光学定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种光学定位系统及方法，其中系统包括：光子集成电路和信息处理模块；所述光子集成电路与所述信息处理模块相连接；所述光子集成电路包括微透镜阵列和信号传输模块；所述微透镜阵列与所述信号传输模块相连接；所述微透镜阵列由一排水平方向的微透镜和一排竖直方向的微透镜组成；所述微透镜阵列用于接收待定位目标的光信号；所述信号传输模块用于将所述光信号输入至所述信息处理模块；所述信息处理模块用于获得所述光信号的空间频谱切片，所述空间频谱切片用于获得所述待定位目标的位置信息。本发明专利技术实施例提供的光学定位系统实现了无图像定位，提高了系统的集成性。提高了系统的集成性。提高了系统的集成性。

【技术实现步骤摘要】
光学定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种光学定位系统及方法。

技术介绍

[0002]目标定位技术在军事、体育、安全和交通等领域有着广泛的应用前景。现有的目标定位方法之一是基于成像分析进行定位，基于成像分析进行定位需要依靠光电检测技术采集监控场景的图像序列。由于传统光学望远镜利用光波的折射和反射来产生图像，因此为了提高光学系统的空间分辨率，需要增大光学系统的孔径，但同时望远镜系统的体积、质量和能量消耗也会随之增加，因此在生产应用中，基于成像分析的定位系统集成性差，投入生产使用难度大。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种光学定位系统及方法，用以解决现有技术中基于成像定位分析系统集成性差的缺陷，实现基于非成像定位分析，提高系统集成性。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种光学定位系统，包括：光子集成电路和信息处理模块；所述光子集成电路与所述信息处理模块相连接；
[0005]所述光子集成电路包括微透镜阵列和信号传输模块；所述微透镜阵列与所述信号传输模块相连接；所述微透镜阵列由一排水平方向的微透镜和一排竖直方向的微透镜组成；
[0006]所述微透镜阵列用于接收待定位目标的光信号；
[0007]所述信号传输模块用于将所述光信号输入至所述信息处理模块；
[0008]所述信息处理模块用于获得所述光信号的空间频谱切片，所述空间频谱切片用于获得所述待定位目标的位置信息。
[0009]可选的，所述光学定位系统还包括切片计算模块；所述切片计算模块与所述信息处理模块相连接；所述切片计算模块用于对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的位置信息。
[0010]可选的，所述切片计算模块包括投影计算单元和位置获得单元；所述投影计算单元与所述位置获得单元相连接；
[0011]所述投影计算单元用于对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的投影切片；
[0012]所述位置获得单元用于基于所述投影切片获得所述待定位目标的位置信息。
[0013]可选的，所述信号传输模块包括集成光波导阵列、阵列波导光栅和相位调制器；
[0014]所述集成光波导阵列用于基于两两配对规则获取所述微透镜阵列中的多对微透镜收集的光信号；所述集成光波导阵列还用于将所述微透镜收集的光信号发送至所述阵列波导光栅；
[0015]所述阵列波导光栅用于对所述多对光信号进行光分离获得多对分离光信号；
[0016]所述相位调制器用于对所述多对分离光信号进行相位调制，获得多对调制光信号；所述相位调制器还用于将所述多对调制光信号发送至所述信息处理模块。
[0017]可选的，所述信息处理模块包括正交检测器和数字信号处理模块；
[0018]所述正交检测器用于接收所述多对调制光信号；所述正交检测器还用于基于互强度公式获得每对调制光信号的光互强度和基于预设位置公式获得每对调制光信号的空间频谱坐标；
[0019]所述数字信号处理模块用于基于所述每对调制光信号的光互强度和所述每对调制光信号的空间频谱坐标获得所述光信号的空间频谱；所述数字信号处理模块还用于对所述空间频谱进行傅里叶切片，获得所述空间频谱正交方向上的频谱切片。
[0020]可选的，所述互强度公式为：
[0021][0022][0023]其中，Q1为所述每对微透镜中的第一微透镜；(x1，y1)为Q1的位置；Q2为所述每对微透镜中的第二微透镜；(x2，y2)为Q2的位置； J(Q1；Q2)为Q1和Q2之间的光的互强度；I为所述待定位目标；(ξ,η)为所述待定位目标的位置；λ为所述待定位目标发出的光的平均波长；k 是归一化常数；z为所述待定位目标与所述微透镜阵列之间的距离。
[0024]可选的，所述预设位置公式为：
