[发明专利]基于仿生复眼的双路机敏量子点激光空间轨迹探测系统

摘要

本发明公开了一种基于双路机敏量子点复眼结构的飞行目标检测系统，该系统由主控制器、连杆、左眼三轴旋转器、右眼三轴旋转器及左右两只复眼组成。左右复眼结构完全一致，主要由复眼电路系统及多个结构相同的小眼单元组成。本发明的有益效果是，在复眼内部同时构建与各小眼通道相匹配的主动量子点激光发射源及回波探测单元，通过对波长及强度的选择，使复眼能适应不同的环境；同时，通过双复眼三轴连续扫描探测的方式，解决空间目标精细跟踪精度问题，本发明的系统与方法较之传统的探测系统更适合飞行目标的三维轨迹探测。

主权项

1.一种基于双路机敏量子点复眼结构的飞行目标检测系统，包括主控制器(35)、连杆(39)、左眼三轴旋转器(36)、右眼三轴旋转器(37)及左右两只复眼，其特征在于：所述的左右两只复眼结构完全相同，分别安装在左眼三轴旋转器(36)及右眼三轴旋转器(37)上，连杆(39)用于联接左眼三轴旋转器(36)及右眼三轴旋转器(37)；左右两只复眼均由复眼电路系统(33)及多个结构相同的小眼单元(17)组成，其中每个小眼单元(17)均由量子点激光单元和PIN光电二极管(23)组成；量子点激光单元由小眼激光发射窗口(6)、外电极(5)、上层P‑DBR(7)、上阻断层(8)、有源区(9)、量子点(10)、下阻断层(12)、下层N‑DBR(13)、N+型衬底(14)、内电极(15)组成，可实现量子点连续激光发射；PIN光电二极管(23)由P型半导体层(22)、本征半导体层(21)、N型半导体层(20)、二极管上电极(25)及二极管下电极(24)组成，可实现回波信号接收；复眼电路系统(33)由复眼控制器(1)、恒流驱动源(2)、矩阵驱动模组(26)及矩阵信号处理模组(28)组成；复眼控制器(1)用于控制恒流驱动源(2)、矩阵驱动模组(26)，并接收矩阵信号处理模组(28)的输出信号；恒流驱动源(2)为各量子点激光单元提供驱动注入电流；矩阵驱动模组(26)由若干数量的驱动电路单元(27)组成；驱动电路单元(27)含有二极管联接引脚(30)，通过二极管引线(29)与各PIN光电二极管(23)的二极管上电极(25)及二极管下电极(24)联连，为各PIN光电二极管(23)提供反向偏置电压；驱动电路单元(27)还含有信号输出引脚(31)，通过信号引线(32)与矩阵信号处理模组(28)联连，将PIN光电二极管(23)的传感电压信号交给矩阵信号处理模组(28)分析处理；所述的主控制器(35)用于对左右两只复眼的复眼控制器(1)发送指令，从而控制左右两只复眼进行激光发射、回波接收；对左眼三轴旋转器(36)、右眼三轴旋转器(37)发送指令，控制两者工作，从而带动两只复眼绕三轴精确旋转；所述的左右两只复眼外形为半球形，半球形底部圆形平面为复眼底面(3)，复眼中轴(11)为通过复眼底面(3)圆心的垂直于复眼底面(3)的直线与半球面相交于一点，左右两只复眼底面圆心分别为o1和o2；左复眼点为o1'，右复眼点为o2'，即复眼中轴(11)为直线o1o1'和o2o2'；通过复眼中轴(11)作一系列垂直于复眼底面(3)的剖面，即为复眼子午面(18)，小眼单元(17)均位于复眼子午面(18)内，各小眼单元(17)呈等间角排列，即各小眼光轴(4)之间的小眼光轴夹角(16)均为β；各相邻复眼子午面(18)夹角均为α，每个复眼共包含N＝(180°/β‑1)×(180°/α)‑[(180°/α)‑1]个小眼单元(17)，则这N个小眼单元(17)可根据小眼光轴(4)的空间方位角不同进行编号排序；左复眼以o1为原点建立左复眼直角坐标系x1y1z1，左眼三轴旋转器(36)带动左复眼以o1为旋转中心绕x1轴、y1轴、z1轴转动；类似地，右复眼以o2为原点建立右复眼直角坐标系x2y2z2，右眼三轴旋转器(37)带动右复眼以o2为旋转中心绕x2轴、y2轴、z2轴转动；o1o2的距离为L，探测坐标系原点(34)为o1o2的中点o，探测坐标系为xyz；x、x1、x2三轴相互平行；y、y1、y2三轴相互平行；z、z1、z2三轴相互平行；动目标(38)三维轨迹在探测坐标系下描述。