方位探测装置及方法制造方法及图纸

本申请实施例提供一种方位探测装置及方法，涉及光电探测技术领域。所述装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。该装置基于接收回波激光的敏感元的方位不同确定目标物体的方位，提高了对高动态、高速目标的方位确定的精确度和高效性。

Azimuth detection device and method

【技术实现步骤摘要】
方位探测装置及方法
本申请涉及光电探测
，具体而言，涉及一种方位探测装置及方法。
技术介绍
目前激光探测装置多以探测距离为主，例如手持激光测距仪等，其相应速度较慢，而其方位探测功能多以MEMS(微电机系统)陀螺仪结合几何截距进行计算，不适用于对高速动态目标的探测。而对于弹载激光探测装置，目前则多以探测目标的有无和目标距离为探测结果，对方位的判断非常粗略，也有部分弹载激光探测装置利用弹体旋转和单点激光来实现目标的距离和方位的探测，但此类探测装置由于对脉冲激光器的输出频率有较大依赖，不适用于高动态目标的探测。因此现有技术常用的激光探测对于高动态、高速运动目标的方位探测存在精确度低、探测时间长的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种方位探测装置及方法，以改善有技术中对于高动态、高速运动目标的方位探测存在精确度低、探测时间长的问题。本申请实施例提供了一种方位探测装置，所述装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。在上述实现过程中，在方位探测装置上设置至少一个收发组件，每个收发组件中的线阵探测器包括至少一个敏感元，通过不同的敏感元接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，使多个敏感元接收到高动态、高速运动的目标物体反射回来的回波激光，提高回波激光信号的可靠性和准确性，并且能够基于接收回波激光的敏感元的编号迅速、精确地确定目标物体的方位，提高了对目标物体的方位测量的精确度和效率。进一步地，所述方位探测装置还包括：脉冲激光器，与所述信号处理模块中的微处理器连接，用于向每个收发组件输出同步脉冲激光信号。在上述实现过程中，采用脉冲激光器产生不连续的脉冲激光信号，便于测量高动态、运动速度快的物理过程，从而提高了对目标物体测量的准确性。进一步地，每个收发组件还包括：发射透镜，用于将所述脉冲激光器产生的脉冲激光转换为线激光并发射所述线激光；接收透镜，用于接收所述目标物体对所述线激光反射产生的回波激光并将所述回波激光入射至所述线阵探测器。在上述实现过程中，通过透镜将脉冲激光信号转换为线激光，每束线激光能够对一定预设角度范围进行照射，可以同时测量预设角度范围的测量线上的所有点的位移和距离，采用多束线激光组合起来就能够进行全方位的目标物体的方位探测，提高了方位探测的准确度。进一步地，所述信号处理模块还包括：多个峰值保持电路，每个敏感元分别通过各自连接的峰值保持电路与所述信号处理模块中的微处理器连接，所述多个峰值保持电路用于对所述电压信号进行时延，以使所述微处理器在响应时间内采集所述电压信号。在上述实现过程中，通过峰值保持电路对电压信号进行时延，将电压信号从纳秒级别延长至毫秒级别，降低了对微处理器的信号采集响应速度的要求，从而降低了硬件成本。进一步地，所述信号处理模块还包括：同步采样模数转换器，所述多个峰值保持电路通过所述同步采样模数转换器与所述微处理器连接。在上述实现过程中，通过同步采样模数转换器将电压信号转换为微处理器能够识别处理的数字信号，以使微处理器能够基于该数字信号进行大小比较。进一步地，所述信号处理模块还包括：比较器，与所述收发组件以及所述信号处理模块中的微处理器连接，用于接收任一收发组件在接收到所述回波激光时传输来的同步脉冲信号，并在所述同步脉冲信号高于预设标准电压时输出启动信号，用于所述微处理器基于所述启动信号对所述任一收发组件转换的电压信号的峰值进行采集。在上述实现过程中，在比较器确定同步脉冲信号的电压值大于预设标准电压时向微处理器输出启动信号，以使微处理器控制同步采样模数转换器和峰值保持电路进行峰值采集，从而排除了部分干扰信号，提高了方位测量的准确度。进一步地，所述方位探测装置还包括脉冲激光器，所述微处理器包括：计时器，用于在所述微处理器接收到所述脉冲激光器向所述微处理器发送的TTL信号时开始计时，计时至所述微处理器接收到所述启动信号的时刻；其中，所述脉冲激光器发出同步脉冲激光信号时向所述微处理器发送所述TTL信号。在上述实现过程中，通过微处理器对脉冲激光器发射出脉冲激光信号的时刻至线阵传感器接收到回波信号的时刻进行计时，获得脉冲激光信号对目标物体进行探测的往返时间，从而能够测算目标物体与方位探测装置的距离。本申请实施例还提供了一种方位探测方法，该方位探测方法应用于上述方位探测装置，所述方位探测方法包括：当第一收发组件中的第一线阵探测器传回电压信号时，接收所述第一线阵探测器传输来的与所述电压信号对应的同步脉冲信号，所述第一收发组件为所述方位探测装置中的任一收发组件；当所述电压信号的峰值大于所述同步脉冲信号时，采集所述第一线阵探测器中每个敏感元的电压信号的峰值；从每个敏感元的电压信号的峰值中选取峰值最大的k个峰值；根据所述k个峰值以及所述k个峰值对应的敏感元的编号确定目标物体的方位。在上述实现过程中，基于通过方位探测装置的多个敏感元获得峰值最大的k个峰值及其对应敏感元的编号确定目标物体的方位，将较大范围内接收到回波信号的多个敏感元发出的电压信号均作为确定目标物体方位的数据，提高了方位测量的准确性和动态测量范围，从而能够对高动态、高速目标物体进行方位测量。进一步地，所述峰值最大的k个峰值为峰值最大的两个峰值；所述根据所述k个峰值以及所述k个峰值对应的敏感元的编号确定目标物体的方位，包括：根据所述两个峰值和所述两个最大峰值对应的敏感元的编号，利用方位计算公式确定所述目标物体的方位；所述方位计算公式包括：其中，Vj、Vk分别表示从大到小依次排列的所述两个峰值，j、k分别表示Vj、Vk对应的敏感元编号，A表示目标物体的方位角度，min(j,k)表示j、k之间的较小值，N表示收发组件的数量，M表示每个线阵探测器包括的敏感元数量，n表示线阵探测器的编号，1≤n≤N，编号为n的线阵探测器中每个敏感元对应的第一接收视场角度大小为编号为n的线阵探测器对应的第二接收视场角度大小的范围为编号为n的线阵探测器中每个敏感元对应的第一接收视场角度所组成的角度等于所述第二接收视场角度。在上述实现过程中，每个线阵探测器中的每个敏感元分别对应大小的角度，基于四个峰值和最大峰值对应的敏感元的编号，采用方位计算公式计算目标物体的方位，该计算原理根据每个敏感元和其探测角度的对应关系进行，计算简洁、迅速，提高了方位测量的效率。进一步地，所述方位探测方法还包括：在接收到任一收发组件中的脉冲激光器发送的TTL信号时开始计时，计时至接收到所述信号处理模块中的比较器输出的启动信号的时刻，以获得往返时间；根据所述往返时间确定所述目标物体的距离。在上述实现过程中，该方位探测方法还通过计时器实现了目标物体的测距，从而提高了方位探测的测量信息的完整度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。

