[发明专利]一种激光主动探测系统及目标识别方法

说明书

本申请提出了一种基于“猫眼”效应的激光主动探测系统及目标识别方法，采用双探测器共光路模式，针对“猫眼”目标进行探测与识别，并且在双探测器模式的基础上，通过双开窗识别法，以进一步提高程序的目标识别、定位速度以及抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及激光主动探测领域。具体的，涉及一种基于“猫眼”效应(Cat-EyeEffect)的双探测器共光路模式激光主动探测系统及目标识别方法。

背景技术

近年来，基于“猫眼”效应(Cat-Eye Effect)的激光主动探测技术在区域侦察、定点打击等领域上扮演着重要角色。绝大多数的战场光电设备所使用的光学系统都含有不同反射程度的器件(镀膜透镜、含光敏面的光电器件、瞄准叉丝等)。在受到外部激光束的照射时，可产生沿原光路返回的反射光，而该反射光的回波能量一般比环境中漫反射目标的回波强2-4个数量级，因此称此现象为“猫眼”效应。基于“猫眼”效应的原理，激光主动探测系统可通过对目标区域主动发射探测激光以实现对光学目标的侦测与识别。

目前基于“猫眼”效应的主动探测方式可分为基于单元APD、四象限与PSD等探测器件的非成像探测法与基于CCD/CMOS等探测器件的成像探测法。非成像法具有高速、处理简单等优点，但非成像特性导致其延展性差。成像法具有直观显示、处理算法多样化等优点，但其处理时效性较弱。

此外，基于CCD/CMOS成像单元或APD机械式扫描等单探测器的探测模式，一般采用重复搜索等方式对目标进行定位与识别。在探测范围内，若“猫眼”目标在一段时间里穿越某些连续的障碍物(树林、云层、山峦等)而使其位置变得随机时，系统容易丢失探测目标。人工校准或识别程序的扫描可能在寻找丢失的目标上耗时过长。例如：

场景一，对方的无人侦察机从远处飞来，车载红外探测系统侦测到无人机的猫眼回波信号并锁定目标。但无人机由于航线的原因进入了云层、山脉的一侧，使系统在一段时间内无法探测到有效的目标。当目标再次随机出现在显示画面的某一处时，系统可能因为其位置的随机性太大而丢失目标，无法给驱动设备发出有效指令，致使目标逃逸出探测范围。

场景二，探测系统锁定了空中的猫眼目标，但目标使用若干高亮的干扰源进行多光源干扰。系统由于大量干扰光源的诱导吸引而改变探测的兴趣点，从而使协同系统无法调整合适的位置而不能有效地针对目标做出快速反应。

场景三，在城市作战中，狙击手隐藏在某处，附近有碎玻璃反射太阳光，使探测系统中出现多个高亮度目标，从而无法准确判断各目标的性质，也就无法对狙击手进行定位。

发明内容

针对现有技术中的不足，本申请提出了一种基于“猫眼”效应的激光主动探测系统及目标识别方法，采用双探测器共光路模式，针对“猫眼”目标进行探测与识别，并且在双探测器模式的基础上，通过双开窗识别法，以进一步提高程序的目标识别、定位速度以及抗干扰能力。

以CCD/CMOS为光电转换核心的摄像机，虽然能够达到高帧率的采集，但和以PSD、四象限探测器为代表的的非成像型探测器相比，速度仍然低3-4个数量级。PSD属于非成像器件，无法直观显示探测目标的状态也无法获取关于探测目标的成像数据。由于处理方法单一，无法对其光敏面上目标信号进行准确定位。CCD/CMOS探测方式虽然不具备PSD探测方式的处理速度，但能够针对不同的需求拓展图像处理的算法，因此具有处理算法多样化、成像显示等优点，具有较高的定位精度。但该种方式仅通过图像中目标的灰度级形态等进行定位，无法判断目标性质(猫眼目标及高亮度目标)，因此容易被干扰欺骗，造成较高的虚警率及漏警率。双探测器模式能够有效地融合上述两者的优点并弥补双方的劣势。

本申请的一个方面涉及一种激光主动探测系统，包括：

激光器、光学系统、探测器一、探测器二、以及双开窗识别模块；

所述探测器一、探测器二均具有光敏面；