[0025][0026][0027]其中，u为所述每对调制光信号的空间频谱U轴坐标；Δx为所述每对微透镜之间在x轴上距离；Δy为所述每对微透镜之间在y轴上距离；λ为其发出的光的平均波长；z为所述待定位目标与所述微透镜阵列之间的距离。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于上述任一种光学定位系统进行光学定位的方法，包括：
[0029]基于所述微透镜阵列接收所述待定位目标的光信号；
[0030]基于所述信号传输模块将所述光信号输入至所述信息处理模块，获得所述信息处理模块输出的所述光信号的空间频谱切片，所述空间频谱切片用于获得所述待定位目标的位置信息。
[0031]可选的，所述方法还包括：
[0032]对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的位置信息。
[0033]可选的，所述对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的位置信息，包括：
[0034]对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的投影切片；
[0035]基于所述投影切片获得所述待定位目标的位置信息。
[0036]本专利技术实施例提供的光学定位系统，通过正交排列的微透镜阵列接收光信号，得到待定位目标的空间频谱切片，空间频谱切片可以用于获得所述待定位目标的位置信息。
本专利技术实施例中的光学定位系统是基于光子集成芯片的无图像定位系统，无需成像，需要的透镜数目比基于图像的目标定位系统少，采用正交排布的微透镜阵列，降低系统体积有利于系统集成，实现对待定位目标的定位。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是本专利技术实施例提供的光学定位系统的结构示意图之一；
[0039]图2是本专利技术实施例提供的微透镜阵列结构示意图之一；
[0040]图3是本专利技术实施例提供的微透镜阵列结构示意图之二；
[0041]图4是本专利技术实施例提供的光学定位系统的结构示意图之二；
[0042]图5是本专利技术实施例提供的信息处理模块的结构示意图；
[0043]图6是本专利技术实施例提供的信号空间传输过程示意图；
[0044]图7是本专利技术实施例提供的光学定位方法的流程示意图；
[0045]图8是本专利技术实施例提供的切片计算示意图之一；
[0046]图9是本专利技术实施例提供的切片计算示意图之二。
[0047]附图标记：
[0048]1121：集成光波导阵列；1122：阵列波导光栅；
[0049]1123：相位调制器。
具体实施方式
[0050]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学定位系统，其特征在于，包括：光子集成电路和信息处理模块；所述光子集成电路与所述信息处理模块相连接；所述光子集成电路包括微透镜阵列和信号传输模块；所述微透镜阵列与所述信号传输模块相连接；所述微透镜阵列由一排水平方向的微透镜和一排竖直方向的微透镜组成；所述微透镜阵列用于接收待定位目标的光信号；所述信号传输模块用于将所述光信号输入至所述信息处理模块；所述信息处理模块用于获得所述光信号的空间频谱切片，所述空间频谱切片用于获得所述待定位目标的位置信息。2.根据权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，所述光学定位系统还包括切片计算模块；所述切片计算模块与所述信息处理模块相连接；所述切片计算模块用于对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的位置信息。3.根据权利要求2所述的光学定位系统，其特征在于，所述切片计算模块包括投影计算单元和位置获得单元；所述投影计算单元与所述位置获得单元相连接；所述投影计算单元用于对所述空间频谱切片进行一维傅里叶反变换，获得所述待定位目标的投影切片；所述位置获得单元用于基于所述投影切片获得所述待定位目标的位置信息。4.根据权利要求1所述的光学定位系统，其特征在于，所述信号传输模块包括集成光波导阵列、阵列波导光栅和相位调制器；所述集成光波导阵列用于基于两两配对规则获取所述微透镜阵列中的多对微透镜收集的光信号；所述集成光波导阵列还用于将所述微透镜收集的光信号发送至所述阵列波导光栅；所述阵列波导光栅用于对所述多对光信号进行光分离获得多对分离光信号；所述相位调制器用于对所述多对分离光信号进行相位调制，获得多对调制光信号；所述相位调制器还用于将所述多对调制光信号发送至所述信息处理模块。5.根据权利要求4所述的光学定位系统，其特征在于，所述信息处理模块包括正交检测器和数字信号处理模块；所述正交检测器用于接收所述多对调制光信号；所述正交检测器还用于基于互强度公式获得每对调制光信号的光互强度和基于预设位置公式获得每对调...

【专利技术属性】
技术研发人员：左勇，宋晓菡，周樱樱，杜志华，伍剑，洪小斌，李岩，郭宏翔，邱吉芳，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：