[发明专利]一种红外与激光复合探测系统

说明书

技术领域：

本发明涉及空间点目标探测和定位技术，具体涉及一种红外激光复合探测系统，可应用于末端制导和空间目标探测。

背景技术：

传统的大面阵红外焦平面探测非合作目标，具有高灵敏度、高二维空间分辨率以及配后二维转台后的大动态范围特点，能在复杂环境下实现对目标的自主搜索和跟踪，且具有较强的抗电磁干扰能力。但红外成像仅能获取目标的二维信息，无法获取目标的精确距离和速度信息。将红外被动成像和激光主动探测结合，构成红外/激光双模复合探测，得到目标的角度-角度-距离的三维信息，并且可以配合高速信息处理系统，数据融合提取目标速度和轨迹信息。

采用红外成像/激光主动探测复合制导技术可以发挥两者的优势弥补各自的不足，首先利用红外成像在较大的视场中快速探测定位目标，然后利用激光主动探测获取疑似目标高分辨率的强度像和距离像，实现真假目标的识别。并可以根据获得多传感器数据融合，给予总体以最大的信息保障，做出决策。

发明内容：

本专利的目的是提供一种应用于末端制导和空间目标探测的新型跟瞄复合探测系统，采用红外被动探测目标方位精确指引激光指向，采用单光子计数技术探测目标距离和速度。本专利有利于提高总体对目标的探测识别和跟踪能力，给予总体充分的信息保障。

本系统结构如附图1所示，包括：粗跟踪机构1、光学望远镜2、快速偏转镜3、激光发射器4、分光组件5、光电倍增管6、光学准直组件7、红外相机8、激光反射镜9、光学聚焦组件10。

所述的粗跟踪机构1是由角位移转台（俯仰±15°，步进精度200urad）和旋转台（360°，步进精度250urad）组合结构；所述的光学望远镜2是反射式通光望远系统；所述的快速偏转镜3是压电陶瓷驱动的快速偏转镜，选用PI公司的S334型号的压电快速偏转镜；所述的激光发射器4是波长为532nm，线宽为0.5nm的脉冲激光器，发散角为0.2mrad，能量大于3uJ；所述的分光组件5通过红外波段，反射可见光波段的光学组件；所述的光电倍增管6是单光子量级的单元探测器，选用滨松公司的10682型单光子计数型模块；所述的光学准直组件7是把激光回波准直到光电倍增管光敏面的光学组件；所述的红外相机8是红外面阵相机，红外焦平面选择sofradir公司的640*512中波制冷型探测器，图像帧频设为50Hz；所述的激光反射镜9是可见光全反射镜；所述的光学聚焦组件10是把红外波段光聚焦到红外焦平面的光学组件；

所述的快速偏转镜3、激光发射器4、分光组件5、光电倍增管6、光学准直组件7、红外相机8、激光反射镜9、光学聚焦组件10均固定在光学望远镜2上，并随着粗跟踪机构1转动；红外相机8和光电倍增管6共用光学望远镜2；快速偏转镜3和激光反射镜9组合固定在激光发射器4前方，快速偏转镜3的零位指向和光学望远镜2光轴平行；

所述的激光发射器4发射激光通过激光反射镜9反射到快速偏转镜3，指向红外目标；目标反射激光回波，通过光学望远镜2后，由分光组件5反射到光学准直组件7准直后到达光电倍增管6的光敏面，探测激光回波信号；目标的红外波段光谱通过光学望远镜2后，由分光组件5透射，通过光学聚焦组件10聚焦到红外相机8的探测器焦平面成像。

系统的工作原理如下：

粗跟踪机构1和红外相机8闭合搜索红外目标，保证目标在望远镜视场范围内，快速偏转镜3调整激光发射器4快速精确指向，脉冲激光精确瞄准目标，光电倍增管6探测光子信号，通过激光主波信号和光子回波信号处理，提取目标距离。

粗跟踪机构按设定扫描方式大范围搜索目标，发现目标后停止搜索模式，按照粗跟踪的低频调整保持目标在红外视场内，识别目标质心二维方位驱动快速偏转镜转动，是激光准确指向目标。光电倍增管接收激光单光子信号，通过对主波和回波信号相关处理，计算目标真实的实时距离信息，最终达到目标的方位和距离信息测量。

完整的系统处理控制框图如附图3所示。

本专利有如下有益效果：

通过红外被动成像识别目标方位，结合主动激光高精度距离测量，有效获取目标方位和距离信息，形成对目标高精度的角度-角度-距离测量，极大地丰富了目标的探测信息，可广泛的应用在目标深空探测和末端制导领域。

附图说明：

图1是本专利的红外与激光复合探测系统结构图；

图中：1.粗跟踪机构；    2.光学望远镜；  3.快速偏转镜；

      4.激光发射器；    5.分光组件；    6.光电倍增管；