[发明专利]基于激光脉冲后向散射的水中目标尾迹探测系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光脉冲后向散射的水中目标尾迹探测系统，包括：

激光脉冲发射装置，用于向水中发射线偏振激光脉冲；

后向散射信号检测装置，与激光脉冲发射装置平行放置，用于探测水中激光脉冲的后向散射信号，并将后向散射信号传输给信号处理装置；

信号处理装置，连接在后向散射信号检测装置的后侧，对接收到的后向散射信号进行实时处理，将处理结果与通过实验确定的目标尾迹判断标准相比较，判断目标尾迹是否存在，并将此判断结果传输给后续部件。

2.根据权利要求1所述的水中目标尾迹探测系统，其特征在于激光脉冲发射装置由激光器和起偏器组成，激光器发射单一方向的激光脉冲，起偏器紧贴激光器出射口，将出射激光脉冲变为线偏振激光脉冲。

3.根据权利要求1所述的水中目标尾迹探测系统，其特征在于后向散射信号检测装置由检偏器和光电探测器组成，检偏器对激光脉冲后向散射光进行偏振滤除，光电探测器紧贴检偏器，将后向散射光信号转换为电压信号。

4.根据权利要求1所述的水中目标尾迹探测系统，其中所述的通过实验确定的目标尾迹判断标准，是通过实验得出的激光脉冲后向散射信号的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数阈值。

5.根据权利要求1所述的水中目标尾迹探测系统，其特征在于信号处理装置包括：CPLD时序产生器和DSP处理器，CPLD时序产生器产生激光器、光电探测器和DSP处理器所需的时钟信号，DSP处理器实时处理激光脉冲后向散射信号，得到激光脉冲后向散射信号脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值的偏差绝对值，并通过将这些特征参数统计平均值的偏差绝对值与通过实验确定的目标尾迹判断标准相比较，判断水中目标尾迹的存在与否。

6.根据权利要求5所述的信号处理装置，其中所述的激光脉冲后向散射信号脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状特征参数的统计平均值的偏差绝对值，是以实验确定的静水环境下的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值为基准进行计算的。

7.一种基于激光脉冲后向散射的水中目标尾迹探测方法，包括：

(1)在实验室环境中，将检偏器检偏方向与起偏器起偏方向置于垂直状态，用光电探测器分别采集激光器发出的激光脉冲在静水、水中有气泡和水中有紊流时的后向散射信号；

(2)对采集到的后向散射信号进行实时处理，分别得到静水、水中有气泡、水中有紊流时激光脉冲后向散射信号的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值，并存储静水时这些特征参数的统计平均值；

(3)以静水时的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值为基准，分别计算水中有气泡和水中有紊流时的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值相对于基准的偏差绝对值；

(4)分别比较水中有气泡和水中有紊流时的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值的偏差绝对值大小，并分别将其中较小的偏差绝对值作为脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数阈值，并将这些特征参数阈值作为判断目标尾迹是否存在的判断标准；

(5)在实际水域中，将检偏器检偏方向与起偏器起偏方向置于垂直状态，用光电探测器采集实际水域中的激光脉冲后向散射信号；

(6)对采集到的后向散射信号进行实时处理，得到实际水域中激光脉冲后向散射信号的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值；

(7)计算实际水域中的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值相对于基准的偏差绝对值；

(8)根据偏差绝对值判定目标尾迹是否存在：若激光脉冲后向散射信号的脉冲前沿位置、脉冲宽度、脉冲峰值、脉冲面积和脉冲形状的特征参数统计平均值的偏差绝对值，都大于实验得到的这些特征参数各自对应的特征参数阈值，则目标尾迹存在，否则目标尾迹不存在。