[发明专利]基于激光光斑漂移的水中动态目标尾迹探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光光斑漂移的水中动态目标尾迹探测方法，包括如下步骤：

(1)在实验室环境中，用CCD分别采集激光器发出的光在静水、水中有气泡、水中有紊流和水中同时存在气泡与紊流的不同情况下传输后的光斑；

(2)信号处理器接收CCD输出的光斑空间灰度分布，并将光斑空间灰度分布的最大值坐标确定为当前时刻光斑中心位置；以每一时刻与上一时刻的光斑中心位置之差，作为当前时刻光斑中心位置的漂移量；

(3)重复步骤(1)～(2)，根据在静水情况下连续多次测量光斑中心位置的漂移量，得到光斑中心位置漂移量的概率密度分布，确定该概率密度分布的置信区间，并将该置信区间的置信上限确定为目标尾迹存在的判断标准；

(4)重复步骤(1)～(2)，根据在静水、水中有气泡、水中有紊流或者水中同时有气泡和与紊流的情况下多次测量得到的光斑中心位置漂移量，计算光斑中心位置漂移量的总体方差，依据总体方差给出目标尾迹特征的判断范围，即将静水情况下得到的光斑中心位置漂移量的总体方差确定为目标尾迹特征的判断范围的下限，将水中有紊流情况下得到的光斑中心位置漂移量的总体方差确定为目标尾迹特征的判断范围的上限；

(5)将测量系统置于实际水域中，用CCD采集激光器发出的光在实际水域中传输后的光斑，所述测量系统包括激光器、CCD器件和信号处理器，CCD器件与信号处理器电连接，安放在激光器的光束传播方向；该激光器用于在水中产生单一方向的高斯光束；该CCD器件，用于采集高斯光束的光斑形状，并通过图像采集卡转换成空间灰度分布，输入给信号处理器；

(6)信号处理器在实际水域接收CCD输出的光斑空间灰度分布，并对该光斑空间灰度分布进行实时处理，得出实际水域中若干次实时测量的光斑漂移量的样本均值和样本方差：

(6a)将该光斑空间灰度分布的最大值坐标确定为当前时刻光斑中心位置；

(6b)将每一时刻与上一时刻的光斑中心位置之差，作为实际水域中当前时刻光斑中心位置的漂移量；

(6c)统计实际水域中每一时刻光斑中心位置漂移量，将每10次连续测量的结果分为一组，按照样本均值和样本方差公式计算每一组光斑漂移量的样本均值和样本方差；

(7)将实际水域中若干次实时测量的光斑漂移量的样本均值与实验室得到的目标尾迹存在与否的判断标准进行比较，如果样本均值大于判断标准，则判定目标尾迹存在，否则判定目标尾迹不存在；

(8)将实际水域中若干次实时测量的光斑漂移量的样本方差与实验室得到的目标尾迹特征的判断范围进行比较，如果样本方差在判断范围内，则判定目标尾迹的特征为紊流；如果样本方差大于判断范围，则判定目标尾迹的特征为气泡或气泡和紊流同时存在。