CN203535224U - 红外与激光复合探测*** - Google Patents

红外与激光复合探测*** Download PDF

Info

Publication number
CN203535224U
CN203535224U CN201320623465.3U CN201320623465U CN203535224U CN 203535224 U CN203535224 U CN 203535224U CN 201320623465 U CN201320623465 U CN 201320623465U CN 203535224 U CN203535224 U CN 203535224U
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
infrared
optical
target
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn - After Issue
Application number
CN201320623465.3U
Other languages
English (en)
Inventor
黄庚华
颜洪雷
舒嵘
丁宇星
王海伟
周德力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technical Physics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority to CN201320623465.3U priority Critical patent/CN203535224U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203535224U publication Critical patent/CN203535224U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本实用新型公开一种红外与激光复合探测***，该***可以实现对红外移动目标的稳定跟踪和激光的精确指向，并实现对目标的距离测量。该***具有折返式共口径光学接收头部，使用分色片分离红外和激光，红外相机对移动小目标成像，根据目标质心位置控制二维转台的粗跟踪和快速偏转镜的精调整，使激光发射准确指向目标。光电倍增管接收激光回波信号，依据激光发射主波信号和回波信号解算出目标距离信息。本实用新型***可以搭载在机载、弹载和卫星平台，实现对红外目标的三维测量，为总体决策提供信息保障。

Description

红外与激光复合探测***
技术领域：
本专利涉及空间点目标探测和定位技术，具体涉及一种红外激光复合探测***，可应用于末端制导和空间目标探测。
背景技术：
传统的大面阵红外焦平面探测非合作目标，具有高灵敏度、高二维空间分辨率以及配后二维转台后的大动态范围特点，能在复杂环境下实现对目标的自主搜索和跟踪，且具有较强的抗电磁干扰能力。但红外成像仅能获取目标的二维信息，无法获取目标的精确距离和速度信息。将红外被动成像和激光主动探测结合，构成红外/激光双模复合探测，得到目标的角度-角度-距离的三维信息，并且可以配合高速信息处理***，数据融合提取目标速度和轨迹信息。
采用红外成像/激光主动探测复合制导技术可以发挥两者的优势弥补各自的不足，首先利用红外成像在较大的视场中快速探测定位目标，然后利用激光主动探测获取疑似目标高分辨率的强度像和距离像，实现真假目标的识别。并可以根据获得多传感器数据融合，给予总体以最大的信息保障，做出决策。
发明内容：
本专利的目的是提供一种应用于末端制导和空间目标探测的新型跟瞄复合探测***，采用红外被动探测目标方位精确指引激光指向，采用单光子计数技术探测目标距离和速度。本专利有利于提高总体对目标的探测识别和跟踪能力，给予总体充分的信息保障。
本***结构如附图1所示，包括：粗跟踪机构1、光学望远镜2、快速偏转镜3、激光发射器4、分光组件5、光电倍增管6、光学准直组件7、红外相机8、激光反射镜9、光学聚焦组件10。
所述的粗跟踪机构1是由角位移转台（俯仰±15°，步进精度200urad）和旋转台（360°，步进精度250urad）组合结构；所述的光学望远镜2是反射式通光望远***；所述的快速偏转镜3是压电陶瓷驱动的快速偏转镜，选用PI公司的S334型号的压电快速偏转镜；所述的激光发射器4是波长为532nm，线宽为0.5nm的脉冲激光器，发散角为0.2mrad，能量大于3uJ；所述的分光组件5通过红外波段，反射可见光波段的光学组件；所述的光电倍增管6是单光子量级的单元探测器，选用滨松公司的10682型单光子计数型模块；所述的光学准直组件7是把激光回波准直到光电倍增管光敏面的光学组件；所述的红外相机8是红外面阵相机，红外焦平面选择sofradir公司的640*512中波制冷型探测器，图像帧频设为50Hz；所述的激光反射镜9是可见光全反射镜；所述的光学聚焦组件10是把红外波段光聚焦到红外焦平面的光学组件；
所述的快速偏转镜3、激光发射器4、分光组件5、光电倍增管6、光学准直组件7、红外相机8、激光反射镜9、光学聚焦组件10均固定在光学望远镜2上，并随着粗跟踪机构1转动；红外相机8和光电倍增管6共用光学望远镜2；快速偏转镜3和激光反射镜9组合固定在激光发射器4前方，快速偏转镜3的零位指向和光学望远镜2光轴平行；
所述的激光发射器4发射激光通过激光反射镜9反射到快速偏转镜3，指向红外目标；目标反射激光回波，通过光学望远镜2后，由分光组件5反射到光学准直组件7准直后到达光电倍增管6的光敏面，探测激光回波信号；目标的红外波段光谱通过光学望远镜2后，由分光组件5透射，通过光学聚焦组件10聚焦到红外相机8的探测器焦平面成像。
***的工作原理如下：
粗跟踪机构1和红外相机8闭合搜索红外目标，保证目标在望远镜视场范围内，快速偏转镜3调整激光发射器4快速精确指向，脉冲激光精确瞄准目标，光电倍增管6探测光子信号，通过激光主波信号和光子回波信号处理，提取目标距离。
粗跟踪机构按设定扫描方式大范围搜索目标，发现目标后停止搜索模式，按照粗跟踪的低频调整保持目标在红外视场内，识别目标质心二维方位驱动快速偏转镜转动，是激光准确指向目标。光电倍增管接收激光单光子信号，通过对主波和回波信号相关处理，计算目标真实的实时距离信息，最终达到目标的方位和距离信息测量。
完整的***处理控制框图如附图3所示。
本专利有如下有益效果：
通过红外被动成像识别目标方位，结合主动激光高精度距离测量，有效获取目标方位和距离信息，形成对目标高精度的角度-角度-距离测量，极大地丰富了目标的探测信息，可广泛的应用在目标深空探测和末端制导领域。
附图说明：
图1是本专利的红外与激光复合探测***结构图；
图中：1.粗跟踪机构；    2.光学望远镜；    3.快速偏转镜；
4.激光发射器；    5.分光组件；     6.光电倍增管；
7.光学准直组件；  8.红外相机；     9.激光反射镜；
10.光学聚焦组件。
图2红外相机中目标位置变化示意图；
图中：11.目标在视场外的位置；
12.目标在视场内的位置（粗跟踪机构搜寻目标结果）。
图3***处理控制框图。
具体实施方式：
下面结合附图对本专利的具体实施方式作进一步的详细说明：
1.整体开机，粗跟踪机构1通过设定的路径开始扫描，红外相机8不停地识别发现目标。当目标进入红外视场，红外相机8发现并锁定目标，粗跟踪机构1停止扫描。红外相机计算目标质心位置，反馈到主控单元，主控调整粗跟踪机构1把目标像点位置靠向红外图像中心，如图2示。
2.目标红外信息和激光回波信号通过光学望远镜2折返聚焦到分光组件5，分光组件透过红外波段反射可见光波段。红外波段经过光学聚焦组件10后聚焦到红外相机8的成像焦面，红外相机8选择波段为3.7-4.8um的中波红外相机，红外焦平面选择sofradir公司的640*512中波制冷型探测器，帧频输出为50Hz。红外图像数据经过采集板后分两路输出，一路通过USB传输到电脑上位机，供电脑存储、检测，另一路直接传输到图像处理单元。图像处理单元对红外图像实时分析处理得到目标的质心方位，质心方位编码后传输到主控单元，主控单元解码后改为两路驱动信号传输到快速偏转镜3的驱动电路，驱动快速偏转镜转动。激光器发射激光通过激光反射镜9反射到达快速偏转镜3，然后再指向目标。
3.击中目标后，激光回波通过光学望远镜2折返到分光组件5反射到光学准直组件7，最后到达光电倍增管6光敏面。光电倍增管6（滨松的10682型单光子计数型模块）响应回来的单光子信息，输出TTL脉冲信号到测时单元，测时单元结合脉冲激光器发射器4发射产生主波信号，计算每个回波单光子和主波的时间间隔，计算结果全部输入到主控单元，主控单元通过时间相关和泊松滤波算法提取出真实的时间间隔，并转换为距离值输出。

