本發(fā)明屬于實(shí)物仿真成像裝置，具體涉及一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在高技術(shù)戰(zhàn)爭中，由于目標(biāo)識別能力的局限性，導(dǎo)致自相攻擊現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，多普勒效應(yīng)和微多普勒效應(yīng)是由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)調(diào)制回波頻率產(chǎn)生的現(xiàn)象，可以對高速運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)斗目標(biāo)的多普勒及微多普勒信號的采集和準(zhǔn)確分析，能夠識別復(fù)雜運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，精確分辨合作目標(biāo)與非合作目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)敵友識別，避免戰(zhàn)場誤傷。這一能力是發(fā)展基于激光相干微多普勒探測的精確制導(dǎo)武器的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；

2、目前，研究人員在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，提出了激光雷達(dá)回波多普勒及微多普勒頻移信號的理論公式，并在實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)造了原理樣機(jī)，進(jìn)行了初步的工程化研究。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨以下兩個(gè)主要問題：

3、第一：現(xiàn)有系統(tǒng)的信號采集和處理精度不足，難以準(zhǔn)確識別高速運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜目標(biāo)；

4、第二：實(shí)驗(yàn)室條件下的仿真系統(tǒng)不能完全再現(xiàn)真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，影響了測試結(jié)果的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有基于微多普勒效應(yīng)研發(fā)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)而提供一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)；

2、一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)包括激光發(fā)射與接收模塊、光纖耦合模塊、多普勒調(diào)制模塊和微多普勒調(diào)制模塊，所述激光發(fā)射與接收模塊中的激光發(fā)射端發(fā)出高強(qiáng)度的信號光，信號光經(jīng)過光纖耦合模塊和多普勒調(diào)制模塊后并激射在位于微多普勒調(diào)制模塊中的實(shí)物模型上產(chǎn)生散射光，散射光經(jīng)過光纖耦合模塊并回傳至激光發(fā)射與接收模塊中的激光接收端上；

3、進(jìn)一步地，所述激光發(fā)射與接收模塊包括激光發(fā)射器和激光接收器，所述激光發(fā)射器和激光接收器均集成在一個(gè)工作臺(tái)上，激光發(fā)射器用于發(fā)出高強(qiáng)度的信號光，激光接收器用于接收散射光；

4、進(jìn)一步地，所述光纖耦合模塊包括一號光學(xué)透鏡、保偏光纖、二號光學(xué)透鏡和多模光纖束，所述保偏光纖與激光發(fā)射器相對設(shè)置，一號光學(xué)透鏡設(shè)置在保偏光纖與激光發(fā)射器之間，信號光由激光發(fā)射器發(fā)出后依次經(jīng)過一號光學(xué)透鏡和保偏光纖傳輸后產(chǎn)生穩(wěn)定的偏振光，多模光纖束與激光接收器相對設(shè)置，二號光學(xué)透鏡設(shè)置在多模光纖束與激光接收器之間，散射光由微多普勒調(diào)制模塊產(chǎn)生后依次經(jīng)過多模光纖束和二號光學(xué)透鏡傳輸后回傳至激光接收器上；

5、進(jìn)一步地，所述多模光纖束由n根多模光纖綁縛而成，多模光纖束的長度為20m～25m；

6、進(jìn)一步地，所述多模光纖束中每根多模光纖的纖芯直徑為420μm，n的取值范圍為90～95根；

7、進(jìn)一步地，所述保偏光纖的進(jìn)光端安裝有光纖耦合接頭，光纖耦合接頭與一號光學(xué)透鏡對應(yīng)設(shè)置，光纖耦合接頭的上部安裝有平面反射鏡，平面反射鏡用于反射未進(jìn)入到光纖耦合接頭的激光光束使其離開光路；

8、進(jìn)一步地，所述多普勒調(diào)制模塊包括光纖聲光調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器，所述光纖聲光調(diào)制器設(shè)置在保偏光纖與微多普勒調(diào)制模塊之間，且光纖聲光調(diào)制器的進(jìn)光端與保偏光纖對應(yīng)設(shè)置，光纖聲光調(diào)制器的出光端與微多普勒調(diào)制模塊的進(jìn)光端對應(yīng)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)器與光纖聲光調(diào)制器通過導(dǎo)線連接，驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)光纖聲光調(diào)制器；