【技术特征摘要】
1.一种方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置包括：信号处理模块和至少一个收发组件；每个收发组件包括线阵探测器，所述线阵探测器包括至少一个敏感元，每个敏感元用于接收对应的第一接收视场角度内的目标物体反射回的回波激光，所述线阵探测器用于通过所述至少一个敏感元将所述回波激光转换为电压信号；所述信号处理模块，与每个收发组件的所述线阵探测器连接，用于根据所述电压信号携带的接收到所述回波激光的敏感元的编号确定所述目标物体的方位。2.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置还包括：脉冲激光器，与所述信号处理模块中的微处理器连接，用于向每个收发组件输出同步脉冲激光信号。3.根据权利要求2所述的方位探测装置，其特征在于，每个收发组件还包括：发射透镜，用于将所述脉冲激光器产生的脉冲激光转换为线激光并发射所述线激光；接收透镜，用于接收所述目标物体对所述线激光反射产生的回波激光并将所述回波激光入射至所述线阵探测器。4.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：多个峰值保持电路，每个敏感元分别通过各自连接的峰值保持电路与所述信号处理模块中的微处理器连接，所述多个峰值保持电路用于对所述电压信号进行时延，以使所述微处理器在响应时间内采集所述电压信号。5.根据权利要求4所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：同步采样模数转换器，所述多个峰值保持电路通过所述同步采样模数转换器与所述微处理器连接。6.根据权利要求1所述的方位探测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：比较器，与所述收发组件以及所述信号处理模块中的微处理器连接，用于接收任一收发组件在接收到所述回波激光时传输来的同步脉冲信号，并在所述同步脉冲信号高于预设标准电压时输出启动信号，用于所述微处理器基于所述启动信号对所述任一收发组件转换的电压信号的峰值进行采集。7.根据权利要求6所述的方位探测装置，其特征在于，所述方位探测装置还包括脉冲激光器，所述微处理器包括：计时器，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莎玲，彭波，陈慧敏，刘松林，赵慧，钟昆，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51