CN112817009B - 基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法，激光器发射目标激光光束，目标激光光束照射到二维光学相控阵后产生扫描光场，扫描光场照射至目标经反射后再照射至面阵探测器得到第一光场信息，第一光场信息经上位机进行追踪算法处理后得到发射单元控制信号，上位机将发射单元控制信号发送给二维光学相控阵；发射单元控制信号为已追踪到信号，二维光学相控阵产生赝热光场，赝热光场照射至目标经反射后再照射至面阵探测器后得到第二光场信息，第二光场信息经上位机进行强度相关成像处理得到目标成像信息。二维光学相控阵产生扫描光场时，可快速灵活的追踪探测；二维光学相控阵产生赝热光场时，可解决相位干扰时成像困难的问题。

Description

基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法
技术领域
本发明属于激光探测领域，具体涉及一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法。
背景技术
光学相控阵(Optical Phased Array，OPA)因具有高速调制能力和与电路的密集共集成潜力等优点，在主动成像领域有巨大的应用潜力。2011至2015年MIT在美国国防高级研究计划局(DARPA)的支持下进行了硅基相控阵技术的研究，制作了64×64阵元的大规模OPA和8×8阵元各阵元相位可调的OPA，这实现了结构紧凑且成本低的大规模OPA，拓展了OPA在探测成像等领域的应用。2015年，Firooz Aflatouni等人以4×4阵元的OPA为接收单元并使用时域调频连续波的测距方法，实现了分辨率为微米量级的三维成像。2019年C.V.Poulton等人首次以具有512阵元的相位调制和1450nm-1640nm的波长调制的二维OPA为发射单元实现了三维成像，这种成像方式依赖于OPA进行光栅扫描。而2020年，NathanDostart等人将单个OPA用作敏捷照明光源，多个OPA作为接收单元实现了基于傅里叶变换的结构光敏感成像(Fourier-Basis Agile Structured Illumination Sensing,F-BASIS)，从而在不使用OPA进行扫描的情况下重建了一维目标的图像。以上这些基于OPA的成像方法具有体积小、结构紧凑和分辨率高等特点，但它们在具有相位干扰的情况下成像质量会严重下降。由于传统的光学成像技术主要依靠光场平均强度的分布来得到物体的像，对相位变化很敏感。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，包括：激光器、二维光学相控阵、面阵探测器和上位机，其中，
所述激光器，用于发射目标激光光束；
所述二维光学相控阵，用于接收所述目标激光光束，并对所述目标激光光束依次进行分束和相位调节后发射产生扫描光场，所述扫描光场照射至目标反射产生扫描光束，所述扫描光束照射到所述面阵探测器；
所述面阵探测器，用于接收所述扫描光束，利用所述扫描光束得到第一光场信息；
所述上位机，用于对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将所述发射单元控制信号发送至所述二维光学相控阵；
所述二维光学相控阵，还用于接收所述发射单元控制信号，在所述发射单元控制信号为已追踪到信号时产生赝热光场，所述赝热光场照射至所述目标反射产生赝热光束；
所述面阵探测器，还用于接收所述赝热光束，利用所述赝热光束产生第二光场信息；
所述上位机，还用于对所述第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
在本发明的一个实施例中，所述二维光学相控阵包括：入射光栅耦合器、若干分束器、若干移相器和若干出射光栅耦合器，所述入射光栅耦合器、所述若干分束器、所述若干移相器和所述若干出射光栅耦合器沿所述目标激光光束的光路依次波导连接，其中，
所述入射光栅耦合器，用于将所述目标激光光束进行耦合得到耦合光束；
所述若干分束器，用于对所述耦合光束进行分束得到若干分束光束；
所述若干移相器，用于对所述若干分束光束进行相位调制得到若干调制光束；
所述出射光栅耦合器，用于将所述若干调制光束发射到远场以进行相干叠加生成所述扫描光场。
在本发明的一个实施例中，所述目标激光光束的线宽小于或等于10kHz。
在本发明的一个实施例中，所述二维光学相控阵的工作模式包括追踪扫描模式和成像模式。
一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法，包括：
通过激光器发射目标激光光束；
所述目标激光光束照射到二维光学相控阵上产生扫描光场；
目标对所述扫描光场进行反射产生扫描光束；
所述扫描光束照射到面阵探测器上得到第一光场信息；
