CN117406238B - 一种微波光子双模式成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种微波光子双模式成像系统，用于监测高速列车周边环境的图像，系统包括：微波光子信号共生增强模块，用于基于种子光源生成高能激光和微波信号，将两者分别传输至激光调整模块和感知决策模块；激光调整模块，用于对高能激光进行预处理，并将预处理后的高能激光通过可调扩束镜镜台发出高能激光光束；感知决策模块，用于对微波信号进行预处理并通过收发一体化天线发出并接收回传的微波信号；成像处理模块，通过接收高速列车周边环境反射的高能激光采集信号和收发一体化天线接收到的周边环境反射的微波接收信号，对两种信号进行处理，得到激光和微波成像。上述方法实现复杂环境下列车前向激光及侧向微波探测成像。
Description
技术领域
本发明涉及微波光子成像技术领域，尤其涉及一种微波光子双模式成像系统。
背景技术
近年来，由于高铁沿线气候差异大、周界防护措施有限等原因，边坡形变、堑坡落石、周界入侵等突发事故时有发生。为加强高铁运营安全防控，实时监测高铁周边环境变化，视频监控、激光雷达、微波阵列等手段广泛应用于高铁的实际运营中。然而，现有的视频监控仅适用于无遮挡环境下的图像信息采集，无法在非视距场景发挥其作用；现有激光雷达受限于功率问题无法实现远距离成像导致布设密度大，成本高，维护难的问题；微波雷达受电子瓶颈限制，难以产生和处理大带宽和高频微波信号，导致雷达距离分辨率有限，并且在高速铁路领域的研究较少，成像系统架构搭建也尚未成熟。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种微波光子双模式成像系统，其解决了现有的微波探测信号带宽受限以及激光信号功率难以提升的瓶颈技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种微波光子双模式成像系统，用于监测高速列车周边环境的图像，系统包括：微波光子信号共生增强模块、激光调整模块、感知决策模块和成像处理模块；
所述微波光子信号共生增强模块，用于基于种子光源生成高能激光和微波信号，将高能激光和微波信号分别传输至激光调整模块和感知决策模块；
所述激光调整模块，用于对高能激光进行预处理，并将预处理后的高能激光通过可调扩束镜镜台发出高能激光光束；
所述感知决策模块，用于对微波信号进行预处理并通过收发一体化天线发出并接收回传的微波信号；
所述成像处理模块，通过接收高速列车周边环境反射的高能激光采集信号，和感知决策模块中收发一体化天线接收到的高速列车周边环境反射的微波接收信号，对高能激光采集信号和微波接收信号进行处理，得到前向激光成像和侧向微波成像。
可选地，所述微波光子信号共生增强模块包括：上位机、声光频移器、第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器、第一光电二极管、第二光电二极管、第一光耦合器、第二光耦合器、电耦合器、光功率放大器；
所述上位机控制种子光源产生指定频率的高能激光，并将高能激光传输至声光频移器；或产生指定频率及带宽的种子波形并传输至电耦合器；
所述声光频移器，用于对高能激光进行激光频移调制并控制输出高能激光的频移量，得到频移调制后的高能激光；
所述第一马赫曾德尔调制器，用于对指定频率及带宽的种子波形进行光电调制，完成种子光源在光域上频移，得到与种子波形带宽相同的第一微波光子信号；或用于对指定带宽的微波信号在光域上的频移，得到指定频率及带宽的第一微波光子信号；
所述第一光耦合器，用于将频移调制后的高能激光与第一微波光子信号进行耦合生成指定频率分量及指定带宽的第二微波光子信号；
所述第一光电二极管，用于将第二微波光子信号上的各频率分量进行差频处理，转化为指定带宽的微波信号；
所述电耦合器，用于将指定带宽的微波信号和指定频率及带宽的种子波形传输至第一马赫曾德尔调制器；
所述第二光耦合器，用于对第二微波光子信号进行功率分配，并将第二微波光子信号分别传输至第二马赫曾德尔调制器和光功率放大器；
所述光功率放大器，用于对第二微波光子信号进行功率放大，得到指定频率的高能激光，并将指定频率的高能激光作为激光调整模块预处理的高能激光；
