一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法，涉及无线电磁信号技术领域。为了实现在大视场中搜索和跟踪低小慢目标,本发明专利技术提供一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统，包括中央控制单元、激光器子系统、收发共口径光路子系统、扫描子系统、GM

【技术实现步骤摘要】
一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法


[0001]本专利技术属于无线电磁信号
，具体涉及一种大视场中搜索和跟踪低小慢目标的探测系统及方法。

技术介绍

[0002]低小慢目标是指“体积小、飞行高度低、速度慢”的飞行器，随着无人机等低小慢飞行器的应用推广逐渐走向成熟，对低小慢目标进行有效管控变得尤为重要，但目前在技术层面难以对低小慢目标进行有效探测。当前已有的目标探测技术手段，主要针对高空、高速和大体积的目标飞行器，其中激光因具有方向性好、相干性好等优点，能够实现高分辨率、高精度目标探测。但低小慢目标回波微弱、特征不明显，且激光随着探测距离的增加，激光回波能量会有衰减，距离较远时，反射回来的信号非常微弱，甚至淹没在噪声中，难以有效检测微弱的激光回波信号，对低小慢目标的探测困难。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种低小慢目标的探测系统及方法，以实现在大视场中搜索和跟踪低小慢目标。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标探测系统，包括中央控制单元、激光器子系统、收发共口径光路子系统、扫描子系统、GM
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APD阵列探测子系统和数据处理子系统；所述中央控制单元分别与激光器子系统、所述扫描子系统和GM
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APD阵列探测子系统相连，所述激光器子系统发射的激光光束经所述收发共口径光路子系统后，激光光束进入所述扫描子系统；目标回波光束经所述收发共口径光路子系统至所述GM/>‑
APD阵列探测子系统，所述GM
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APD阵列探测子系统经数据处理子系统与中央控制单元输入端连接。
[0005]进一步，所述收发共孔径光路子系统包括与激光器子系统依次相接的激光一级扩束系统、双工反射镜和大口径离轴反射望远系统和探测成像系统，大口径离轴反射望远系统的出射光接扫描子系统；探测成像系统位于双工反射镜的回波光路上，探测成像系统的汇聚回波光路上设置有GM
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APD阵列探测子系统；所述激光器子系统发出的激光光束经激光一级扩束系统后，扩束后的激光光束穿过双工反射镜中心入射到大口径离轴反射望远系统，大口径离轴反射望远系统的出射光进入所述扫描子系统，目标回波光束依次经扫描子系统、所述大口径离轴反射望，经所述双工反射镜反射至所述目标探测成像系统，经所述探测成像系统汇聚回波光束后进入所述GM
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APD阵列探测子系统。
[0006]进一步，上述扫描子系统采用大口径二维高速摆镜。
[0007]进一步，所述中央控制单元为FPGA中央控制单元。
[0008]进一步，所述数据处理子系统为上位机。
[0009]一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标的方法，包括以下步骤：
步骤一：系统上电后，启动所有子系统，所述中央控制单元控制所述激光器子系统发射激光束；步骤二：所述激光光束进入所述收发共孔径光路子系统，光束改变方向进入所述扫描子系统，所述中央控制单元控制所述扫描子系统偏转在视场范围内进行光束扫描，回波光束再经收发共孔径光路子系统，汇聚光束后进入所述GM
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APD阵列探测子系统；步骤三：所述GM
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APD阵列探测子系统持续接收所述回波信号，回波信号触发所述GM
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APD阵列探测子系统后，将回波数据位置信息传输至所述数据处理子系统；步骤四：所述数据处理子系统将回波数据位置坐标转换，经数据处理后判断是否有目标，若存在目标，则对目标数据建立源生航迹，通过跟踪算法预测跟踪目标位置形成临时航迹，将目标临时航迹信息传给所述中央控制单元；若无，则释放数据；步骤五：所述中央控制单元控制所述扫描子系统瞄准目标方向，若探测到目标，则确认临时航迹，跟踪目标;若无，则所述中央控制单元释放数据。
[0010]与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种低小慢目标探测系统，包括对目标的搜索与跟踪，具有以下优点：（1）本专利技术中收发共孔径光路子系统，主光学系统采用收发共用的大口径离轴反射望远系统，其优点在于无中心遮拦，反射损耗小，集光能力强，可减少高功率脉冲激光发射光束的传输损耗，提高反射回波激光能量收集能力，满足APD探测器最小可探测能量阈值要求。
