[发明专利]基于猫眼逆向调制的探测与识别装置与方法

说明书

本发明提供一种基于猫眼逆向调制的探测与识别装置与方法，在不影响合作目标性能的前提下，解决目前激光探测目标系统结构复杂，识别难度大的问题。本发明利用猫眼效应的原路返回特性搜索并锁定目标，同时利用被探测目标所携带的猫眼逆向调制器对入射激光束进行信息调制并原路返回到主动探测识别系统的光学接收端，光学接收端根据接收到的回波信号对目标进行识别，完成对目标的探测和识别。

技术领域

本发明属于激光通信与探测技术领域，涉及动目标跟踪与识别，激光主动探测和激光通信，尤其涉及一种基于猫眼逆向调制的探测与识别装置与方法。

背景技术

在电磁静默的环境中可以通过激光探测的方式获取信息，而在常规的激光探测体制中只能探测目标的有无，如果要对目标进行识别，需要两套对等的激光发射机和应答机，当探测到对方后建立通信链路进行识别，这种常规的探测识别体制的设备体积大、重量大，同时建立链路所需时间长。

下述的文献涉及到了基于猫眼效应的激光探测和跟踪识别技术：

1、北京航空航天大学电子信息工程学院党二升的学术论文(2011)“激光探测“猫眼”效应目标识别算法”，论文提出了一种基于压缩感知理论的“猫眼”效应目标识别算法，应用随机采样矩阵将原始二维图像线性投影为一维测量向量，通过对一维测量向量的处理提取“猫眼”效应目标信息，进而通过压缩感知理论的恢复算法重建仅包含“猫眼”目标的图像，应用此算法提出了一种相应的激光主动成像探测系统。此算法有效的识别静态背景和复杂动态背景中的“猫眼”效应目标。

2、北京理工大学光电学院武东生的学术论文(2013)“猫眼效应回波的动态成像探测与目标识别”，该论文根据猫眼效应回波、背景及噪声的成像特点，分析了目标的探测方法，提出了激光照射与成像探测工作时序同步调制、视场同步控制的探测模式，在此基础上对目标的识别算法进行了研究，运用帧间差分法实现对背景干扰的滤除，提出区域灰阶平均法实现对噪声的有效抑制，通过自适应的目标判别与识别阈值完成对目标的识别，并构建了基于猫眼效应的成像探测系统，如图1。

3、空军预警学院杨华兵的学术论文(2015)“主动跟踪技术在“全球鹰”无人机激光干扰中的应用分析”，该论文研究了“猫眼”效应主动探测跟踪瞄准技术的可行性，该技术利用“猫眼”效应入射光束原路返回特性，当探测器接收到的激光回波信号功率处于峰值时认为激光发射端光轴对准目标，实现了对目标的跟踪和瞄准，大大简化了控制和瞄准系统，同时可以通过回波信号计算大气光程衰减和畸变提高跟踪和瞄准的精度。

文献1、2涉及猫眼效应的目标识别技术，文献1采用压缩感知理论的“猫眼”效应目标识别算法能够重建包含“猫眼”效应的目标图像，可以有效提高对复杂背景下的“猫眼”目标的识别，该系统是激光成像探测，系统过于复杂，只能获取目标的方位和图像信息，需要有大量的数据库和先验知识才能有效的识别，识别的难度较大。文献2通过研究帧间差分法实现对背景干扰的滤除及区域灰阶平均法实现对噪声的抑制，并构建了猫眼效应成像探测系统，如图1，该方法能够提高对目标的识别，但该方法同样需要大量的目标数据及先验特征，且识别难度较大。文献3涉及了猫眼效应主动跟踪技术，但是没有涉及对目标的识别技术。上述系统在目标探测识别过程中需要大量的目标特征库作为先验知识，而且很难判断目标的属性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于猫眼逆向调制的探测与识别装置与方法，在不影响合作目标性能的前提下，解决目前激光探测目标系统结构复杂，识别难度大的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于猫眼逆向调制的探测与识别装置，包括探测器和安装于合作目标上的猫眼逆向调制器，所述探测器发射询问控制激光信号到猫眼逆向调制器，利用猫眼效应的原路返回特性搜索并锁定目标，同时猫眼逆向调制器对询问控制激光信号进行信息调制并原路返回到探测器，探测器根据接收到的回波信号对目标进行识别，完成对目标的探测和识别。