所述第二马赫曾德尔调制器，用于对指定带宽的微波信号与第二微波光子信号进行光电调制，生成指定带宽的第三微波光子信号；
所述第二光电二极管，用于对指定带宽的第三微波光子进行差频处理，并转化为指定通信及指定带宽的微波信号，将指定通信及指定带宽的微波信号作为感知决策模块预处理的微波信号。
可选地，所述激光调整模块包括：高能激光输出单元、激光光路切换单元、可调扩束镜镜台；
所述高能激光输出单元，用于通过光纤放大器对高能激光提高激光功率，并传输至激光光路切换单元；
所述激光光路切换单元，用于对提高激光功率的高能激光进行n*n光路切换并输出至可调扩束镜镜台；
所述可调扩束镜镜台，用于通过调整目镜焦距fobjective及物镜焦距fimage将n*n光路切换的高能激光在扩束镜的指定距离L中形成大小恒定的高能激光光斑，以作为激光调整模块发出的高能激光光束；
其中，其中n为大于等于2的正整数。
可选地，所述激光光路切换单元包括：1*(30*30)～1*(64*64)路机械光开关、MESH；
所述MESH，用于将提高激光功率的激光送入1*(30*30)～1*(64*64)路激光光纤中，所述1*(30*30)～1*(64*64)路机械光开关基于输入的激光完成1*(30*30)～1*(64*64)路激光切换并输出至可调扩束镜镜台。
可选地，所述系统还包括：随动决策模块；
所述随动决策模块，用于根据所述成像处理模块中采集的高能激光采集信号和感知决策模块中获取的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息实时调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；所述历史激光成像信息为成像处理模块基于历史高能激光采集信号进行处理得到的。
可选地，所述感知决策模块包括：
可变波段微波收发单元、环境感知单元、频段决策单元、收发一体化天线；
所述可变波段微波收发单元，用于对微波信号进行预处理生成微波发射信号并传输至收发一体化天线；或用于对列车侧向环境反射的信号通过收发一体化天线接收，并对接收的微波信号去啁啾处理得到微波接收基带信号传输至成像处理模块；
所述环境感知单元，用于获取实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息和/或历史微波成像信息，将环境信息、列车行驶信息和/或历史激光成像信息传输至随动决策模块，并将环境信息、列车行驶信息和/或历史微波成像信息传输至频段决策单元；
所述频段决策单元，用于根据实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史微波成像信息，决策列车侧向微波探测成像距离，并调整微波波段及微波输出功率；
所述收发一体化天线，用于发射预处理的微波发射信号；或将回传的微波信号传输至可变波段微波收发单元进行预处理，并由可变波段微波单元发送至成像处理模块。
可选地，所述环境感知单元包括：传感采集子单元和线路信息子单元；
所述传感采集子单元，用于获取实时的列车环境信息；
所述线路信息子单元，用于获取列车行驶线路信息、定位信息。
可选地，所述随动决策模块包括：随动云台和距离决策单元；
所述随动云台，用于调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；
所述距离决策单元，用于根据实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息，决策列车前向激光探测成像距离，向随动云台发出调整指令，以使随动云台根据调整指令调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；
其中，所述随动云台为支撑所述可调扩束镜镜台的支撑结构。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种微波光子双模式成像系统，由于利用频段决策单元对输出微波的波段及功率进行调整并利用多合一天线完成微波信号收发及微波成像，以及借助激光光路切换单元与随动决策单元调整扩束镜焦点及随动云台方向和角度、采用激光采集单元完成激光成像的方法，相对于现有技术而言，其可以解决现有微波探测信号带宽受限以及激光信号功率难以提升的瓶颈的技术问题，实现了复杂多变环境下的列车前向激光探测及侧向微波探测及前向激光探测。