[0011]（2）收发共孔径光路子系统利用中间带孔的反射镜同时实现激光光束发射与目标探测成像的双工作模式，激光发射光束直接穿过反射镜中心孔光束能量得到最大化利用。
[0012]（3）扫描子系统采用大口径二维高速摆镜实现工作视场范围的高精度快速扫描，扫描子系统与收发共口径光路子系统，具有光路结构紧凑，扫描视场大速度快、口径大焦距长空间分辨率高，光能利用率高的优点。
[0013]（4）本专利技术采用的GM
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APD阵列探测子系统，探测灵敏度可达到单光子量级，能探测到微弱的单光子信号，对于远距离的低小慢目标探测也更具优势。
附图说明
[0014]图1为低小慢探测系统组成和工作原理示意图。
[0015]图2为收发共口径光路子系统工作原理图。
[0016]图3为低小慢探测系统工作流程图。
[0017]附图标记说明如下：1、中央控制单元，2、激光器子系统，3、收发共口径光路子系统，301、激光一级扩束系统，302、双工反射镜，303、大口径离轴反射望远系统，305、探测成像系统，4、扫描子系统，5、GM
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APD阵列探测子系统，6、数据处理子系统，7、显示屏，8、低小慢目标。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如附图1所示，本专利技术实施例基于低小慢目标探测系统，实现对目标的搜索与跟踪，提出新型激光脉冲收发系统和回波信号处理装置和方法。
[0020]具体的，一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标探测系统，包括中央控制单元1、激光器子系统2、收发共口径光路子系统3、扫描子系统4、GM
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APD阵列探测子系统5和数据处理子系统6；所述中央控制单元1分别与激光器子系统2、所述扫描子系统4和GM
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APD阵列探测子系统5相连，所述激光器子系统2发射的激光光束经所述收发共口径光路子系统3后，激光光束进入所述扫描子系统4；目标回波光束经所述收发共口径光路子系统3至所述GM
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APD阵列探测子系统5，所述GM
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APD阵列探测子系统5经数据处理子系统6与中央控制单元1输入端连接。
[0021]所述的收发共孔径光路子系统3包括与激光器子系统2依次相接的激光一级扩束系统301、双工反射镜302和大口径离轴反射望远系统303和探测成像系统305，大口径离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标探测系统，其特征在于，包括中央控制单元（1）、激光器子系统（2）、收发共口径光路子系统（3）、扫描子系统（4）、GM
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APD阵列探测子系统（5）和数据处理子系统（6）；所述中央控制单元（1）分别与激光器子系统（2）、所述扫描子系统（4）和GM
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APD阵列探测子系统（5）相连，所述激光器子系统（2）发射的激光光束经所述收发共口径光路子系统（3）后，激光光束进入所述扫描子系统（4）；目标回波光束经所述收发共口径光路子系统（3）至所述GM
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APD阵列探测子系统（5），所述GM
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APD阵列探测子系统（5）经数据处理子系统（6）与中央控制单元（1）输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种在大视场中搜索和跟踪低小慢目标探测系统，其特征在于，所述收发共孔径光路子系统（3）包括与激光器子系统（2）依次相接的激光一级扩束系统（301）、双工反射镜（302）和大口径离轴反射望远系统（303）和探测成像系统（305），大口径离轴反射望远系统（303）的出射光接扫描子系统（4）；探测成像系统（305）位于双工反射镜（302）的回波光路上，探测成像系统（305）的汇聚回波光路上设置有GM
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APD阵列探测子系统（5）；所述激光器子系统（2）发出的激光光束经激光一级扩束系统（301）后，扩束后的激光光束穿过双工反射镜（302）中心入射到大口径离轴反射望远系统（303），大口径离轴反射望远系统（303）的出射光进入所述扫描子系统（4），目标回波光束依次经扫描子系统（4）、所述大口径离轴反射望远系统（303），经所述双工反射镜（302）反射至所述目标探测成像系统（305），经所述探测成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪莲，王春阳，肖博，马骏，武元昊，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：