一种180制造技术

本发明专利技术属于激光告警系统技术领域，具体涉及一种180

【技术实现步骤摘要】
一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统


[0001]本专利技术属于激光告警系统
，具体涉及一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统。

技术介绍

[0002]就目前来说，各个国家研制的激光告警系统种类繁多，主要有光谱识别型和相干识别型，光谱识别型激光告警系统分为成像型和非成像型，非成像型方法测量角分辨率低，不能分辨出波长大小，造成虚警率上升；而成像型的方法能偶是测量角度的分辨率提高，但也只能探测到特定几个波长的激光。相干识别的型的激光告警系统主要利用激光光束之间的相干性进行判别，但是这种方法所应用的光学系统比较复杂，且加工工艺成本较高，后期数据处理也相对较难。现有军用的激光设备工作波长范围宽达0.4～1.6μm，对激光告警设备的要求极高。后来，人们又提出了光栅衍射型激光告警机，目前应用较多的是基于一维光栅的衍射，根据0级和
±
1级光斑中心来获取激光入射角度和波长，但此方法很难同时达到较高的角分辨率和较大的视场。

技术实现思路

[0003]针对上述传统意义上激光告警机探测视场小、角度分辨率低、探测波段范围小的技术问题，本专利技术提供了一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，通过120
°
大视场镜头和二维光栅衍射实现180
°
超大视场、高角度分辨率探测和波长探测量，探测波长可达0.4～1.6μm。使用120
°
大视场镜头、面阵探测器、压缩视场系统，二维光栅以及透镜等器件，此系统结构简单，探测视场大且容易加工等特点。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，包括视场压缩系统、粗略测量角度部分、精确测量角度部分、控制及数据处理电路，所述视场压缩系统设置在来袭激光的光路方向上，所述视场压缩系统的光路方向上并列设置有粗略测量角度部分、精确测量角度部分，所述粗略测量角度部分、精确测量角度部分均通过导线电性连接有控制及数据处理电路。
[0006]所述粗略测量角度部分包括大视场镜头、第一面阵探测器，所述大视场镜头设置在视场压缩系统的光路方向上，所述大视场镜头的光路方向上设置有第一面阵探测器。
[0007]所述精确测量角度部分包括光栅、透镜、第二面阵探测器，所述光栅、大视场镜头并列设置在视场压缩系统的光路方向上，所述光栅的光路方向上设置有透镜，所述透镜的光路方向上设置有第二面阵探测器，所述第一面阵探测器、第二面阵探测器均通过导线电性连接有控制及数据处理电路。
[0008]所述大视场镜头采用120
°
大视场鱼眼镜头。
[0009]所述光栅采用二维光栅。
[0010]所述第一面阵探测器、第二面阵探测器的分辨率均为1280*1024。
[0011]所述视场压缩系统的视场压缩系数为2/3。
[0012]一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统的告警方法，包括下列步骤：
[0013]S1、当来袭激光通过视场压缩系统后进入粗略测量角度部分，经过120
°
大视场鱼眼镜头以及第一面阵探测器，第一面阵探测器采集到光斑信息；
[0014]S2、经由控制及数据处理电路算出其中心坐标，由此测得大致的激光入射角，实现粗略的角度测量；
[0015]S3、精确测量角度部分将二维光栅与第二面阵探测器相结合，来袭激光通过视场压缩系统将视场压缩，然后经过二维光栅对来袭激光进行衍射，再经透镜在第二面阵探测器上成像形成矩阵分布的光斑；
[0016]S4、再经由控制及数据处理电路得出光斑中心坐标，最终实现精确的角度测量，最终测得来袭激光的入射方位角α和入射俯仰角γ。
[0017]所述S2中粗略的角度测量方法为：由于第一面阵探测器对不同方向的来袭激光所形成的光斑位置不同，所以根据光斑的x坐标x0得到来袭激光的粗测方位角α
粗
，根据y坐标y0得到来袭激光的粗测俯仰角γ
粗
，
[0018][0019]所述f1为大视场镜头的焦距。
[0020]所述S4中精确的角度测量方法为：由于光栅是二维光栅，因此光斑在第二面阵探测器上成矩阵分布，二维光栅在其正交方向进行衍射，由光栅衍射理论在x方向具体推导如下：
[0021][0022]再由几何成像理论可知：
[0023][0024]同理，在y方向也进行此推导：
[0025][0026][0027]由此得到：
[0028][0029]所述α
精
为来袭激光的精测方位角，所述γ
精
为来袭激光的精测俯仰角，所述f2为透镜的焦距，所述d为二维光栅常数，所述λ为来袭激光波长，所述k为视场压缩系统的压缩系数，所述所述m、n分别表示来袭激光在x、y方向的衍射级次，所述β