附图说明
图1为本发明的一种微波光子双模式成像系统结构图；
图2为本发明的微波信号和高能激光光束生成示意图；
图3为本发明的光纤传输示意图；
图4为本发明的随动决策单元及可调扩束镜镜台示意图；
图5为本发明的可变波段微波收发单元的示意图；
图6为本发明的环境感知单元与频段决策单元传输的示意图；
图7为本发明的远距离跨频域微波-光子双模式成像系统工作流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的一种微波光子双模式成像系统，本发明利用频段决策单元对输出微波的波段及功率进行调整并利用收发一体化天线完成微波信号收发及微波成像，以及借助激光光路切换单元与随动决策单元调整扩束镜焦点、采用激光采集单元完成激光成像的方法，解决了现有微波探测信号带宽受限以及激光信号功率难以提升的瓶颈的问题，实现了复杂多变环境下的列车侧向微波探测及前向激光探测。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种微波光子双模式成像系统，其用于监测高速列车周边环境的图像，系统包括：微波光子信号共生增强模块、激光调整模块、感知决策模块和成像处理模块；
所述微波光子信号共生增强模块，用于基于种子光源生成高能激光和微波信号，将高能激光和微波信号分别传输至激光调整模块和感知决策模块；
具体地，本实施例中微波光子信号共生增强模块包括上位机、声光频移器、第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器、第一光电二极管、第二光电二极管、第一光耦合器、第二光耦合器、电耦合器、光功率放大器；
举例来说，微波光子信号共生增强模块使用种子光源作为激光雷达和微波光子雷达的光源，使用种子波形作为微波源，并通过上位机控制射频驱动信号的频率，从而控制声光频移器的频移。
其中，上位机用于控制种子光源产生指定频率的高能激光，将高能激光传输至声光频移器，其中指定频率可以为1550nm。
而声光频移器在频率可变的射频信号驱动下实现与射频驱动频率相同的输出激光频移，用于对高能激光进行激光频移调制并控制输出高能激光的频移量。
指定频率及指定带宽的种子波形与种子光源通过第一马赫曾德尔调制器进行调制，得到与种子波形带宽相同的第一微波光子信号。
频移后的高能激光可以通过第一光耦合器与指定种子波形频率及带宽的第一微波光子信号进行耦合，生成指定频率及宽带的第二微波光子信号；
接着生成的第二微波光子信号经过第一光电二极管转换为指定频率及指定带宽的微波信号，将其输入第一马赫曾德尔调制器实现指定频率及带宽微波信号在光域上的调制，生成频率更高的第一微波光子信号；
从而将第一微波光子信号传送至第一光耦合器再次与经过声光频移器频移控制生成的高能激光进行耦合，生成更高频率的第二微波光子信号，第二微波光子信号经过第二光耦合器及光功率放大器实现功率分配及放大，生成指定频率的激光信号，并将指定频率的激光信号作为激光调整模块预处理的高能激光；
第二微波光子信号与指定通信的微波信号通过第二马赫曾德尔调制器转换为指定通信及带宽的第三微波光子信号，第三微波光子信号经过第二光电二极管转换为指定通信及带宽的微波信号，并将指定通信及带宽的微波信号作为感知决策模块预处理的微波信号，如图2所示。
所述激光调整模块，用于对高能激光进行预处理，并将预处理后的高能激光通过可调扩束镜镜台发出高能激光光束；
具体地，本实施例中激光调整模块包括：高能激光输出单元、激光光路切换单元、可调扩束镜镜台；
其中，高能激光输出单元将接收到的高能激光通过光纤放大器提高激光功率，并送入激光光路切换单元中对提高激光功率的激光进行n*n光路切换,其中n为大于等于2的正整数，n的取值由后续激光成像使用的矩阵APD采集阵列决定；
在激光光路切换单元中可完成高能激光的1*30*30～1*64*64路激光光纤输出；
其中，激光光路切换单元由1*(n*n)机械光开关切换高能激光选择的光纤路径和传输方向，并同意所述MESH将高能激光送入1*(30*30)～1*(64*64)路激光光纤中完成1*(30*30)～1*(64*64)路激光光纤输出，如图3所示。
