[发明专利]一种水下高重频脉冲激光全选通成像雷达

说明书

技术领域

本发明涉及水下光电成像领域，尤其涉及一种水下高重频激光的全选通成像雷达。

背景技术

采用辅助光源对水下目标进行照明的主动水下光电成像技术不论是在军用还是民用领域都有着重要的应用价值。连续光成像系统结构简单，成本低廉，能够获取所有探测距离的信息。但容易受到水体后向散射光噪声的影响，特别是光源和相机距离较近时，这种影响将非常严重。激光技术的发展为水下目标成像开辟了一条新途径——水下激光成像技术，该技术具有成像分辨率高、调制解调性能好、作用距离远等优点。为了改善连续光成像系统容易收水体散射噪声大、探测距离短的缺点，文献“距离选通激光水下成像系统的门控信号对图像质量的影响”(孙健，张晓晖，葛卫龙，周亚民.光学学报，2009年，第29卷，第8期，页码2185-2190)公开了一种水下距离选通成像门控技术，该技术采用时间标记的方法将目标反射的激光回波从传输介质的后向散射光噪声中区分出来，使带有目标信息的激光脉冲回波恰好在选通相机的选通门开启时间内到达相机并成像。采用这种技术能够提高信噪比，增加极限探测距离，但传统的水下距离选通成像雷达只能对某一选通切片(某一成像距离附近的水体)成像，具有定距成像的特点，这严重影响了目标探测和搜索效率。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种水下高重频激光的全选通成像雷达，可克服现有水下距离选通成像的仅能定距离探测的缺陷，同时具备连续光成像系统探测范围大和距离选通成像系统信噪比高的优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种水下高重频激光的全选通成像雷达，包括脉冲激光器、发射系统、控制器、选通相机和接收镜头，其特征在于：所述控制器独立设定一帧时间内每一个激光脉冲回波信号对应的选通相机开门时刻和时长，将一帧时间内的多个激光脉冲按照一定规则分配到不同距离的选通切片中，实现全选通成像；

在上述技术方案中，其中所述脉冲激光器采用高频率发射激光脉冲，发射频率通常不小于10kHz；

在上述技术方案中，所述多个激光脉冲的规则分配为：每个切片中所分配的激光脉冲数不应少于探测、识别、认清目标所需的最少脉冲数，不应超过图像饱和所需的最少脉冲数；距离较近的选通切片中所分配的激光脉冲数应小于距离较远的选通切片,即满足

其中t_m、s_m、r_m分别为第m个所述选通切片中目标探测、识别、认清所需的激光脉冲数；选通切片中所分配的激光脉冲数总和应当不超过一帧时间内激光脉冲总数,即满足

其中，f_m(k)为通过所述控制器分配在第m个所述选通切片中的所述激光脉冲数，N为帧时间内所述激光脉冲总数。

本发明的有益效果:本发明通过采用高频率发射激光脉冲，控制器独立设定一帧时间内每一个激光脉冲回波信号对应的选通相机开门时刻和时长，将一帧时间内的多个激光脉冲按照一定规则分配到不同距离的选通切片中，实现全选通成像。同时根据距离不同，合理分配激光脉冲数，距离较近的选通切片中所分配的激光脉冲数应小于距离较远的选通切片。这样，与水下连续光成像系统相比，目标以前选通切片中水体的后向散射光噪声较小；与距离选通成像系统相比，成像范围得到扩展。

附图说明

图1为本发明一种水下高重频激光的全选通成像雷达的结构示意图；

图2为本发明一种水下高重频激光的全选通成像雷达一个实施例中水下距离选通成像原理示意图；

图3为本发明一种水下高重频激光的全选通成像雷达的工作原理图；

图中：1-脉冲激光器，2-发射系统，3-控制器，4-选通相机，5-接收镜头，6-触发信号，7-选通门控制信号，8-激光脉冲，9-目标激光回波信号，10-水下距离选通成像雷达，11-在距离l₁处的反射回波，12-选通成像区域(或称选通切片)，13-在距离l₂处的反射回波，t₁-激光脉冲在距离l₁处的反射回波11到达水下距离选通成像雷达10的时刻，t₂-激光脉冲在距离l₂处的反射回波12到达水下距离选通成像雷达10的时刻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。