一种大尺寸目标室内激光散射特征的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大尺寸目标室内激光散射特性的测量方法和测量系统，根据本发明专利技术的测量方法，激光发射器发射的发散光被准直部件转换成平行光后照射到被测大尺寸目标上，被测大尺寸目标反射的光信号被准直部件汇聚后照射到激光接收器上，大大缩短了激光发射器与被测大尺寸目标之间以及激光接收器被测大尺寸目标之间的距离，使得大尺寸目标的激光散射特性测量可以在室内进行，提高了大尺寸目标激光散射特性的测量精度和测量效率。此外，根据本发明专利技术的测量方法，在光信号照射的室内范围内设置有吸光屏，从而减少了室内墙壁反射对测量结果的影响，进一步提高了大尺寸目标激光散射特性的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸目标室内激光散射特征的测量方法及测量系统
本专利技术涉及信号特征控制
，特别是光电特性研究与试验领域。
技术介绍
以下对本专利技术的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本专利技术的现有技术。大尺寸目标的激光散射特性测量需要满足一定的远场条件。远场的基本条件有两个：一是要求照射到目标上的光是平行光，二是要求激光探测器接收的入射光是近似平行光。对于尺寸超过1m的大型目标，为了满足远场条件，激光发射器和探测器到目标的距离较远，约为300m～1000m，在室内很难实现。传统的大尺寸目标的激光散射特性测量均采用外场测量方法。以激光散射截面(Laserradarcrosssection,LRCS)的单站测量方法为例，传统的大尺寸目标的激光散射特性的测量方法如图1所示，具体包括：1)将目标4置于转台3上；2)将激光发射器1和激光接收器2尽量靠近并同时对准目标；3)激光发射器1发射激光沿发射光路5照射到目标4上，由于距离较远，照射到目标4出的光信号近似为平行光；目标4反射回来的光信号沿接收光路6照射到激光接收器2；4)在测量控制计算机7的控制下，激光接收器2接收目标4反射回来的光信号，并转换为电压值V目标；5)测量控制计算机7控制转台3改变目标4的俯仰角和方位角，重复步骤4，最终完成目标4的各个方向的反射光信号测量；6)用吸收率很高的织物覆盖目标4，测量目标4反射光信号对应的电压值，作为背景V背景。7)标准板的LRCS已知，为σ标准板；将标准反射板置于转台3上，测量其反射光信号对应电压值V标准板；8)通过公式1可以计算出目标在某个方位角俯仰角时的LRCS：传统方法的优点是简单直接，物理概念清楚。但其缺点也很明显，主要有两个方面。一是测量精度差。外场远距离测量时，光信号通过大气从激光发射器传输到目标，由目标反射后再传输到激光探测器，光信号所通过的路径是测量距离的两倍。大气受到天气的影响很大，因此所产生的大气扰动、后向散射等严重影响激光散射特性的测量精度。尤其是弱信号的测量，其误差甚至可以达到100％以上。二是测量效率低。外场试验受天气条件的影响大，如雨、风、雾霾、温湿度等，在很多时候甚至不能进行测量。有些地方一年中只有几十天的测量时间，严重影响了激光散射特性的测量效率。因此，现有技术中需要一种能够解决由于激光发射器和激光接收器到目标的距离较远而导致大尺寸目标激光散射特性的测量精度差和测量效率低的问题的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种能够提高大尺寸目标激光散射特性的测量精度和测量效率的技术方案。根据本专利技术的一个方面，提出一种大尺寸目标室内激光散射特性的测量方法，包括：通过转台调整放置在转台上的被测大尺寸目标的俯仰角和方位角；每一次调整俯仰角和方位角后，测量经准直部件汇聚得到的汇聚光信号，包括：由激光接收器接收由准直部件对所述被测大尺寸目标反射的光信号进行汇聚得到的第一汇聚光信号，并将接收的第一汇聚光信号转换为第一电压信号V1；用高吸收率的织物覆盖所述被测大尺寸目标，或去掉所述被测大尺寸目标，以测量背景反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述背景反射的光信号进行汇聚得到的第二汇聚光信号，并将接收的第二汇聚光信号转换为第二电压信号V2；用标准反射板替换所述被测大尺寸目标固定于所述转台上，以测量