举例来说，机械式光开关或MESH的作用就是切换选择的光纤路径，其能够改变高能激光的传输方向；
通过MESH将提高激光功率的激光送入1*(30*30)～1*(64*64)路激光光纤中，并由1*(30*30)～1*(64*64)路机械光开关基于输入的激光完成1*(30*30)～1*(64*64)路激光切换并输出至可调扩束镜镜台。
这时的可调扩束镜镜台可以依据随动决策模块传输的焦距调整信息，负责通过调整目镜焦距fobjective及物镜焦距fimage将n*n光路切换的高能激光在扩束镜指定距离L中形成大小恒定的光斑，从而满足距离可调的激光成像需求，其中，随动决策模块及可调扩束镜镜台如图4所示；
以伽利略扩束镜为例，输出激光光束直径Dout与扩束镜目镜焦距fobjective、物镜焦距fimage存在如下关系：
其中，MP表示可调扩束镜放大倍数，Din输入激光扩束镜的光束直径，L为激光成像距离，θin为输入激光光束发散角度。
所述感知决策模块，用于对微波信号进行预处理并通过收发一体化天线发出并接收回传的微波信号；
具体的，本实施例中感知决策模块包括：可变波段微波收发单元、环境感知单元、频段决策单元、收发一体化天线；
其中，可变波段微波收发单元负责将微波光子共生增强模块产生的微波信号进行多级功率放大、带通滤波操作，产生超宽带、高功率、低杂散的微波发射信号并送入收发一体化天线完成信号发射；或用于对列车侧向环境反射的信号通过收发一体化天线接收，并对接收的微波信号去啁啾处理得到微波接收基带信号传输至成像处理模块，如图5所示。
这时，环境感知单元将传感采集子单元和线路信息子单元实时获取的环境信息和列车行驶信息进行整合，并将环境信息、列车行驶信息和历史激光成像信息传输至随动决策模块，将环境信息、列车行驶信息及历史微波成像信息传输至频段决策单元。
举例来说，传感采集子单元依托边缘采集获取列车周边包括边坡形变风险、洪水侵扰风险、雨量、雪量等采集数据及沿线路段天气、植被、温度等环境信息，线路信息子单元主要提供列车行驶线路、定位信息。
频段决策单元依据环境感知单元提供的实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史微波成像信息及侧向探测距离自适应策略，调整微波波段及微波输出功率，如图6所示。
举例来说，当产生更远距离微波成像需求时，系统通过提高微波频率或提高微波输出功率的手段实现。提高微波频率，信号穿透能力增强，能够穿透轨旁植被，极大程度上减少枝叶、树木遮挡造成的信息丢失，精确获取轨旁远距离成像场景。提高微波输出功率，信号有效传输距离增加，从而提高系统侧向探测距离。
侧向探测使用基于模拟退火算法的三支决策方法对场景的探测距离进行决策，使用成像分辨率成本、气象因素衰减成本、植被衰减成本及决策成本共同构成的总成本作为退火算法的约束条件，以最小化总成本为目标，给出三支决策的阈值α和β，并根据场景i对应的评价得分Wi进行场景探测距离决策。决策规则为当评价得分不小于α时，判定为远距离探测；当评价得分小于α，大于β时，谈定为犹豫探测，雷达将交替进行近距离及远距离探测；当评价得分不小于α时，判定为远距离探测；当评价得分小于β时，判定为近距离探测。
由于雨、雪、雾、霜等天气均会给微波信号在大气中的传播带来不同程度的损耗，侧向探测距离自适应策略依据当前列车所处地势及灾害风险等级等信息给出系统在不同气象条件下侧向微波探测距离最优解，并结合传感采集子单元采集的环境数据集合x＝(x1,x2,…,xn)及线路信息子单元提供的行驶线路、定位信息集合y＝(y1,y2,…,ym),计算信号自适应衰减函数F(x,y,f)及实际探测距离Rmax，根据节能降耗原则对微波雷达波段f及功率Pt进行调整。其中，F(x,y,f)＝a·g(x,f)+b·h(x,y,f)+c。a,b,c为常数，g(x,f)为沿途植被对信号传输造成的衰减指数，h(x,y,f)为灾害风险等级及周边地势影响下的距离衰减指数。
函数g(x,f)及h(x,y,f)计算方式如下：
g(x,f)＝A·fB(x)·lg(C)-4·(p(x)/100)+0.4；
h(x,y,f)＝∑w(x,y)T·level(x)；
其中，A,C为植被损耗经验参数，B(x),p(x)由植被类型决定，w(x,y)为复杂地形及灾害影响下的各灾害损耗权重，level(x)为对应的灾害风险等级。