9、進(jìn)一步地，所述微多普勒調(diào)制模塊包括三號光學(xué)透鏡、四軸轉(zhuǎn)臺(tái)和四號光學(xué)透鏡，所述三號光學(xué)透鏡與光纖聲光調(diào)制器的出光端對應(yīng)設(shè)置，四號光學(xué)透鏡與多模光纖束的進(jìn)光端對應(yīng)設(shè)置，四軸轉(zhuǎn)臺(tái)位于三號光學(xué)透鏡與四號光學(xué)透鏡之間，實(shí)物模型安裝在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過光纖聲光調(diào)制器的調(diào)制光束經(jīng)過三號光學(xué)透鏡激射到實(shí)物模型上產(chǎn)生的散射光再經(jīng)過四號光學(xué)透鏡被多模光纖束吸收傳輸；

10、進(jìn)一步地，所述四軸轉(zhuǎn)臺(tái)用于模擬實(shí)物模型在自轉(zhuǎn)、進(jìn)動(dòng)、擺動(dòng)和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)變化過程中產(chǎn)生的微動(dòng)效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)微多普勒效應(yīng)的調(diào)制；

11、進(jìn)一步地，所述四軸轉(zhuǎn)臺(tái)包括第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)、角位移擺臺(tái)、第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)、圓弧導(dǎo)軌和導(dǎo)軌滑塊，實(shí)物模型安裝在第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)端上，第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在角位移擺臺(tái)的擺動(dòng)端上，角位移擺臺(tái)安裝在第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)端上，第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在導(dǎo)軌滑塊上，導(dǎo)軌滑塊設(shè)置在圓弧導(dǎo)軌上，且導(dǎo)軌滑塊與圓弧導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；

12、本申請相對于現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果：

13、本申請?zhí)岢龅囊环N高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，通過引入高級的光纖耦合技術(shù)、多普勒調(diào)制技術(shù)和微多普勒調(diào)制技術(shù)，能夠在實(shí)驗(yàn)室中模擬目標(biāo)的各種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，從而更準(zhǔn)確地測試精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

14、本申請?zhí)岢龅囊环N高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，可以進(jìn)行信號光和散射光的收集和傳輸并且在傳輸過程中有效消除所產(chǎn)生雜散光的干擾，本申請所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)在工作時(shí)會(huì)有兩處以產(chǎn)生雜散光，一處為信號光激發(fā)后經(jīng)過一號光學(xué)透鏡進(jìn)入到保偏光纖時(shí)，在保偏光纖的進(jìn)光端易產(chǎn)生雜散光，本申請?jiān)诒Ｆ饫w的進(jìn)光端上安裝了光纖耦合器并通過位于光纖耦合器上的平面反射鏡對雜散光進(jìn)行折射，使其離開光路，另一處為當(dāng)散射光通過四號光學(xué)透鏡進(jìn)行傳輸時(shí)，在散射光從四號光學(xué)透鏡射出后易產(chǎn)生雜散光，本申請通過在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的外面加一個(gè)內(nèi)壁為黑色的吸光箱，只留出通過三號光學(xué)透鏡的射入光和四號光學(xué)透鏡的射出散射光，通過吸光箱體對雜散光進(jìn)行吸收去除并使去除雜散光的散射光經(jīng)過透光孔進(jìn)入到四號光學(xué)透鏡中，通過上述布置可以有效消除雜散光對于仿真光路的干擾，提高了仿真信號的采集和傳輸精度。