所述上位机对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将所述发射单元控制信号发送至所述二维光学相控阵；
所述发射单元控制信号为已追踪到信号时，所述二维光学相控阵利用所述发射单元控制信号产生赝热光场；
所述目标对所述赝热光场进行反射产生赝热光束；
赝热光束照射到所述面阵探测器上得到第二光场信息；
所述上位机对所述第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
在本发明的一个实施例中，所述目标激光光束照射到二维光学相控阵上产生扫描光场，包括：
所述二维光学相控阵接收到所述目标激光光束后，对所述目标激光光束依次进行分束和相位调节产生扫描光场。
在本发明的一个实施例中，所述上位机对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，包括：
基于DP-TBD追踪算法，所述上位机对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号。
本发明的有益效果：
为解决光学相控阵在存在相位干扰情况下的成像困难等问题，本发明公开了一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统和方法，该系统包括激光器、二维光学相控阵、面阵探测器和上位机，通过对二维光学相控阵进行控制交替产生扫描光场和赝热光场，扫描光场照射到面阵探测器上产生第一光场信息，赝热光场照射到面阵探测器上产生第二光场信息，上位机对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，上位机对第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息，传统的成像系统对相位变化很敏感，会极大的受到大气湍流扰动的影响，最终使成像质量下降，而本发明使用强度相关成像作为系统的成像方式，强度相关成像还从光场涨落中获取物体的信息，即通过光场的高阶性质来获取物体的信息，其对相位变化不敏感的优点可使系统具有抗干扰的性能。
当二维光学相控阵产生扫描光场时，具有直接从一个角度切换到另一个角度的灵活性，且扫描速度快，扫描过程中无机械运动以确保较高的稳定性，在目标运动过程中对其追踪扫描，进而实现快速灵活的追踪探测；当二维光学相控阵产生赝热光场时，其作为强度相关成像中的赝热光源，结构紧凑，调制速率比空间光调制器高，且相比于旋转的毛玻璃其无机械运动，可得到较高的稳定性，解决了存在相位干扰情况下成像困难的问题。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统的结构图；
图2是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统的工作情景示意图；
图3是本发明实施例提供的一种二维光学相控阵的结构图；
图4是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的一种SPGD算法的流程图；
图6是本发明实施例提供的一种DP-TBD追踪算法的流程图；
图7是本发明实施例提供的一种二维光学相控阵产生的具有随机光强涨落的赝热光场示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统的结构图，图2是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统的工作情景示意图。本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，包括：激光器1、二维光学相控阵2、面阵探测器4和上位机5，其中，
激光器1，用于发射目标激光光束；
二维光学相控阵2，用于接收目标激光光束，并对目标激光光束依次进行分束和相位调节后发射产生扫描光场，扫描光场照射至目标3反射产生扫描光束，扫描光束照射到面阵探测器4；
面阵探测器4，用于接收扫描光束，利用扫描光束得到第一光场信息；
上位机5，用于对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将发射单元控制信号发送至二维光学相控阵2；
二维光学相控阵2，还用于接收发射单元控制信号，在发射单元控制信号为已追踪到信号时产生赝热光场，赝热光场照射至目标3反射产生赝热光束；
面阵探测器4，还用于接收赝热光束，利用赝热光束产生第二光场信息；
上位机5，还用于对第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
