跨水空介质激光致声遥感探测方法技术

本发明专利技术属于激光水下探测技术领域，具体涉及一种跨水空介质激光致声遥感探测方法，所述方法包括：步骤1：大功率脉冲激光器产生的高能量发射强激光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；步骤2：采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即光检测系统中的发射模块发射检测用激光到达水面，经水面反射后被接收模块接收，反射后的散射光包含水下声波的信息；步骤3：经过信号处理系统解调接收到包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。种跨水空介质激光致声遥感探测方法。所述方法实现大动态范围海域的快速探测，既不受复杂海域环境的影响，探测速度又比传统的声纳探测提高很多。

Remote sensing method of laser-induced sound in water air medium

【技术实现步骤摘要】
跨水空介质激光致声遥感探测方法
本专利技术属于激光水下探测
，具体涉及一种跨水空介质激光致声遥感探测方法。
技术介绍
水下空间作为新型战略空间，已日益成为世界军事强国维护和拓展海洋强国的重要抓手。当前和今后的一个时期，我国安全威胁主要来自海上，军事斗争焦点也在海上。面对美军加速发展新型水下作战体系及日益复杂的水下作战环境，对于水下精准高效探测的需求越来越急迫。由于海洋水体对光电信号的遮蔽作用，导致水下的军事部署与活动都面临探测难、跟踪难、防御难的突出问题。而传统的水下声纳探测由于系统载体方式无法对暗礁区或敌方海域等危险水域进行探测，且探测速度较慢。所以亟待形成新型水下探测理论、构建新型水下探测体系、发展水下军事探测装备，为我军水下作战装备与技术体系发展奠定基础。必须利用其他手段来弥补光电、声纳探测的不足，完善对水下目标精准探测、高分辨估计、定位和跟踪成为当前研究的重中之重。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种跨水空介质激光致声遥感探测方法。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种跨水空介质激光致声遥感探测方法，所述方法包括：步骤1：大功率脉冲激光器产生的高能量发射强激光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；步骤2：采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即光检测系统中的发射模块发射检测用激光到达水面，经水面反射后被接收模块接收，反射后的散射光包含水下声波的信息；步骤3：经过信号处理系统解调接收到包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。其中，所述步骤1中，所述大功率脉冲激光器采用被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器。其中，所述被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器技术指标为：(1)波长：1.064μm；(2)重复频率：24～26Hz；(3)输出能量：≥100mJ；(4)自然光束发散角：≤3.5mrad；(5)出光口径：≤Φ6.5mm；(6)激光脉冲宽度：8～15ns。其中，所述步骤1中，所述高能量发射强激光为532nm绿光。其中，所述光检测系统包含激光的发射模块和接收模块。其中，所述激光的发射模块为激光器。其中，所述激光的发射模块包括光电倍增管和放大器。其中，所述步骤2及步骤3中，采用激光干涉法探测解调包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。其中，所述激光干涉法具体为：激光器发射的光经过分光镜后产生P光和S光，S光作为参考光，P光作为测量光；P光经过反射镜、1/4波片以及准直系统到达探测水表面，然后反射回来经过1/4波片、反射镜、分光镜、合束镜后和作为参考光的S光在探测器表面形成干涉，经探测器及放大系统、信号采集处理系统解调出水下声波信息，在PC上显示出来，完成声波信息的探测。其中，所述方法既不受复杂海域环境的影响，探测速度又比传统的声纳探测提高很多。(三)有益效果与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：(1)采用被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器，利用光击穿机制，通过建立激光聚焦深度、激光会聚角与空泡形成之间的理论模型关系，寻找最佳聚焦深度和会聚角，提高激光-声转换效率，实现高声源级声信号，声光转换效率大于15％。(2)针对海域复杂背景噪声干扰提高微弱目标声波信号检测能力这一难点，采用激光微多普勒测振技术，完成对目标的有效可靠探测，满足抑制背景干扰需求，实现探测距离大于100m。附图说明图1为激光致声跨介质水下遥感探测技术验证系统结构图。图2为试验用激光器示意图。图3为激光致声原始波形图。图4为多普勒激光干涉法探测水下声信号示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。激光致声跨介质遥感探测技术是声-光-电联合探测新的交叉领域，可以对水下目标进行实时探测、有效定位和目标识别，为水下目标的探测开辟了一条新的途径。用于实施本专利技术技术方案的激光致声跨介质遥感探测装置可以布置在机载平台上，实现大动态范围海域的快速探测，既不受复杂海域环境的影响，探测速度又比传统的声纳探测提高很多。本专利技术提出一种跨水空介质激光致声跨介质水下遥感探测技术，旨在解决电磁波被海水介质屏蔽导致在海水中传播严重受限、光波在海水中存在严重衰减的问题，克服声波通过水-空气界面反射损耗大的缺点，为我国海空领域的激光致声跨介质水下遥感探测提供先导和支撑，满足激光致声在水下遥感探测、通信等海空领域的应用需求。具体而言，为解决现有技术问题，本专利技术提供一种跨水空介质激光致声遥感探测方法，所述方法包括：步骤1：大功率脉冲激光器产生的高能量发射强激光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；步骤2：采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即光检测系统中的发射模块发射检测用激光到达水面，经水面反射后被接收模块接收，反射后的散射光包含水下声波的信息；步骤3：经过信号处理系统解调接收到包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。其中，所述步骤1中，所述大功率脉冲激光器采用被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器。其中，所述被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器技术指标为：(1)波长：1.064μm；(2)重复频率：24～26Hz；(可外触发，触发电平TTL，脉冲宽度大于50μs)(3)输出能量：≥100mJ；(4)自然光束发散角：≤3.5mrad；(5)出光口径：≤Φ6.5mm；(6)激光脉冲宽度：8～15ns。其中，所述步骤1中，所述高能量发射强激光为532nm绿光。其中，所述光检测系统包含激光的发射模块和接收模块。其中，所述激光的发射模块为激光器。其中，所述激光的发射模块包括光电倍增管和放大器。其中，所述步骤2及步骤3中，采用激光干涉法探测解调包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。其中，所述激光干涉法具体为：激光器发射的光经过分光镜后产生P光和S光，S光作为参考光，P光作为测量光；P光经过反射镜、1/4波片以及准直系统到达探测水表面，然后反射回来经过1/4波片、反射镜、分光镜、合束镜后和作为参考光的S光在探测器表面形成干涉，经探测器及放大系统、信号采集处理系统解调出水下声波信息，在PC上显示出来，完成声波信息的探测。实施例1本实施例中，激光器如图2所示。大功率脉冲激光器产生的高能量发射光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；随后，采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即激光发射系统发射检测用光束到达水面，经水面反射后被光接收系统接收，反射后的光包含水下声波的信息；最后，经过信号处理系统解调接收到的信息，获得水下声波信息。...

