申请/专利权人：中国电子科技集团公司第三十八研究所

申请日：2023-07-07

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117075130B

主分类号：G01S17/66

分类号：G01S17/66;G01S7/481

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：本发明提供一种低慢小目标激光跟踪装置及其工作方法，涉及光电探测技术领域。本发明提供的技术方案可应用于低空小型无人机、蜂群等目标的探测和跟踪，采用脉冲激光雷达技术探测低慢小目标，利用了激光光束发散角小、脉冲宽度窄等优势，解决低慢小目标高精度探测和定位问题；采用单光子探测和计数方法，检测低慢小目标的极微弱回波，实现了光子水平的高灵敏度能量检测，解决了低慢小目标远距离探测问题；采用多模光纤束捆绑形式进行目标回波空间分辨和定位，可结合高精度二轴伺服转台进行实时跟踪，解决了低慢小目标连续跟踪的问题。

主权项：1.一种低慢小目标激光跟踪装置的工作方法，其特征在于，所述低慢小目标激光跟踪装置包括纳秒脉冲激光发射模块、接收光学系统和光子探测计数模块；所述纳秒脉冲激光发射模块包括纳秒激光器1和准直镜2；所述纳秒脉冲激光发射模块的光轴与接收光学系统的光轴平行，所述纳秒激光器1通过准直镜2使得激光照射视场充分覆盖接收光学系统的探测视场；所述接收光学系统包括光学镜头3和多模光纤束4，所述光学镜头3用于接收目标回波，所述多模光纤束4一端与光学镜头3相连接，另一端分为若干根光纤尾纤并将所述目标回波发送至光子探测计数模块；所述光子探测计数模块包括若干个单光子探测器5和符合测量计数器6，每一所述单光子探测器5的一端与对应的光纤尾纤相连接，另一端与所述符合测量计数器6的对应的测量通道相连接；所述符合测量计数器6与纳秒激光器1相连接；所述纳秒脉冲激光发射模块、接收光学系统和光子探测计数模块安装在光学平板7上，所述光学平板7整体安装在二轴伺服转台上，所述二轴伺服转台用于实时调整方位和俯仰指向角度；所述工作方法包括：S1、候选目标探测；根据所述符合测量计数器6计算的时间分辨率，建立光子到达时间分布直方图，获取各个测量通道的光子计数数据，每次累积z＝100个激光脉冲周期的光子计数进行信号检测；采用滑窗法在直方图上进行信号检测，统计滑窗内的光子数N： 其中，k为滑窗在直方图中的区间位置，m为滑窗区间数目，ni为第i个直方图区间内的光子数；如果N大于候选信号检测门限T0，则将区间[k，k+m]标记为候选目标信号区间；S2、目标信号测量；对于任一测量通道j，统计区间[k，k+m]内的光子数Nj： 其中，ni，j为测量通道j内直方图区间i内的光子数；根据光纤在光纤束中的相对位置xj，yj，计算出候选目标质心位置x，y： 其中，J为测量通道的数量；调整所述二轴伺服转台的方位、俯仰指向，使得光纤束中心指向候选目标的质心位置；通过中心光纤通道测量候选目标信号，通过滑窗法检测出的光子数N′大于目标信号检测门限T1，则将该目标作为稳定目标，其中T1＞T0；S3、目标定位跟踪；利用中心光纤通道对目标进行实时测量，更新目标信号区间[k，k+m]；根据7个测量通道计算目标信号的质心，不断调整二轴伺服转台方位、俯仰指向，使得光纤束中心始终指向目标质心位置。

全文数据：

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