在本实施例中，激光器1用于发射线宽小于或等于10kHz的目标激光光束，目标激光光束照射到二维光学相控阵2后产生扫描光场。扫描光场照射到目标3上后，被目标3反射生成扫描光束，面阵探测器4利用扫描光束得到第一光场信息，上位机5对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将发射单元控制信号发送至二维光学相控阵2。发射单元控制信号为已追踪到信号，即表示已经追踪到目标3，二维光学相控阵2产生赝热光场；发射单元控制信号为未追踪到信号，即表示未追踪到目标3，二维光学相控阵2对目标3继续进行追踪。二维光学相控阵2产生赝热光场后照射到目标3上，目标3对赝热光场进行反射生成赝热光束，面阵探测器4利用赝热光束得到第二光场信息，上位机5对第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。其中，扫描光场和赝热光场交替产生以保证扫描光束不会对赝热光束造成干扰。
相比于传统的强度相关成像中移动光强探测器以获得目标的多个空间频谱模值，本实施例利用面阵探测器4上每两个像素光强涨落的相关度获得目标的多个空间频谱模值，而且由于面阵探测器4上各像素间距通常较小，所以可实现对目标空间频谱的密集采样，可获得较大的成像视野，以获得质量更好的目标图像。
利用赝热光源可实现强度相关成像，而使用旋转毛玻璃作为赝热光源时，旋转运动使其稳定性较低，且体积和重量都较大。即使使用空间光调制器作为赝热光源也会使整个系统变得庞大和复杂，而且其当前可用空间光调制器的相对较慢的重构时间会限制调制速率。
针对上述问题，本发明使用二维光学相控阵作为赝热光源，实现对目标的强度相关成像，将二维光学相控阵的各阵元附加相移设置为随机值，就能实现具有随机相位分布的一帧光场，多帧具有不同附加相移的光场为一周期进行循环，就能在远场产生具有随机光强涨落的赝热光场。本实施例使用的二维光学相控阵无机械运动更为稳定，也具有较为紧凑的结构和较高的调制速率，大大提高了抗干扰探测成像系统的性能。
激光器1的型号例如可以为Koheras AdjustiK HP，C15。
进一步地，请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种二维光学相控阵的结构图，二维光学相控阵2包括：入射光栅耦合器21、若干分束器22、若干移相器23和若干出射光栅耦合器24，入射光栅耦合器21、若干分束器22、若干移相器23和若干出射光栅耦合器24沿目标激光光束的光路依次波导连接，其中，
入射光栅耦合器21，用于将目标激光光束进行耦合得到耦合光束；
若干分束器22，用于对耦合光束进行分束得到若干分束光束；
若干移相器23，用于对若干分束光束进行相位调制得到若干调制光束；
若干出射光栅耦合器24，用于将若干调制光束发射到远场以进行相干叠加生成扫描光场。
进一步地，二维光学相控阵2的工作模式包括追踪扫描模式和成像模式。
二维光学相控阵2在追踪扫描模式时，目标激光光束进入二维光学相控阵2后首先经过入射光栅耦合器21进行耦合得到耦合光束，耦合光束经过分束器22分束得到若干分束光束，每束分束光束经过一个移相器，若干移相器23均连接电极，并通过调节电极电压对接收到的分束光束进行相位调制得到调制光束，若干移相器23产生若干调制光束，若干调制光束通过若干出射光栅耦合器24发射到目标3，扫描光场照射到目标3上后，被目标3反射生成扫描光束，面阵探测器4利用扫描光束得到第一光场信息，基于DP-TBD追踪算法，上位机5对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号、并将发射单元控制信号发送给二维光学相控阵2。
入射光栅耦合器21和若干出射光栅耦合器24均为波导光栅耦合器，其波导宽度为微米量级；分束器22为可将一束光束分成多束光束的光学装置，即为波导结构，其波导宽度为微米量级。目标3为移动的物体，移动速度不确定。面阵探测器4的型号例如可以为FPA-640×512InGaAs Imager NEAR INFRARED(0.9μm-1.7μm)IMAGE SENSOR。
进一步地，若干调制光束满足夫琅禾费衍射公式，在空间远场进行相干叠加生成扫描光场。分束光束在特定相位调制后生成的扫描光场在发射天线端产生波前倾斜，在远场反映为光束的偏转，施加不同的相位可以获得不同角度的光束，从而形成扫描效果，二维光学相控阵2的横向扫描角度范围为≤80°，纵向扫描角度范围为≤36°。
二维光学相控阵2对目标激光光束的转化过程可通过以下具体示例进行分析：
目标激光光束经过若干分束器22被分束成Nx×Ny束分束光束，每束分束光束的光场振幅为Axy，经过若干移相器23后各束分束光束附加相移βxy，再通过若干出射光栅耦合器24的阵列发射出，发射后在空间互相干涉得到扫描光场，干涉的表达式为：
Figure BDA0002873249280000091
其中，Axy表示二维光学相控阵2中第x行第y列天线阵元出射光场振幅，表示，
Figure BDA0002873249280000092
表示当前阵元的相位
Figure BDA0002873249280000093
和
Figure BDA0002873249280000094