探测距离计算公式如下所示：
其中，Pt表示微波信号发射功率，Gt表示天线增益，λ表示微波信号波长，σ表示雷达散射截面，Simin表示最小可检测信号功率，D表示波导传输损耗、天线波束形状损耗等固定损耗，为大于1的正分贝数，F(x,y,f)表示信号波段、气象条件及对应风险等级对信号传播影响导致的单程传播衰减，为不同气象风险等级及对应波段衰减因子的加权和，F(x,y,f)·Rmax为负分贝数；
此时的收发一体化天线接收回传的微波信号，通过带通滤波滤除噪声后，将去噪的微波信号及原始微波信号共同输入马赫曾德尔调制器中，合理控制调制器偏置点并将信号依次通过光电探测及低通滤波后生成去啁啾的基带微波信号，将基带微波信号送入成像处理模块。其中，滤波器及功率放大器均可调节，由环境感知单元和频段决策单元控制。
所述成像处理模块，通过接收高速列车周边环境反射的高能激光采集信号，和感知决策模块中收发一体化天线接收到的高速列车周边环境反射的微波接收信号，对高能激光采集信号和微波接收信号进行处理，得到前向激光成像和侧向微波成像；
具体地，本实施例中成像处理模块将高速列车反射的高能激光采集信号进行时钟鉴别、图像拼接融合操作，整合处理生成并存储的APD阵列成像即可实现列车前向激光模式成像。
此外，通过上述的可变波段微波收发单元可获得基带微波信号，对基带微波信号进行AD采集和包括压缩采样、距离徙动矫正、运动补偿在内的成像处理后生成及存储列车侧向微波模式图像，整体如图7所示。
本实施例中提到的微波光子双模式成像系统，实现了复杂多变环境下的列车侧向微波探测及前向激光探测。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料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、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种微波光子双模式成像系统，其特征在于，用于监测高速列车周边环境的图像，系统包括：微波光子信号共生增强模块、激光调整模块、感知决策模块和成像处理模块；
所述微波光子信号共生增强模块，用于基于种子光源生成高能激光和微波信号，将高能激光和微波信号分别传输至激光调整模块和感知决策模块；
所述激光调整模块，用于对高能激光进行预处理，并将预处理后的高能激光通过可调扩束镜镜台发出高能激光光束；
所述感知决策模块，用于对微波信号进行预处理并通过收发一体化天线发出并接收回传的微波信号；
所述成像处理模块，通过接收高速列车周边环境反射的高能激光采集信号，和感知决策模块中收发一体化天线接收到的高速列车周边环境反射的微波接收信号，对高能激光采集信号和微波接收信号进行处理，得到前向激光成像和侧向微波成像；
所述微波光子信号共生增强模块包括：上位机、声光频移器、第一马赫曾德尔调制器、第二马赫曾德尔调制器、第一光电二极管、第二光电二极管、第一光耦合器、第二光耦合器、电耦合器、光功率放大器；
所述上位机控制种子光源产生指定频率的高能激光，并将高能激光传输至声光频移器；或产生指定频率及带宽的种子波形并传输至电耦合器；
所述声光频移器，用于对高能激光进行激光频移调制并控制输出高能激光的频移量，得到频移调制后的高能激光；
所述第一马赫曾德尔调制器，用于对指定频率及带宽的种子波形进行光电调制，完成种子光源在光域上频移，得到与种子波形带宽相同的第一微波光子信号；或用于对指定带宽的微波信号在光域上的频移，得到指定频率及带宽的第一微波光子信号；
所述第一光耦合器，用于将频移调制后的高能激光与第一微波光子信号进行耦合生成指定频率分量及指定带宽的第二微波光子信号；
所述第一光电二极管，用于将第二微波光子信号上的各频率分量进行差频处理，转化为指定带宽的微波信号；
所述电耦合器，用于将指定带宽的微波信号和指定频率及带宽的种子波形传输至第一马赫曾德尔调制器；
所述第二光耦合器，用于对第二微波光子信号进行功率分配，并将第二微波光子信号分别传输至第二马赫曾德尔调制器和光功率放大器；
所述光功率放大器，用于对第二微波光子信号进行功率放大，得到指定频率的高能激光，并将指定频率的高能激光作为激光调整模块预处理的高能激光；
