一种等效高斯光束远场辐射分布参数的求解方法，步骤为：已知实际系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω，光束半高宽，目标尺寸形状和反射率；根据实际光束瞄准系统建立仿真模型；在仿真模型中，控制光束扫描目标，并记录扫描坐标和回波信号；根据扫描坐标和回波信号的对应关系，结合最小二乘估计准则，求出该目标尺寸下等效高斯光束远场辐射分布参数改变目标尺寸a，解出对应的利用多项式曲线拟合技术求出相对a的函数关系。本发明专利技术提出了等效高斯光束远场辐射分布参数的概念，给出了特定的光束半高宽下，和a的函数关系；解决了基于回波信号的瞄准系统中对不同尺寸目标的光束瞄准问题，大大提高了光束瞄准误差估计精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光束控制领域，具体的涉及基于目标回波信号的光束瞄准系统中，解决了基于回波信号的瞄准系统中对不同尺寸目标的光束瞄准问题，大大提高了光束瞄准误差估计精度。
技术介绍
激光瞄准系统在有源跟踪、目标照明及自由空间通信等诸多领域起着关键作用。但是当光束传输穿过大气时，由于机械振动、大气湍流和跟踪器的局限性以及光学未对准引起的随机误差和偏差，会导致瞄准离轴和到达目标信号的损失。在大多数激光控制系统中，常出现两种瞄准误差，即对准视轴偏差(瞄准的静态偏差，可校准)和光束抖动(暂时性的随机误差)，如图I所示，要实现光束瞄准，首先即要估计出光束瞄准视轴偏差(即静态偏差)。上世纪九十年代初，由Lukesh等人提出一种新的估计技术根据目标反射回来的信号强度的统计值估计抖动和视轴误差。该技术只针对光束尺寸大于目标尺寸的情况而开发的，它需要知道光束的轮廓和目标的形状/反射比，如图2所示。基于目标回波信号统计的瞄准方法为直接用激光束(高斯脉冲)照射目标，由于光束抖动的存在，导致光斑在目标平面内以一定的分布形式(二维高斯分布)随机漂移，则其回波信号的强度也随着目标相对光束中心的角位置变化而不断变化，通过对目标回波信号(光脉冲信号)进行统计分析，能够实时估计出目标相对于光斑统计中心的视轴偏差，并实时调整使激光束中心对准目标。最初该技术是直接对运动目标进行试验，通过分析返回的信号，逐步建立起了统计模型，并从理论上进行了大量的探索，取得了一些突破，现已能够较准确地估计出目标相对光束的统计中心的视轴偏差大小。但是由于该技术的回波信号估计模型是以点目标为基础建立的，而在实际应用中，都是扩展目标，因此必须考虑目标反射截面的大小对回波信号的影响。仿真和实验都表明，同一束光在瞄准不同反射截面的目标时，其回波信号的分布有很大的不同，如果此时依然以最初的点目标建模计算，其计算结果会出现较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种等效高斯光束远场辐射分布参数求解方法，消除了由于目标反射截面的不同导致的回波信号分布的变化，提高了光束瞄准误差估计精度。本专利技术采用的技术方案为基于目标回波信号的光束瞄准系统中，步骤如下第一步，已知基于回波信号的瞄准系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Q、光束半高宽FWHM，目标尺寸a和目标反射率P ；第二步，根据实际基于回波信号的光束瞄准系统，结合已知目标平面内高斯光束远场辐射分布参数、目标尺寸和目标反射率，建立回波信号仿真模型，则第n个回波信号 Qe为Qe = / / R (x, y) P (x , y , x, y) dxdy(I)错误！未找到引用源。R(x, y)表示高斯光束远场福射分布，P (x , y, x, y)表示扩展目标反射率分布，x、y表示目标相对光斑能量中心的角位置坐标；第三步，在上述仿真模型中，控制光束沿光束中心线一维扫描目标，并实时记录一维扫描坐标文=(x，x|；2]，，，x，，，x)(2)和归一化后的回波信号序列权利要求1.