Claims (1)

1.一种红外与激光复合探测***，它包括：粗跟踪机构（1）、光学望远镜（2）、快速偏转镜（3）、激光发射器（4）、分光组件（5）、光电倍增管（6）、光学准直组件（7）、红外相机（8）、激光反射镜（9）、光学聚焦组件（10），其特征在于：
所述的粗跟踪机构（1）是步进精度为200urad俯仰角为±15°的角位移转台和步进精度为250urad的360°旋转台的组合结构；所述的光学望远镜（2）是反射式通光望远***；所述的快速偏转镜（3）是压电陶瓷驱动的快速偏转镜，选用PI公司的S334型号的压电快速偏转镜；所述的激光发射器（4）是波长为532nm，线宽为0.5nm，发散角为0.2mrad，能量大于3uJ的脉冲激光器；所述的分光组件（5）通过红外波段，反射可见光波段的光学组件；所述的光电倍增管（6）是单光子量级的单元探测器，选用滨松公司的10682型单光子计数型模块；所述的光学准直组件（7）是把激光回波准直到光电倍增管光敏面的光学组件；所述的红外相机（8）是红外面阵相机，红外焦平面选择sofradir公司的640*512中波制冷型探测器，图像帧频设为50Hz；所述的激光反射镜（9）是可见光全反射镜；所述的光学聚焦组件（10）是把红外波段光聚焦到红外焦平面的光学组件；
所述的快速偏转镜（3）、激光发射器（4）、分光组件（5）、光电倍增管（6）、光学准直组件（7）、红外相机（8）、激光反射镜（9）、光学聚焦组件（10）均固定在光学望远镜（2）上，并随着粗跟踪机构（1）转动；红外相机（8）和光电倍增管（6）共用光学望远镜（2）；快速偏转镜（3）和激光反射镜（9）组合固定在激光发射器（4）前方，快速偏转镜（3）的零位指向和光学望远镜（2）光轴平行；
所述的激光发射器（4）发射激光通过激光反射镜（9）反射到快速偏转镜（3），指向红外目标；目标反射激光回波，通过光学望远镜（2）后，由分光组件（5）反射到光学准直组件（7）准直后到达光电倍增管（6）的光敏面，探测激光回波信号；目标的红外波段光谱通过光学望远镜（2）后，由分光组件（5）透射，通过光学聚焦组件（10）聚焦到红外相机（8）的探测器焦平面成像。
CN201320623465.3U 2013-10-10 2013-10-10 红外与激光复合探测*** Withdrawn - After Issue CN203535224U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320623465.3U CN203535224U (zh) 2013-10-10 2013-10-10 红外与激光复合探测***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320623465.3U CN203535224U (zh) 2013-10-10 2013-10-10 红外与激光复合探测***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203535224U true CN203535224U (zh) 2014-04-09