所述第二马赫曾德尔调制器，用于对指定通信的微波信号与第二微波光子信号进行光电调制，生成指定带宽的第三微波光子信号；
所述第二光电二极管，用于对指定带宽的第三微波光子进行差频处理，并转化为指定通信及指定带宽的微波信号，将指定通信及指定带宽的微波信号作为感知决策模块预处理的微波信号。
2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述激光调整模块包括：高能激光输出单元、激光光路切换单元、可调扩束镜镜台；
所述高能激光输出单元，用于通过光纤放大器对高能激光提高激光功率，并传输至激光光路切换单元；
所述激光光路切换单元，用于对提高激光功率的高能激光进行n*n光路切换并输出至可调扩束镜镜台；
所述可调扩束镜镜台，用于通过调整目镜焦距fobjective及物镜焦距fimage将n*n光路切换的高能激光在扩束镜的指定距离L中形成大小恒定的高能激光光斑，以作为激光调整模块发出的高能激光光束；
其中，其中n为大于等于2的正整数。
3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述激光光路切换单元包括：1*(30*30)～1*(64*64)路机械光开关、MESH；
所述MESH，用于将提高激光功率的激光送入1*(30*30)～1*(64*64)路激光光纤中，所述1*(30*30)～1*(64*64)路机械光开关基于输入的激光完成1*(30*30)～1*(64*64)路激光切换并输出至可调扩束镜镜台。
4.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：随动决策模块；
所述随动决策模块，用于根据所述成像处理模块中采集的高能激光采集信号和感知决策模块中获取的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息实时调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；所述历史激光成像信息为成像处理模块基于历史高能激光采集信号进行处理得到的。
5.如权利要求4所述系统，其特征在于，所述感知决策模块包括：可变波段微波收发单元、环境感知单元、频段决策单元、收发一体化天线；
所述可变波段微波收发单元，用于对微波信号进行预处理生成微波发射信号并传输至收发一体化天线；或用于对列车侧向环境反射的信号通过收发一体化天线接收，并对接收的微波信号去啁啾处理得到微波接收基带信号传输至成像处理模块；
所述环境感知单元，用于获取实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息和/或历史微波成像信息，将环境信息、列车行驶信息和/或历史激光成像信息传输至随动决策模块，并将环境信息、列车行驶信息和/或历史微波成像信息传输至频段决策单元；
所述频段决策单元，用于根据实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史微波成像信息，决策列车侧向微波探测成像距离，并调整微波波段及微波输出功率；
所述收发一体化天线，用于发射预处理的微波发射信号；或将回传的微波信号传输至可变波段微波收发单元进行预处理，并由可变波段微波收发单元发送至成像处理模块。
6.如权利要求5所述系统，其特征在于，所述环境感知单元包括：传感采集子单元和线路信息子单元；
所述传感采集子单元，用于获取实时的列车环境信息；
所述线路信息子单元，用于获取列车行驶线路信息、定位信息。
7.如权利要求4所述系统，其特征在于，所述随动决策模块包括：随动云台和距离决策单元；
所述随动云台，用于调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；
所述距离决策单元，用于根据实时的环境信息、列车行驶信息和/或相邻的历史激光成像信息，决策列车前向激光探测成像距离，向随动云台发出调整指令，以使随动云台根据调整指令调整可调扩束镜镜台所属激光光束的方向和角度；
其中，所述随动云台为支撑所述可调扩束镜镜台的支撑结构。
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