沿x方向和沿y方向的相邻阵元相位差，K＝2π/λ表示波束矢量，λ表示工作波长，R表示忽略各阵元间距后阵元至目标物体的距离，dx表示x方向和相邻天线阵元中心的间隔，dy表示表示y方向和相邻天线阵元中心的间隔，θx表示x方向出射光偏转角度，θy表示y方向出射光偏转角度，F(θx,θy)表示天线阵元的远场振幅。
进一步地，通过控制若干分束器22和若干移相器23的电路控制Axy和βxy可以实现出射光场在特定方向的相干增强。使各路天线阵元的出射光场振幅Axy为同一常量，再使
Figure BDA0002873249280000101
可实现光束在θx和θy方向的光束偏转。
在实际应用中因制造误差等因素无法精确设置相移，可通过SPGD优化算法进行优化以实现对扫描光束的精确控制。
二维光学相控阵2在成像模式时，二维光学相控阵2接收到面阵探测器4反馈的追踪信号，当追踪信号为已追踪到信号时产生赝热光场，面阵探测器4对接收到的赝热光束进行强度相关成像处理得到目标3的成像信息。其中，扫描光场和赝热光场交替产生以保证扫描光束不会对赝热光束造成干扰。二维光学相控阵2的各阵元的附加随机值相移βxy，可实现具有随机相位分布的光场，多组相移βxy为一周期进行循环，可在远场产生具有随机光强涨落的光场，为强度相关成像所需的赝热光源。二维光学相控阵2产生的赝热光场的范围相对于扫描光场的视场足够大，即各扫描角度都有足够的赝热光源，所以二维光学相控阵2不需要随目标3的移动而移动。
二维光学相控阵2产生的赝热光场中，一组βxy产生的光强随机涨落的光场称为一帧，面阵探测器4需要测量每帧赝热光场经过目标3反射后的光强图像Tr(x,y)(r＝1,2,...N)，其平均值记为<T(x,y)>，则光强随机涨落的交流部分为ΔTr(x,y)＝Tr(x,y)-<T(x,y)>，计算面阵探测器4上每两个像素光强涨落的相关度即可获得目标的空间频谱模值，则目标空间频谱模值γ的表达式为：
Figure BDA0002873249280000102
根据范西泰特-策尼克(Van Cittert-Zernike)定理可知，非相干光源光场的空间相干度γ等于目标光强分布图像T(ξ,η)对应的空间频谱，即：
Figure BDA0002873249280000111
其中，λ表示观测波长，z表示目标平面到观测平面的距离，Δx表示观测基线在探测器x轴上的投影距离，Δy表示观测基线在探测器y轴上的投影距离，φ表示由光程差引起的相位因子。
由上式知在已知目标空间相干度γ的情况下，对相位因子φ进行相位恢复后可通过傅里叶逆变换获得目标的光强分布。
综上所述，本实施例公开了一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，该系统包括激光器1、二维光学相控阵2、目标3、面阵探测器4和上位机5，通过对二维光学相控阵2的若干移相器23的电压进行控制交替产生扫描光场和赝热光场，扫描光场照射到面阵探测器上产生第一光场信息，赝热光场照射到面阵探测器上产生第二光场信息，上位机对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，上位机对第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。当二维光学相控阵2产生扫描光场时，具有直接从一个角度切换到另一个角度的灵活性，且扫描速度快，扫描过程中无机械运动以确保较高的稳定性，在目标运动过程中对其追踪扫描，进而实现快速灵活的追踪探测；当二维光学相控阵2产生赝热光场时，其作为强度相关成像中的赝热光源，结构紧凑，调制速率比空间光调制器高，且相比于旋转的毛玻璃其无机械运动，可得到较高的稳定性，解决了存在相位干扰时成像困难的问题。另外，光学相控阵尺寸小、质量轻，能够有效减小系统的体积和配重。
实施例二
请参见图4和图2，图4是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法的流程图，图2是本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统的工作情景示意图。本发明实施例提供的一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法，包括：
步骤1、通过激光器1发射目标激光光束。
具体地，激光器1发射的目标激光光束的线宽小于或等于10kHz。
步骤2、目标激光光束照射到二维光学相控阵2上产生扫描光场。
进一步地，二维光学相控阵2接收到目标激光光束后，对目标激光光束依次进行分束和相位调节产生扫描光场。
在本实施例中，二维光学相控阵2作为发射单元，包括入射光栅耦合器21、若干分束器22、若干移相器23和若干出射光栅耦合器24，入射光栅耦合器21、若干分束器22、若干移相器23和若干出射光栅耦合器24沿目标激光光束的光路依次波导连接。
二维光学相控阵2的工作模式包括追踪扫描模式和成像模式。
