[发明专利]一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法，涉及无线电磁信号技术领域。为了实现在大视场中搜索和跟踪低小慢目标,本发明提供一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统，包括中央控制单元、激光器子系统、收发共口径光路子系统、扫描子系统、GM‑APD阵列探测子系统和数据处理子系统；中央控制单元分别与激光器子系统、扫描子系统和GM‑APD阵列探测子系统相连，GM‑APD阵列探测子系统经数据处理子系统与中央控制单元输入端连接。本发明提供一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统，扫描视场大速度快、口径大焦距长空间分辨率高，光能利用率高，能探测到微弱的单光子信号，对于远距离的低小慢目标探测更具优势。

技术领域

本发明属于无线电磁信号技术领域，具体涉及一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法。

背景技术

低小慢目标是指“体积小、飞行高度低、速度慢”的飞行器，随着无人机等低小慢飞行器的应用推广逐渐走向成熟，对低小慢目标进行有效管控变得尤为重要，但目前在技术层面难以对低小慢目标进行有效探测。当前已有的目标探测技术手段，主要针对高空、高速和大体积的目标飞行器，其中激光因具有方向性好、相干性好等优点，能够实现高分辨率、高精度目标探测。但低小慢目标回波微弱、特征不明显，且激光随着探测距离的增加，激光回波能量会有衰减，距离较远时，反射回来的信号非常微弱，甚至淹没在噪声中，难以有效检测微弱的激光回波信号，对低小慢目标的探测困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种低小慢目标的探测系统及方法，以实现在大视场中搜索和跟踪低小慢目标。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标探测系统，包括中央控制单元、激光器子系统、收发共口径光路子系统、扫描子系统、GM-APD阵列探测子系统和数据处理子系统；

所述中央控制单元分别与激光器子系统、所述扫描子系统和GM-APD阵列探测子系统相连，所述激光器子系统发射的激光光束经所述收发共口径光路子系统后，激光光束进入所述扫描子系统；

目标回波光束经所述收发共口径光路子系统至所述GM-APD阵列探测子系统，所述GM-APD阵列探测子系统经数据处理子系统与中央控制单元输入端连接。

进一步，所述收发共孔径光路子系统包括与激光器子系统依次相接的激光一级扩束系统、双工反射镜和大口径离轴反射望远系统和探测成像系统，大口径离轴反射望远系统的出射光接扫描子系统；探测成像系统位于双工反射镜的回波光路上，探测成像系统的汇聚回波光路上设置有GM-APD阵列探测子系统；所述激光器子系统发出的激光光束经激光一级扩束系统后，扩束后的激光光束穿过双工反射镜中心入射到大口径离轴反射望远系统，大口径离轴反射望远系统的出射光进入所述扫描子系统，目标回波光束依次经扫描子系统、所述大口径离轴反射望，经所述双工反射镜反射至所述目标探测成像系统，经所述探测成像系统汇聚回波光束后进入所述GM-APD阵列探测子系统。

进一步，上述扫描子系统采用大口径二维高速摆镜。

进一步，所述中央控制单元为FPGA中央控制单元。

进一步，所述数据处理子系统为上位机。

一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标的方法，包括以下步骤：

步骤一：系统上电后，启动所有子系统，所述中央控制单元控制所述激光器子系统发射激光束；

步骤二：所述激光光束进入所述收发共孔径光路子系统，光束改变方向进入所述扫描子系统，所述中央控制单元控制所述扫描子系统偏转在视场范围内进行光束扫描，回波光束再经收发共孔径光路子系统，汇聚光束后进入所述GM-APD阵列探测子系统；

步骤三：所述GM-APD阵列探测子系统持续接收所述回波信号，回波信号触发所述GM-APD阵列探测子系统后，将回波数据位置信息传输至所述数据处理子系统；