学系统为激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统的常规配置设备，因此不在此详述。
与现有技术相比，本实施例提供的一种激光主动成像回波信号实时空间重构系统，结构简单，实施方便，还具有以下有益效果：
1、本发明公开的采用不同延时分辨率的光纤阵列以及与空间光调制器不同区块对应控制的方案，有效控制了延时切片数量降低了光纤阵列的加工工艺实现难度；
2、将线阵的激光回波通道同步控制转化为不同区块数量的面阵激光回波的同步控制问题，可以较小的光开关阵列解决激光成像模拟器中大规模多像元通道不同延时切片精确控制的问题，工程可实现；
3、空间光调制器可以实现大规模的阵列，本发明通过将空间光调制器划分为多个调制单元，实现每个调制单元包含多个像元，可实现大规模像元阵列回波信号模拟；
4、采用分级的方式产生光学延时脉冲信号，可以有效减少光纤规模，节约成本；
5、本发明的光纤阵列可产生不同延时分辨率步进延时信号，延时分辨率高，并且延时范围大，覆盖景深范围；
6、采用微透镜阵列和复眼成像的技术解决了如何将一组阵列式的光学延时信号叠加成像的难题。
实施例二
本发明的另一个具体的实施例公开了一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、产生X路一级光学延时脉冲信号分别传输到光纤阵列的X个不同光纤束中，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数。
具体的，每一条光纤束产生延时依次递增的多路二级光学延时脉冲信号。具体产生X路一级光学延时脉冲信号，以及将该X路一级光学延时脉冲信号分别传输到光纤阵列的X个不同光纤束中，产生Y路二级光学延时脉冲信号的设备及原理参见实施例一，此处不再重述。
S2、根据不同延时切片图像像元导通信息设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态。
具体的，根据不同延时切片图像像元导通信息，通过以下公式设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态：
Figure BDA0002826048040000121
其中，Ti(x,y)表示第i个延时切片图像像元导通信息中数值为1的坐标集合，G(x,y,i)＝1表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为通光状态，G(x,y,i)＝0表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为不通光状态。其具体的获取不同切片图像像元导通信息获取方式参见实施例一，此处不再重述。
S3、将所述Y路二级光学延时脉冲信号以成像的方式，照亮空间光调制器相应的Y个调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像。其具体使用的设备及原理参见实施例一，此处不再重述。
S4、将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处，完成激光回波信号实时空间重构。
具体的，采用复眼成像技术将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像。其具体使用的设备及原理参见实施例一，此处不再重述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例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 (7)