【技术保护点】
1.一种跨水空介质激光致声遥感探测方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1：大功率脉冲激光器产生的高能量发射强激光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；/n步骤2：采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即光检测系统中的发射模块发射检测用激光到达水面，经水面反射后被接收模块接收，反射后的散射光包含水下声波的信息；/n步骤3：经过信号处理系统解调接收到包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种跨水空介质激光致声遥感探测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：大功率脉冲激光器产生的高能量发射强激光聚焦到水面产生声波，声波被水下目标和底部反射到达水面；
步骤2：采用置于空中的光检测系统进行声波检测，即光检测系统中的发射模块发射检测用激光到达水面，经水面反射后被接收模块接收，反射后的散射光包含水下声波的信息；
步骤3：经过信号处理系统解调接收到包含水下声波信息的散射光，获得水下声波信息。


2.如权利要求1所述的跨水空介质激光致声遥感探测方法，其特征在于，所述步骤1中，所述大功率脉冲激光器采用被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器。


3.如权利要求2所述的跨水空介质激光致声遥感探测方法，其特征在于，所述被动调Q泵浦Nd:YAG固体倍频激光器技术指标为：
(1)波长：1.064μm；
(2)重复频率：24～26Hz；
(3)输出能量：≥100mJ；
(4)自然光束发散角：≤3.5mrad；
(5)出光口径：≤Φ6.5mm；
(6)激光脉冲宽度：8～15ns。


4.如权利要求1所述的跨水空介质激光致声遥感探测方法，其特征在于，所述步骤1中，所述高能量发射强激光为532nm绿光。

【专利技术属性】
技术研发人员：韦晓莹，贾晓东，吴环宝，王天鹤，刘建辉，王姝瑶，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12