在追踪扫描模式下，目标激光光束进入二维光学相控阵2后首先经过入射光栅耦合器21进行耦合得到耦合光束，耦合光束经过若干分束器22分束得到若干分束光束，每束分束光束经过一个移相器，每个移相器均连接电极，并通过调节电极电压对接收到的分束光束进行相位调制得到调制光束，若干移相器23产生若干调制光束，若干调制光束通过若干出射光栅耦合器24发射到目标3。
在实际应用中，目标激光光束通过若干分束器22分束后得到分束光束，分束光束通过若干移相器23进行相位调制得到需要的调制光束，进而得到所需的扫描光场，因制造误差等因素无法精确设置移相器的相移，二维光学相控阵2在封装前需要经过随机并行梯度下降算法(stochastic parallel gradient descent algorithm，SPGD)进行优化以通过控制若干移相器23的电压实现对扫描光束的精确控制，SPGD算法的流程图如图5所示，图5是本发明实施例提供的一种SPGD算法的流程图。其中循环结束后的u(m+1)就是若干移相器23所需的控制电压。SPGD算法不需要进行精确的相位探测和解调，优化速度快、精度好、控制策略简单且系统结构紧凑。
步骤3、目标3对扫描光场进行反射产生扫描光束。
步骤4、扫描光束照射到面阵探测器4上得到第一光场信息。
步骤5、上位机5对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将发射单元控制信号发送至二维光学相控阵2。
进一步地，步骤5包括：
基于DP-TBD追踪算法，上位机5对第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号。
具体地，上位机5在追踪扫描模式下，利用动态规划的检测前追踪(DP-TBD，TrackBefore Detecting Based on Dynamic Programming)算法得到发射单元控制信号。
上位机5将发射单元控制信号发送到二维光学相控阵2，进而控制移相器的电压变化。发射单元控制信号包括已跟踪到信号和未跟踪到信号。
步骤6、发射单元控制信号为已追踪到信号时，二维光学相控阵2利用发射单元控制信号产生赝热光场。
具体地，发射单元控制信号为已追踪到信号，即表示已经追踪到目标3，二维光学相控阵2产生赝热光场；发射单元控制信号为未追踪到信号，即表示未追踪到目标3，二维光学相控阵2对目标3继续进行追踪。
步骤7、目标3对赝热光场进行反射产生赝热光束。
步骤8、赝热光束照射到面阵探测器4上得到第二光场信息。
步骤9、上位机5对第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
具体地，二维相控阵2可在远场产生具有随机光强涨落的光场，即赝热光场，上位机5对包含目标3信息的赝热光场进行强度相关成像处理得到目标3的成像信息。
进一步地，请参见图6和图7，图6是本发明实施例提供的一种DP-TBD追踪算法的流程图，图7是本发明实施例提供的一种二维光学相控阵产生的具有随机光强涨落的赝热光场示意图。
DP-TBD追踪算法建立的系统模型包括目标模型和测量模型。
目标模型：
假设目标3的观测场景为x-y二维平面，则可设目标第k帧状态变量为：
x(k)＝[x(k) vx(k) y(k) vy(k)]T；
其中，x(k)和y(k)表示目标3在平面上第k帧的位置坐标，vx(k)表示目标3在x方向上的速度，vy(k)表示目标3在y方向上的速度。
若考虑目标3在平面上做匀速直线运动，则目标3的状态转移关系可表示为：
x(k+1)＝F*x(k)+Gkwk；
其中，F表示状态转移矩阵，Gk表示噪声矩阵，wk表示零均值的高斯白噪声。
状态转移矩阵F和噪声矩阵Gk分别满足以下矩阵：
Figure BDA0002873249280000151
其中，T表示雷达扫描帧间时间间隔。
噪声方差为Q，协方差矩阵可表示为：
Figure BDA0002873249280000152
其中，qs为连续运动过程噪声功率谱密度。
量测模型：
DP-TBD追踪算法在每帧扫描时，需要将扫描的观测平面视为栅格化平面，即视观测平面有Nx×Ny个分辨单元，则在第k时刻所记录的量测数据应是一个Nx×Ny的矩阵，此矩阵可表示为：
zk＝{zk(i,j)},i＝1,...,Nx,j＝1,...,Ny；
且其中每个分辨单元上的数据满足下式：
Figure BDA0002873249280000153
上式表示当某单元不存在目标3时量测数据便为零均值的高斯白噪声wk(i,j)，而Ak表示幅度恒定且相位服从[0，2π]内的均匀分布的目标复幅度。
DP-TBD追踪算法的基本原理：
动态规划原理应用于DP-TBD追踪算法中，能够对目标3所有可能的航迹进行搜索，然后在目标3可能的航迹上进行值函数的累加。因此，值函数的选取对于DP-TBD追踪算法最后的检测跟踪性能而言尤为重要。在此选取运动目标在各阶段幅度值的积累值作为值函数，可以得到以下递推关系式：
Figure BDA0002873249280000161
