[发明专利]一种基于计算关联成像目标速度像探测系统及方法

说明书

一种基于计算关联成像目标速度像探测系统及方法，属于激光主动目标速度探测领域，本发明为解决现有激光雷达成像的手段一般只是对于目标的一点进行探测，这种测量机制测速误差大、精度低的问题。本发明方案：信号发生器控制激光器产生脉冲激光信号，脉冲激光信号经扩束准直模块扩束准直调整后形成的激光光斑打在DMD调制模块的DMD面元上，经过DMD调制模块调制后的激光光斑由发射光学系统准直照射至目标，经过目标表面的反射，携带目标的信息的回波信号由接收光学系统接收，并发射至探测器的光敏面上，探测器将光学信号转换为电信号后反馈至处理器中；处理器根据DMD调制模块输出的信息及探测器反馈的信息获取目标的距离像及速度像。

技术领域

本发明属于激光主动目标速度探测领域。

背景技术

自从激光技术产生以来，人们一直在寻求一种新型的探测成像技术，相对传统的微波雷达探测而言，激光探测具有分辨率高、体积小巧、抗干扰力强和适用范围广等优点。

激光雷达成像用于测距测速的原理为：通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距，取得在该一时段内被测物体的移动距离，从而得到该被测物体的移动速度。但现有激光雷达成像的手段一般只是对于目标的一点进行探测，这种测量机制测速误差大、精度低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有激光雷达成像的手段一般只是对于目标的一点进行探测，这种测量机制测速误差大、精度低的问题，提供了一种基于计算关联成像目标速度像探测系统及方法。

本发明所述一种基于计算关联成像目标速度像探测系统，包括信号发生器1、激光器2、扩束准直模块3、DMD调制模块4、发射光学系统5、接收光学系统7、探测器8和处理器10，

信号发生器1控制激光器2产生脉冲激光信号，脉冲激光信号经扩束准直模块3扩束准直调整后形成的激光光斑打在DMD调制模块4的DMD面元上，

经过DMD调制模块4调制后的激光光斑由发射光学系统5准直照射至目标6，经过目标表面的反射，携带目标的信息的回波信号由接收光学系统7接收，并发射至探测器8的光敏面上，探测器8将光学信号转换为电信号后反馈至处理器10中；

处理器10根据DMD调制模块4输出的信息及探测器8反馈的信息获取目标的距离像及速度像。

优选地，扩束准直模块3采用透镜组实现。

优选地，DMD调制模块4调制的光场矩阵发送给处理器10。

优选地，经扩束准直模块3调制的激光光斑具有单模高斯模式，且该激光光斑大小与DMD面元尺寸适配。

优选地，探测器8采用具有时间分辨率的单点探测器实现。

优选地，还包括示波器9，单点探测器对目标6进行切片处理，输出不同切片位置的强度值波形并在示波器9上显示。

本发明还提供另一种基于计算关联成像目标速度像探测方法，该方法包括以下步骤：

S1、设置距离选通，并对运动中的待测目标进行切片处理；

S2、采用单点探测器对每个切片分别进行探测；

S3、将探测到的所有切片叠加生成当前目标位置的距离像；

S4、根据任意两个位置的某切片距离像、及两个位置之间的移动时间获取目标速度像。

优选地，S1中距离选通为：根据单点探测器的采样频率确定激光器1的激光脉冲宽度。

优选地，S3生成距离像的过程为：

S3-1、目标在移动过程中，测量系统发射光束打在目标上进行测量，获取目标与测量系统的距离：