所述标准反射板反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述标准反射板反射的光信号进行汇聚得到的第三汇聚光信号，并将接收的第三汇聚光信号转换为第三电压信号V3；根据公式2，计算所述被测大尺寸目标的激光散射特征值σ1：(公式2)式中，σ1为所述大尺寸目标的激光散射特征值；σ2为所述标准反射板的激光散射特征值；V1为第一电压信号；V2为第二电压信号；V3为第三电压信号；其中，由激光发射器发射光信号，所述光信号被所述准直部件转换成平行光并照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上；照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上的光信号被所述被测大尺寸目标或所述标准反射板反射，经所述准直部件汇聚后转化为所述汇聚光信号。其中，在被测大尺寸目标的背对于激光发射器和激光接收器的一侧设置有吸光屏，以减少室内墙壁反射对测量结果的影响。其中，吸光屏为薄板型结构，吸光屏的外接圆的直径大于1.5倍的被测大尺寸目标的外接圆直径；吸光屏与被测大尺寸目标或标准反射板之间的距离大于5m。其中，准直部件为透射式准直镜；激光发射器的光轴与透射式准直镜的光轴之间的夹角以及与激光接收器的光轴与透射式准直镜的光轴之间的夹角不大于0.05°。其中，准直部件包括：反射式准直镜，以及分光镜；激光发射器发射的光信号被分光镜透射后照射到反射式准直镜上；被测大尺寸目标反射的光信号经反射式准直镜汇聚后，被分光镜反射并照射到所述激光接收器上。根据本专利技术的另一个方面，提出一种大尺寸目标室内激光散射特性的测量系统，包括：标准反射板、用于放置被测大尺寸目标和标准反射板的转台、用于发射光信号的激光发射器、用于接收被测大尺寸目标和标准反射板反射的光信号的激光接收器、用于调整转台的俯仰角和方位角的控制器，以及高吸光率的织物，被测大尺寸目标和标准反射板可拆卸地设置在转台上，根据本专利技术的测量系统还包括：准直部件和吸光屏；其中，准直部件通过高度和方向可调节的支架设置在激光发射器与被测大尺寸目标之间以及激光接收器和被测大尺寸目标之间的光路上；激光发射器与准直部件之间的水平距离以及激光接收与准直部件之间的水平距离均为准直部件的焦距；吸光屏设置在被测大尺寸目标的背对于激光发射器和激光接收器的一侧；激光发射器发射的光信号，被准直部件转换成平行光并照射到被测大尺寸目标或标准反射板上；照射到被测大尺寸目标或标准反射板上的光信号被被测大尺寸目标或标准反射板反射，经准直部件汇聚后得到汇聚光信号；激光接收器将汇聚光信号转换为电压信号。其中，准直部件为透射式准直镜；激光发射器的光轴与透射式准直镜的光轴之间的夹角以及与激光接收器的光轴与透射式准直镜的光轴之间的夹角不大于0.05°。其中，准直部件包括：反射式准直镜，以及设置在激光发射器与反射式准直镜之间以及激光接收器和反射式准直镜之间的光路上；激光发射器发射的光信号被分光镜透射后照射到反射式准直镜上；经准直部件汇聚后得到的汇聚光信号，被分光镜反射后照射到激光接收器上。其中，激光发射器的光轴与平行光的光轴之间的锐角夹角为离轴角θ，离轴角θ小于10°，以保证照射到被测大尺寸目标或标准反射板上的平行光的均匀性和平行度。其中，吸光屏为薄板型结构，吸光屏的外接圆的直径大于1.5倍的被测大尺寸目标的外接圆直径；吸光屏与被测大尺寸目标或标准反射板之间的距离大于5m。根据本专利技术的大尺寸目标室内激光散射特性的测量方法和测量系统，激光发射器与被测大尺寸目标之间以及激光接收器和被测大尺寸目标之间的光路上设置有准直部件，激光发射器发射的光信号被准直部件转换成平行光后照射到被测大尺寸目标上，被测大尺寸目标反射的光信号被准直部件汇聚后照射到激光接收器上，大大缩短了激光发射器与被测大尺寸目标之间以及激光接收器被测大尺寸目标之间的距离，使得大尺寸目标的激光散射特性测量可以在室内进行，提高了大尺寸目标激光散射特性的测量精度和测量效率。