xm
为x方向的第m级衍射角，所述β
yn
为在y方向的第n级衍射角，所述x(m,n)为上激光第(m,n)级衍射光斑的x坐标值，所述y(m,n)为激光第(m,n)级衍射光斑的y坐标值；
[0030][0031]以α
精
为变量，以m为函数，m1和m2取整数，且abs(m1‑
m2)最小值为m0，将得到的λ和m0带入下式获得来袭激光的精测方位角α
精
：
[0032][0033]以γ
精
为变量，以n为函数，n1和n2取整数，且abs(n1‑
n2)最小值为n0，将得到的λ和n0带入下式获得来袭激光的精测俯仰角α
精
：
[0034][0035]因为视场压缩系统的视场压缩系数为2/3，因此最终测得的入射方位角α和俯仰角γ为：
[0036][0037]本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
[0038]本专利技术提出的是一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警方法，此系统包含并行的两个测量部分，上层是粗略测量角度部分，入射激光经过视场压缩系统，再通过120
°
大视场镜头，在面阵探测器上形成光斑，根据光斑信息可粗略测量出来袭激光角度和波长。下
层是精确测量角度部分，经过上层光斑信息的处理，入射激光波长和角度已经被确定在某一个值的附近，下层主要通过二维光栅衍射，同样处理成像在面阵探测器上的光斑信息，得出入射激光的精确二维角度值和波长。相对现有的激光告警技术来说，本专利技术突破了传统激光告警机的局限性，采用超大视场的鱼眼镜头和二维光栅，可实现180
°
超大视场的激光告警，且角度分辨率和波长分辨率较高，探测波长范围可覆盖0.4～1.6μm。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：包括视场压缩系统(1)、粗略测量角度部分(2)、精确测量角度部分(3)、控制及数据处理电路(4)，所述视场压缩系统(1)设置在来袭激光的光路方向上，所述视场压缩系统(1)的光路方向上并列设置有粗略测量角度部分(2)、精确测量角度部分(3)，所述粗略测量角度部分(2)、精确测量角度部分(3)均通过导线电性连接有控制及数据处理电路(4)。2.根据权利要求1所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述粗略测量角度部分(2)包括大视场镜头(201)、第一面阵探测器(202)，所述大视场镜头(201)设置在视场压缩系统(1)的光路方向上，所述大视场镜头(201)的光路方向上设置有第一面阵探测器(202)。3.根据权利要求2所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述精确测量角度部分(3)包括光栅(301)、透镜(302)、第二面阵探测器(303)，所述光栅(301)、大视场镜头(201)并列设置在视场压缩系统(1)的光路方向上，所述光栅(301)的光路方向上设置有透镜(302)，所述透镜(302)的光路方向上设置有第二面阵探测器(303)，所述第一面阵探测器(202)、第二面阵探测器(303)均通过导线电性连接有控制及数据处理电路(4)。4.根据权利要求2所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述大视场镜头(201)采用120
°
大视场鱼眼镜头。5.根据权利要求1所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述光栅(301)采用二维光栅。6.根据权利要求1所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述第一面阵探测器(202)、第二面阵探测器(303)的分辨率均为1280*1024。7.根据权利要求1所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统，其特征在于：所述视场压缩系统(1)的视场压缩系数为2/3。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的一种180
°
大视场双目宽波段高精度激光告警系统的告警方法，其特征在于：包括下列步骤：S1、当来袭激光通过视场压缩系统后进入粗略测量角度部分，经过120
°
大视场鱼眼镜头以及第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，杨雪梅，王志斌，李孟委，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：