本发明专利技术公开了一种探测空中高速飞行器的方法及装置。该方法通过测量空中高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来对高速飞行器进行探测，根据大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无判断空中是否存在高速飞行器，并且可以测得高速飞行器的位置信息，具有较好的反隐身性。其装置主要包括脉冲激光器、二维光学扫描仪、滤光片、光学准直及滤波系统、F-P标准具、光子探测器、数据采集卡、计算机和时序控制器。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种探测空中高速飞行器的方法及装置。该方法通过测量空中高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来对高速飞行器进行探测，根据大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无判断空中是否存在高速飞行器，并且可以测得高速飞行器的位置信息，具有较好的反隐身性。其装置主要包括脉冲激光器、二维光学扫描仪、滤光片、光学准直及滤波系统、F-P标准具、光子探测器、数据采集卡、计算机和时序控制器。【专利说明】 一种探测空中高速飞行器的方法及装置
本专利技术涉及一种通过测量空中高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来探测高速飞行器的方法及装置。
技术介绍
随着空中隐身技术的发展，隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身巡航导弹等隐身武器相继出现，对国家安全形成了巨大的挑战。布里渊散射探测技术作为一种反隐身技术，可应用于水下目标的探测，随着气体自发瑞利-布里渊散射探测技术的发展，现已实现了对大气温度、压强等参数的探测。 目前，战斗机、导弹、火箭等高速飞行器大多以喷气发动机提供动力，其发动机喷射出高压尾焰。由于常压环境下气体自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰不明显，而高压环境下布里渊散射峰与瑞利散射峰可以很容易分辨开来。因此，根据大气自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无可以判断空中是否存在高速飞行器，该方法不受飞行器所使用的隐身设计的影响，具有较好的反隐身性。
技术实现思路
为了实现对隐身高速飞行器的探测，我们提出了一种通过测量空中高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来探测高速飞行器的方法。该方法通过测量高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来对高速飞行器进行探测，根据大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无判断空中是否存在高速飞行器:当大气自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊峰非常明显时，说明探测到了高速飞行器尾焰，即空中存在高速飞行器；当散射频谱中的布里渊峰不明显时，说明未探测到高速飞行器尾焰，即空中不存在高速飞行器。 本专利技术的装置包括脉冲激光器(I)、二维光学扫描仪(2)、光纤(15)、光纤耦合器(16)、滤光片(17)、光学准直及滤波系统(18)、F-P标准具(22)、光子探测器(25)、数据采集卡(26 )、计算机(27 )和时序控制器(28 )。 本专利技术解决技术问题的方案是:时序控制器(28)发出脉冲信号控制脉冲激光器 (I)输出脉冲激光，输出的激光经二维光学扫描仪(2)入射到大气中，大气后向180°的散射光经二维光学扫描仪(2)接收后通过光纤(15)进行传播，由滤光片(17)滤除环境中的杂散光，之后经光学准直及滤波系统(18)进行准直和滤波，然后通过F-P标准具(22)进行鉴频，最后由光子探测器进行探测(25)。数据采集卡(26)在时序控制器(28)的控制下对光子探测器(25)探测到的散射信号进行采集，最终在计算机(27)中进行显示，测得大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱。 