，其特征在于实现步骤如下 第一步，已知基于回波信号的瞄准系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω、光束半高宽FWHM，目标尺寸a和目标反射率P ； 第二步，根据实际基于回波信号的光束瞄准系统，结合已知目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω、目标尺寸和目标反射率P，建立回波信号仿真模型，则第η个回波信号Qe为y+a/2 x+a/2 Qe= f dy J R(x,y)p(x,y,x,y)dx(I)y-a/2 x-a/2 R(x，y)表示高斯光束远场福射分布，P (x, y, x, y)表示扩展目标反射率分布，x、y表示目标相对光斑能量中心的角位置坐标； 第三步，在上述仿真模型中，控制光束沿光束中心线一维扫描目标，并实时记录一维扫描坐标 X = (x, x,,, x,,, x)(2) 和归一化后的回波信号序列 Qe=(Qe, Qe, Qe)(3) N表不回波信号样本容量； 第四步，根据第三步得到的一维扫描坐标和归一化后的回波信号序列的对应关系，利用最小二乘法，拟合求出该目标尺寸a下等效高斯光束远场辐射分布参数 ； 第五步，根据前四步的方法，将目标尺寸a以O. 05FWHM为步长从O. IFWHM增大到2FWHM,分别求出对应的等效高斯光束远场辐射分布参数 ； 第六步，根据6和a的变化关系，并设归一化目标尺寸D = a/FWHM，利用多项式曲线拟合技术解得等效高斯光束远场辐射分布参数和归一化目标尺寸的函数关系为 Q = f(D)xFWHM (4)=(-0.004234D4 + 0.02071D3 + 0.0577D2 + 0.004309D + 0.4245) x FWHM 将D = a/FWHM代入公式(4)，即可求解特定光束半高宽下，任意目标尺寸a对应的等效高斯光束远场福射分布参数 。2.根据权利要求I所述的一种等效高斯光束分布参数的求解方法，其特征在于所述第四步利用最小二乘法拟合等效高斯光束远场辐射分布参数的过程为 根据第三步所得一维扫描坐标和回波信号序列，设 Qe = Rfi (x ,0)+V(5) Rfi (x ,0)表示分布参数为Ω时点目标在(χ,0)坐标处的回波能量,V 为拟合误差，则最小二乘拟合的准则就是选取等效高斯光束远场辐射分布参数 ,使得拟合误差的平方和达到最小，即 J(Q) = ^V2 = X(Qe-R0(x,0))2 |—二匪(6) n=ln=l 对上式进行数值求解，得最佳等效高斯光束远场辐射分布参数 。3.根据权利要求I所述的一种等效高斯光束分布参数的求解方法，其特征在于所述第六步利用多项式曲线拟合技术解得等效高斯光束远场辐射分布参数和目标尺寸的函数关系的过程为 根据第五步得设定的目标尺寸递增序列a = (&1,&2,...,αΜ),则归一化目标尺寸序列表示为5 = a/FWHM ,对应的等效高斯光束远场辐射分布参数G(a) = Μ)，M表示序列长度；根据多项式曲线拟合的原理，依据最小二乘准则，假设存在函数f(x)=(P1x4+P2x3+P3x2+P4x+P5)，使误差函数全文摘要，步骤为已知实际系统中目标平面内高斯光束远场辐射分布参数Ω，光束半高宽，目标尺寸形状和反射率；根据实际光束瞄准系统建立仿真模型；在仿真模型中，控制光束扫描目标，并记录扫描坐标和回波信号；根据扫描坐标和回波信号的对应关系，结合最小二乘估计准则，求出该目标尺寸下等效高斯光束远场辐射分布参数改变目标尺寸a，解出对应的利用多项式曲线拟合技术求出相对a的函数关系。本专利技术提出了等效高斯光束远场辐射分布参数的概念，给出了特定的光束半高宽下，和a的函数关系；解决了基于回波信号的瞄准系统中对不同尺寸目标的光束瞄准问题，大大提高了光束瞄准误差估计精度。文档编号G06F19/00GK102622511SQ20121002611公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日专利技术者任戈, 周磊, 田俊林, 谭毅 申请人:中国科学院光电技术研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周磊，任戈，谭毅，田俊林，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。