1.一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统，其特征在于，包括：
信号发生系统，用于产生X路一级光学延时脉冲信号以及不同延时切片图像像元导通信息；
光纤阵列，用于根据所述X路一级光学延时脉冲信号，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数；每一所述光纤束中，相邻光纤的长度相差固定长度；Y个所述光纤在空间排布为M×N的阵列，其中Y＝M×N，光纤束间的长度差值不同；
延时信号路由系统，用于根据所述Y路二级光学延时脉冲信号以及所述不同延时切片图像像元导通信息，显示相对应的Y个不同延时切片图像；所述延时信号路由系统包括空间光调制器和照明光学系统；所述空间光调制器包括与Y个所述光纤一一对应的M×N个调制单元，所述空间光调制器的每个调制单元的像元规模相同；所述照明光学系统用于以成像的方式将所述Y路二级光学延时脉冲信号照亮空间光调制器的相应调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像；
延时图像重构系统，用于将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，并将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处；
所述延时图像重构系统包括微透镜阵列和合像镜头，所述微透镜阵列包括与M×N个所述调制单元一一对应的M×N个微透镜。
2.根据权利要求1所述的激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统，其特征在于，所述空间光调制器每个调制单元的每个像元的通光状态可调。
3.根据权利要求1所述的激光主动成像雷达目标回波信号模拟系统，其特征在于，所述信号发生系统包括控制器和脉冲信号发生器；所述控制器用于接收同步信号，基于所述同步信号产生控制数据以及所述不同延时切片图像像元导通信息；所述脉冲信号发生器根据所述控制数据产生X路一级光学延时脉冲信号。
4.一种激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
产生X路一级光学延时脉冲信号分别传输到光纤阵列的X个不同光纤束中，产生Y路二级光学延时脉冲信号；其中，X为所述光纤阵列的光纤束的个数，Y为X个光纤束的光纤总条数；每一所述光纤束中，相邻光纤的长度相差固定长度；Y个所述光纤在空间排布为M×N的阵列，其中Y＝M×N，光纤束间的长度差值不同；
根据不同延时切片图像像元导通信息设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态；所述空间光调制器包括与Y个所述光纤一一对应的M×N个调制单元，所述空间光调制器的每个调制单元的像元规模相同；
将所述Y路二级光学延时脉冲信号以成像的方式，照亮空间光调制器相应的Y个调制单元，使所述空间光调制器显示Y个不同延时切片图像；
采用与M×N个所述调制单元一一对应的M×N个微透镜组成的微透镜阵列和合像镜头将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像，将所述三维距离图像投影到参试探测器的入瞳处，完成激光回波信号实时空间重构。
5.根据权利要求4所述的激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，其特征在于，每一条光纤束产生延时依次递增的多路二级光学延时脉冲信号。
6.根据权利要求4所述的激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，其特征在于，根据不同延时切片图像像元导通信息，通过以下公式设置空间光调制器相应的Y个调制单元中每个像元的通光状态：
Figure FDA0004027576640000031
其中，Ti(x,y)表示第i个延时切片图像像元导通信息中数值为1的坐标集合，G(x,y,i)＝1表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为通光状态，G(x,y,i)＝0表示第i个调制单元中坐标为(x,y)的像元为不通光状态。
7.根据权利要求4所述的激光主动成像雷达目标回波信号模拟方法，其特征在于，采用复眼成像技术将所述Y个不同延时切片图像叠加成三维距离图像。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114089487A (zh) * 2021-09-30 2022-02-25 哈尔滨新光光电科技股份有限公司 一种基于dmd的激光三维成像模拟器
CN115015888B (zh) * 2022-05-17 2023-01-17 哈尔滨方聚科技发展有限公司 激光三维动态场景仿真系统
CN115184955B (zh) * 2022-09-06 2023-01-17 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种激光多层目标回波模拟装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103325088A (zh) * 2013-07-04 2013-09-25 中国科学院光电技术研究所 一种曲面复眼成像系统的多通道图像处理方法
CN105807268A (zh) * 2016-04-01 2016-07-27 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟器装置
CN205484782U (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟器装置
CN108375839A (zh) * 2018-01-15 2018-08-07 上海机电工程研究所 基于光调制器件区域分割的三维图像模拟装置和方法
CN108387907A (zh) * 2018-01-15 2018-08-10 上海机电工程研究所 闪光式激光雷达回波信号物理图像模拟系统和方法
CN108519590A (zh) * 2018-03-26 2018-09-11 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟方法及模拟器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7421321B2 (en) * 1995-06-07 2008-09-02 Automotive Technologies International, Inc. System for obtaining vehicular information

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103325088A (zh) * 2013-07-04 2013-09-25 中国科学院光电技术研究所 一种曲面复眼成像系统的多通道图像处理方法
CN105807268A (zh) * 2016-04-01 2016-07-27 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟器装置
CN205484782U (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟器装置
CN108375839A (zh) * 2018-01-15 2018-08-07 上海机电工程研究所 基于光调制器件区域分割的三维图像模拟装置和方法
CN108387907A (zh) * 2018-01-15 2018-08-10 上海机电工程研究所 闪光式激光雷达回波信号物理图像模拟系统和方法
CN108519590A (zh) * 2018-03-26 2018-09-11 北京理工大学 激光成像雷达目标回波信号模拟方法及模拟器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High Precision Echo Laser Simualtor for Perfomance Detection of Individual Soldier Fire-Control Device;Ming Liu et al.;《 2018 IEEE 3rd Optoelectronics Global Conference (OGC)》;20180907;全文 *
激光成像目标模拟器建模方法;张秋晨 等;《红外与激光工程》;20150131;第44卷(第1期);全文 *
激光目标回波模拟器时域特性研究;叶建森 等;《红外与激光工程》;20150228;第44卷(第2期);全文 *

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