此外，根据本专利技术的测量方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸目标室内激光散射特征的测量方法，所述测量方法包括：通过转台调整放置在转台上的被测大尺寸目标的俯仰角和方位角；每一次调整俯仰角和方位角后，测量经准直部件汇聚得到的汇聚光信号，包括：由激光接收器接收由准直部件对所述被测大尺寸目标反射的光信号进行汇聚得到的第一汇聚光信号，并将接收的第一汇聚光信号转换为第一电压信号V1；用高吸收率的织物覆盖所述被测大尺寸目标，或去掉所述被测大尺寸目标，以测量背景反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述背景反射的光信号进行汇聚得到的第二汇聚光信号，并将接收的第二汇聚光信号转换为第二电压信号V2；用标准反射板替换所述被测大尺寸目标固定于所述转台上，以测量所述标准反射板反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述标准反射板反射的光信号进行汇聚得到的第三汇聚光信号，并将接收的第三汇聚光信号转换为第三电压信号V3；根据公式2，计算所述被测大尺寸目标的激光散射特征值σ1：σ1=V1-V2V3-V2×σ2]]>   (公式2)式中，σ1为所述大尺寸目标的激光散射特征值；σ2为所述标准反射板的激光散射特征值；V1为第一电压信号；V2为第二电压信号；V3为第三电压信号；其中，由激光发射器发射光信号，所述光信号被所述准直部件转换成平行光并照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上；照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上的光信号被所述被测大尺寸目标或所述标准反射板反射，经所述准直部件汇聚后转化为所述汇聚光信号。...

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸目标室内激光散射特征的测量方法，所述测量方法包括：通过转台调整放置在转台上的被测大尺寸目标的俯仰角和方位角；每一次调整俯仰角和方位角后，测量经准直部件汇聚得到的汇聚光信号，包括：由激光接收器接收由准直部件对所述被测大尺寸目标反射的光信号进行汇聚得到的第一汇聚光信号，并将接收的第一汇聚光信号转换为第一电压信号V1；用高吸收率的织物覆盖所述被测大尺寸目标，或去掉所述被测大尺寸目标，以测量背景反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述背景反射的光信号进行汇聚得到的第二汇聚光信号，并将接收的第二汇聚光信号转换为第二电压信号V2；用标准反射板替换所述被测大尺寸目标固定于所述转台上，以测量所述标准反射板反射的光信号；由所述激光接收器接收由所述准直部件对所述标准反射板反射的光信号进行汇聚得到的第三汇聚光信号，并将接收的第三汇聚光信号转换为第三电压信号V3；根据公式2，计算所述被测大尺寸目标的激光散射特征值σ1：式中，σ1为所述大尺寸目标的激光散射特征值；σ2为所述标准反射板的激光散射特征值；V1为第一电压信号；V2为第二电压信号；V3为第三电压信号；其中，由激光发射器发射光信号，所述光信号被所述准直部件转换成平行光并照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上；照射到所述被测大尺寸目标或所述标准反射板上的光信号被所述被测大尺寸目标或所述标准反射板反射，经所述准直部件汇聚后转化为所述汇聚光信号。2.如权利要求1所述的测量方法，其中，在被测大尺寸目标的背对于所述激光发射器和所述激光接收器的一侧设置有吸光屏，以减少室内墙壁反射对测量结果的影响。3.如权利要求2所述的测量方法，其中，所述吸光屏为薄板型结构，所述吸光屏的外接圆的直径大于1.5倍的所述被测大尺寸目标的外接圆直径；所述吸光屏与所述被测大尺寸目标或所述标准反射板之间的距离大于5m。4.如权利要求3所述的测量方法，其中，所述准直部件为透射式准直镜；所述激光发射器的光轴与所述透射式准直镜的光轴之间的夹角以及与所述激光接收器的光轴与所述透射式准直镜的光轴之间的夹角不大于0.05°。5.如权利要求3所述的测量方法，其中，所述准直部件包括：反射式准直镜，以及分光镜；所述激光发射器发射的所述光信号被所述分光镜透射后照射到所述反射式准直镜上；所述被测大尺寸目标反射的光信号经所述反射式准直...

【专利技术属性】
技术研发人员：范小礼，魏祥泉，苏必达，郭青，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11