上式表明，第k帧量测数据只与当前帧和k-1帧的信息有关，在k-1帧的量测数据中目标3可能存在的位置得到最大值，然后与当前帧量测数据zi,j(k)进行幅度相加，经过多帧累加后，使目标信号所在区域的幅值远大于背景噪声，从而经过门限判定后检测到目标3，通过回溯得到跟踪轨迹，跟踪轨迹即是目标轨迹信息。
需要说明的是，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，其特征在于，包括：激光器(1)、二维光学相控阵(2)、面阵探测器(4)和上位机(5)，其中，
所述激光器(1)，用于发射目标激光光束；
所述二维光学相控阵(2)，用于接收所述目标激光光束，并对所述目标激光光束依次进行分束和相位调节后发射产生扫描光场，所述扫描光场照射至目标(3)反射产生扫描光束，所述扫描光束照射到所述面阵探测器(4)；
所述面阵探测器(4)，用于接收所述扫描光束，利用所述扫描光束得到第一光场信息；
所述上位机(5)，用于对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将所述发射单元控制信号发送至所述二维光学相控阵(2)；
所述二维光学相控阵(2)，还用于接收所述发射单元控制信号，在所述发射单元控制信号为已追踪到信号时产生赝热光场，所述赝热光场照射至所述目标(3)反射产生赝热光束；
所述面阵探测器(4)，还用于接收所述赝热光束，利用所述赝热光束产生第二光场信息；
所述上位机(5)，还用于对所述第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
2.根据权利要求1所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，其特征在于，所述二维光学相控阵(2)包括：入射光栅耦合器(21)、若干分束器(22)、若干移相器(23)和若干出射光栅耦合器(24)，所述入射光栅耦合器(21)、所述若干分束器(22)、所述若干移相器(23)和所述若干出射光栅耦合器(24)沿所述目标激光光束的光路依次波导连接，其中，
所述入射光栅耦合器(21)，用于将所述目标激光光束进行耦合得到耦合光束；
所述若干分束器(22)，用于对所述耦合光束进行分束得到若干分束光束；
所述若干移相器(23)，用于对所述若干分束光束进行相位调制得到若干调制光束；
所述若干出射光栅耦合器(24)，用于将所述若干调制光束发射到远场以进行相干叠加生成所述扫描光场。
3.根据权利要求1所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，其特征在于，所述目标激光光束的线宽小于或等于10kHz。
4.根据权利要求1所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，其特征在于，所述二维光学相控阵(2)的工作模式包括追踪扫描模式和成像模式。
5.一种基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法，用于实现权利要求1-4任一项所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像系统，其特征在于，包括：
通过激光器(1)发射目标激光光束；
所述目标激光光束照射到二维光学相控阵(2)上产生扫描光场；
目标(3)对所述扫描光场进行反射产生扫描光束；
所述扫描光束照射到面阵探测器(4)上得到第一光场信息；
所述上位机(5)对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，并将所述发射单元控制信号发送至所述二维光学相控阵(2)；
所述发射单元控制信号为已追踪到信号时，所述二维光学相控阵(2)利用所述发射单元控制信号产生赝热光场；
所述目标(3)对所述赝热光场进行反射产生赝热光束；
赝热光束照射到所述面阵探测器(4)上得到第二光场信息；
所述上位机(5)对所述第二光场信息进行强度相关成像处理得到目标成像信息。
6.根据权利要求5所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法，其特征在于，所述目标激光光束照射到二维光学相控阵(2)上产生扫描光场，包括：
所述二维光学相控阵(2)接收到所述目标激光光束后，对所述目标激光光束依次进行分束和相位调节产生扫描光场。
7.根据权利要求5所述的基于二维光学相控阵的抗干扰探测成像方法，其特征在于，所述上位机(5)对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，包括：
基于DP-TBD追踪算法，所述上位机(5)对所述第一光场信息进行追踪算法处理得到发射单元控制信号，所述DP-TBD追踪算法为基于动态规划的检测前追踪算法。
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