其中，脉冲激光器(I)输出激光的脉宽小于100ns，脉冲能量大于10mJ ;二维光学扫描仪(2)在水平方向可以进行360°旋转，在俯仰方向可以进行从水平0°到竖直向上90°的旋转，从而实现全方位、无死角的扫描；滤光片(17)为带通滤光片，其半带宽小于15nm，截止率小于0.01% ;F_P标准具(22)的自由光谱范围大于4GHz，精细度大于20 ;光子探测器(25)的计数率大于或等于2M/S ;数据采集卡(26)的采样速率大于或等于10MHz ；时序控制器(28)的脉冲延时分辨率小于50ps ;数据采集卡(26)的采样时间可以通过时序控制器(28)调节，从而测得不同距离的大气自发瑞利-布里渊散射频谱；光纤耦合器(16)对光纤(15)起到固定与准直的作用。 本专利技术的技术优势如下:一、该方法通过测量高速飞行器尾焰的自发瑞利-布里渊散射频谱来对高速飞行器进行探测，根据大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无判断空中是否存在高速飞行器，不受飞行器所使用的隐身设计的影响，具有较好的反隐身性。二、结合二维光学扫描仪能够实现水平方向360°、俯仰方向90°的探测，具有全方位、无死角的优点。三、通过时序控制器控制高速数据采集卡的采样时间可以测得不同距离的大气自发瑞利-布里渊散射频谱，从而可以测得高速飞行器的位置信息。 【专利附图】【附图说明】 附图1给出了一种探测空中高速飞行器的装置原理图；附图2给出了不同压强下气体的自发瑞利-布里渊散射频谱图。 【具体实施方式】 如附图1所示，该装置包括脉冲激光器(I)、二维光学扫描仪(2)、光纤(15)、光纤耦合器(16)、滤光片(17)、光学准直及滤波系统(18)、F-P标准具(22)、光子探测器(25)、数据采集卡(26)、计算机(27)和时序控制器(28)。二维光学扫描仪(2)包括全反镜(3、7、8)、扩束器(4)、扫描系统(9)和卡塞格林望远镜系统(12),其中扩束器(4)由凸透镜(5)和凹透镜(6)组成，扫描系统(9)由全反镜(10、11)组成，卡塞格林望远镜系统(12)由凹面镜(13)和凸面镜(14)组成。光学准直及滤波系统(18)包括凸透镜(19、20)和狭缝(21)。F-P标准具(22)包括高反镜(23、24)。 时序控制器(28)发出脉冲信号控制脉冲激光器(I)输出脉冲激光，输出的激光进入二维光学扫描仪(2)中，经全反镜(3)反射后由凸透镜(5)和凹透镜(6)进行扩束，然后通过全反镜(7、8、10、11)入射到大气中。二维光学扫描仪(2)同时对大气后向180°的散射光进行接收，散射光经全反镜(10、11)接收后通过凹面镜(13)和凸面镜(14)进行汇聚。汇聚后的散射光通过光纤(15)传播,通过滤光片(17)滤除环境中的杂散光,之后经凸透镜(19、20)和狭缝(21)进行准直和滤波，然后经F-P标准具(22)进行鉴频，最后由光子探测器进行探测(25 )。数据采集卡(26 )在时序控制器(28 )的控制下对光子探测器(25 )探测到的散射信号进行采集，最终在计算机(27)中进行显示，测得大气后向180°的自发瑞利-布里渊散射频谱。通过改变二维光学扫描仪(2)的角度可以测得不同方向的大气自发瑞利-布里渊散射频谱。通过时序控制器(28)控制数据采集卡(26)的采样时间可以测得不同距离的大气自发瑞利-布里渊散射频谱，从而可以测得高速飞行器的位置信息。 附图2为不同压强下气体的自发瑞利-布里渊散射频谱图，中间为瑞利散射峰，两侧为布里渊散射峰。由附图2可以看出，在常压环境(Iatm)下布里渊峰不明显，无法从散射频谱中分辨出来，随着压强的增加(3、5、10、20atm)，布里渊峰强度逐渐增大，高压环境下可以明显的进行分辨开来。高速飞行器发动机喷射出高压尾焰，而其周围为大气环境，因此根据大气自发瑞利-布里渊散射频谱中布里渊散射峰的有无可以判断空中是否存在高速飞行器。当散射频谱中的布里渊峰非常明显时，说明探测到了高速飞行器尾焰，即空中存在高速飞行器；当散射频谱中的布里渊峰不明显时，说明未探测到高速飞行器尾焰，即空中不存在高速飞行器。【权利要求】1.一种探本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探测空中高速飞行器的方法，其特征在于：通过测量高速飞行器尾焰的自发瑞利‑布里渊散射频谱来对高速飞行器进行探测，根据大气后向180°的自发瑞利‑布里渊散射频谱中的布里渊散射峰的有无判断空中是否存在高速飞行器：当大气自发瑞利‑布里渊散射频谱中的布里渊峰非常明显时，说明探测到了高速飞行器尾焰，即空中存在高速飞行器；当散射频谱中的布里渊峰不明显时，说明未探测到高速飞行器尾焰，即空中不存在高速飞行器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何兴道，夏如孝，吴涛，葛洋，李翔，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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