Family

ID=50421418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320623465.3U Withdrawn - After Issue CN203535224U (zh) 2013-10-10 2013-10-10 红外与激光复合探测***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203535224U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499818A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 中国科学院上海技术物理研究所 一种红外与激光复合探测***
CN104536009A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 华中科技大学 一种激光红外复合的地面建筑物识别及导航方法
CN107656540A (zh) * 2017-08-30 2018-02-02 南京理工大学 非制冷红外与激光复合周向扫描探测装置
US10359496B2 (en) 2015-08-10 2019-07-23 Viasat, Inc. Satellite antenna with sensor for line-of-sight detection
CN111007527A (zh) * 2019-12-14 2020-04-14 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种红外激光复合快速成像跟踪装置
CN111045102A (zh) * 2019-12-28 2020-04-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种红外与激光接收共口径复合探测***

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499818A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 中国科学院上海技术物理研究所 一种红外与激光复合探测***
CN103499818B (zh) * 2013-10-10 2015-07-29 中国科学院上海技术物理研究所 一种红外与激光复合探测***
CN104536009A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 华中科技大学 一种激光红外复合的地面建筑物识别及导航方法
CN104536009B (zh) * 2014-12-30 2016-12-28 华中科技大学 一种激光红外复合的地面建筑物识别及导航方法
US10359496B2 (en) 2015-08-10 2019-07-23 Viasat, Inc. Satellite antenna with sensor for line-of-sight detection
US11422219B2 (en) 2015-08-10 2022-08-23 Viasat, Inc. Satellite antenna with sensor for line-of-sight detection
CN107656540A (zh) * 2017-08-30 2018-02-02 南京理工大学 非制冷红外与激光复合周向扫描探测装置
CN107656540B (zh) * 2017-08-30 2019-11-15 南京理工大学 非制冷红外与激光复合周向扫描探测装置
CN111007527A (zh) * 2019-12-14 2020-04-14 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种红外激光复合快速成像跟踪装置
CN111007527B (zh) * 2019-12-14 2021-09-14 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种红外激光复合快速成像跟踪装置
CN111045102A (zh) * 2019-12-28 2020-04-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种红外与激光接收共口径复合探测***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103499818B (zh) 一种红外与激光复合探测***
CN107219532B (zh) 基于mems微扫描镜的三维激光雷达及测距方法
CN203535224U (zh) 红外与激光复合探测***
Liu et al. TOF lidar development in autonomous vehicle
US10739460B2 (en) Time-of-flight detector with single-axis scan
US11867790B2 (en) Three dimensional LIDAR system with targeted field of view
CN109164430B (zh) 利用激光回波与光斑探测目标位置与姿态的***及方法
CN109375237B (zh) 一种全固态面阵三维成像激光雷达***
CN108490446B (zh) 一种光电三坐标搜索跟踪装置及方法
CN204044359U (zh) 一种二维扫描式激光测距装置
CN107703517B (zh) 机载多光束光学相控阵激光三维成像雷达***
CN108037499B (zh) 一种光电毫米波三坐标搜索跟踪装置及方法
CN114545428B (zh) 基于单像素-单光子探测器跟踪测距激光雷达装置及方法
CN107219533A (zh) 激光雷达点云与图像融合式探测***
CN108008375B (zh) 一种光电毫米波搜索跟踪装置及方法
CN107238842B (zh) 一种面阵目标搜索扫描成像装置及方法
CN101813779A (zh) 基于线阵apd探测器的激光扫描三维成像雷达及方法
CN104483676A (zh) 一种3d/2d非扫描激光雷达复合成像装置
CN205941886U (zh) 一种三维激光雷达测距***
CN108761482A (zh) 一种基于mems振镜的微型激光三维成像雷达及成像方法
JP2017032459A (ja) 目標識別レーザ観測システム
CN112269181A (zh) 激光主动探测装置及激光主动探测处置***
US20150092179A1 (en) Light ranging with moving sensor array
CN111007527B (zh) 一种红外激光复合快速成像跟踪装置
CN106154282B (zh) 激光阵列高速空间跟踪***

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20140409

Effective date of abandoning: 20150729

AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20140409

Effective date of abandoning: 20150729

RGAV Abandon patent right to avoid regrant