基于射頻傳輸的激光同步檢測系統研究

劉鵬++李福燚++李昂++孫博

摘 要：在激光同步檢測技術的研究中，被測激光器發射的脈沖激光，脈沖寬度為ns級，因此CCD相機積分控制脈沖與激光脈沖之間的同步非常重要。本文采用了“光觸發-電同步”與超前預測相結合的方法，保證CCD相機的積分時間滿足圖像清晰度、信噪比和動態范圍的要求，同時滿足了積分脈沖信號與激光脈沖信號的同步關系，進而有效提高光斑抓拍精度，從而更適應于現代激光武器發射命中率測試系統的要求。

關鍵詞：光觸發；電同步；超前預測；同步抓拍

中圖分類號： TB82 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-170-2

1 概述

激光出現以后，與微波等其他方法相比，由于其具有方向性好、測距精度高、測程遠、抗干擾能力強、隱蔽性好等特點，因此在軍事領域得到了廣泛應用。作為現代軍事偵察技術、距離探測裝備的重要技術之一，脈沖激光測距技術對提高防空、海上作戰、中近程精度打擊及陸上武器攻擊的命中精度方面已起到了關鍵作用，可以說，未來武器系統的發展及命中精度的提高將在很大程度上依賴于激光測距技術的發展。

因此研究在激光測試系統中進行脈沖激光同步抓拍技術，實現激光脈沖命中率測試具有非常重要的意義。

2 系統總體設計

室外測試時，被試激光器以一定頻率向漫發射靶發射脈沖激光，激光散射計數單元將散射接收激光脈沖信號、處理轉化為電脈沖并與BD時統模塊對時后通過射頻無線發射器將脈沖時間發射至圖像采集單元，由相機外觸發控制模塊完成對脈沖激光的計數，與此同時根據計數的脈沖信號與激光散射計數單元的電脈沖時間對時后超前預測下一脈沖到來的時刻，即可完成CCD相機同步檢測脈沖激光光斑。系統總體框圖如圖1所示。

2.1 激光散射計數器

激光散射計數器通過光學系統瞄準的目標發射激光脈沖信號。同時，APD光電探測器探測光信號。由于在極短的時間內激光脈沖信號幅度的動態范圍相差很大，且激光脈沖的脈寬很窄，因此設計數據采集單元時，將探測到得激光脈沖信號進行了調理、脈沖展寬、放大以及整形處理，從而完整地得到激光脈沖信號送至散射計數控制器，同時接收BD時統模塊的基準秒脈沖及時間信息，經過同步、分頻、計數，實現了對秒信號的細化，得到ns級的時間信息發送到圖像采集單元。

2.2 圖像采集單元

自適應計數單元主要完成同步抓拍時間的預測，其中預測模型建立是關鍵。預測同步時序如圖2所示。

本文采用的為概率數據關聯的預測模型，其對于單個目標有多個測量的情況，它并不利用一個標準選擇某一個測量作為用于更新的測量，而是將所有落在跟蹤觸發門之內的候選回波加權求和得到一個融合值，用來更新狀態，這個權重是每個候選回波源于該目標的后驗概率，即概率數據關聯算法。一次觸發最多產生一個測量。

利用本方法得到的預測同步時序如圖2所示。

3 實驗數據及結論

采集到的部分光斑圖像如圖3所示。

參 考 文 獻

[1] 程玉寶，孫曉泉，趙明輝，等.激光信號大氣散射探討分析[J].激光技術，2006，30（3）：277-279.

[2] 張輝，王涌天.激光目標探測裝置的回波特性及目標識別技術研究[J].光子學報，2005，34（1）：22-24.

[3] 王海燕，賀渝龍，是度芳，等.脈沖激光信息的同步判斷和捕捉[J].光電工程，2003，30（6）：68-72.

[4] 霍玉晶，陳千頌，潘志文.脈沖激光雷達的時間間隔測量綜述[J].激光與紅外，2001，31（3）：136-139.

[5] 趙巖，翟百臣，王建立，等.激光距離選通成像同步控制系統的設計與實現[J].紅外與激光工程，2005，34（5）：526-529.

[6] 李超，劉樹昌，劉鵬，等.外觸發方式下相機同步抓拍系統研究[J].測試技術學報，2014，28（4）：339-344.