15、本申請?zhí)岢龅囊环N高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的成像系統(tǒng)而言可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的成像距離，本申請通過多根多模光纖綁縛而成形成了用于傳輸散射光的多模光纖束，可以將成像距離提升至20米屬于遠(yuǎn)距離成像，現(xiàn)有的仿真和成像技術(shù)一般屬于近距離成像，本申請開創(chuàng)了遠(yuǎn)距離成像仿真的先河，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離仿真的技術(shù)難點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)包括激光發(fā)射與接收模塊(100)、光纖耦合模塊(200)、多普勒調(diào)制模塊(300)和微多普勒調(diào)制模塊(400)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā)射與接收模塊(100)包括激光發(fā)射器(101)和激光接收器(102)，所述激光發(fā)射器(101)和激光接收器(102)均集成在一個(gè)工作臺(tái)上，激光發(fā)射器(101)用于發(fā)出高強(qiáng)度的信號光，激光接收器(102)用于接收散射光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖耦合模塊(200)包括一號光學(xué)透鏡(201)、保偏光纖(202)、二號光學(xué)透鏡(203)和多模光纖束(204)，所述保偏光纖(202)與激光發(fā)射器(101)相對設(shè)置，一號光學(xué)透鏡(201)設(shè)置在保偏光纖(202)與激光發(fā)射器(101)之間，信號光由激光發(fā)射器(101)發(fā)出后依次經(jīng)過一號光學(xué)透鏡(201)和保偏光纖(202)傳輸后產(chǎn)生穩(wěn)定的偏振光，多模光纖束(204)與激光接收器(102)相對設(shè)置，二號光學(xué)透鏡(203)設(shè)置在多模光纖束(204)與激光接收器(102)之間，散射光由微多普勒調(diào)制模塊(400)產(chǎn)生后依次經(jīng)過多模光纖束(204)和二號光學(xué)透鏡(203)傳輸后回傳至激光接收器(102)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述多模光纖束(204)由n根多模光纖綁縛而成，多模光纖束(204)的長度為20m～25m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述多模光纖束(204)中每根多模光纖的纖芯直徑為420μm，n的取值范圍為90～95根。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述保偏光纖(202)的進(jìn)光端安裝有光纖耦合接頭，光纖耦合接頭與一號光學(xué)透鏡(201)對應(yīng)設(shè)置，光纖耦合接頭的上部安裝有平面反射鏡，平面反射鏡用于反射未進(jìn)入到光纖耦合接頭的激光光束使其離開光路。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述多普勒調(diào)制模塊(300)包括光纖聲光調(diào)制器(301)和驅(qū)動(dòng)器(302)，所述光纖聲光調(diào)制器(301)設(shè)置在保偏光纖(202)與微多普勒調(diào)制模塊(400)之間，且光纖聲光調(diào)制器(301)的進(jìn)光端與保偏光纖(202)對應(yīng)設(shè)置，光纖聲光調(diào)制器(301)的出光端與微多普勒調(diào)制模塊(400)的進(jìn)光端對應(yīng)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)器(302)與光纖聲光調(diào)制器(301)通過導(dǎo)線連接，驅(qū)動(dòng)器(302)用于驅(qū)動(dòng)光纖聲光調(diào)制器(301)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述微多普勒調(diào)制模塊(400)包括三號光學(xué)透鏡(401)、四軸轉(zhuǎn)臺(tái)(402)和四號光學(xué)透鏡(403)，所述三號光學(xué)透鏡(401)與光纖聲光調(diào)制器(301)的出光端對應(yīng)設(shè)置，四號光學(xué)透鏡(403)與多模光纖束(204)的進(jìn)光端對應(yīng)設(shè)置，四軸轉(zhuǎn)臺(tái)(402)位于三號光學(xué)透鏡(401)與四號光學(xué)透鏡(403)之間，實(shí)物模型(1)安裝在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)(402)上，通過光纖聲光調(diào)制器(301)的調(diào)制光束經(jīng)過三號光學(xué)透鏡(401)激射到實(shí)物模型(1)上產(chǎn)生的散射光再經(jīng)過四號光學(xué)透鏡(403)被多模光纖束(204)吸收傳輸。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述四軸轉(zhuǎn)臺(tái)(402)用于模擬實(shí)物模型(1)在自轉(zhuǎn)、進(jìn)動(dòng)、擺動(dòng)和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)變化過程中產(chǎn)生的微動(dòng)效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)微多普勒效應(yīng)的調(diào)制。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于：所述四軸轉(zhuǎn)臺(tái)(402)包括第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)(2)、角位移擺臺(tái)(3)、第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)(4)、圓弧導(dǎo)軌(5)和導(dǎo)軌滑塊(6)，實(shí)物模型(1)安裝在第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)端上，第一旋轉(zhuǎn)臺(tái)(2)安裝在角位移擺臺(tái)(3)的擺動(dòng)端上，角位移擺臺(tái)(3)安裝在第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)端上，第二旋轉(zhuǎn)臺(tái)(4)安裝在導(dǎo)軌滑塊(6)上，導(dǎo)軌滑塊(6)設(shè)置在圓弧導(dǎo)軌(5)上，且導(dǎo)軌滑塊(6)與圓弧導(dǎo)軌(5)滑動(dòng)連接。

技術(shù)總結(jié)
一種高精度激光散射回波微多普勒效應(yīng)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，屬于實(shí)物仿真成像裝置技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有實(shí)物仿真系統(tǒng)存在的信號采集和處理精度不足，難以準(zhǔn)確識別高速運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜目標(biāo)的問題以及實(shí)驗(yàn)室條件下的仿真系統(tǒng)不能完全再現(xiàn)真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，影響了測試結(jié)果的可靠性，本申請包括激光發(fā)射與接收模塊、光纖耦合模塊、多普勒調(diào)制模塊和微多普勒調(diào)制模塊，所述激光發(fā)射與接收模塊中的激光發(fā)射端發(fā)出高強(qiáng)度的信號光，信號光經(jīng)過光纖耦合模塊和多普勒調(diào)制模塊后并激射在位于微多普勒調(diào)制模塊中的實(shí)物模型上產(chǎn)生散射光，散射光經(jīng)過光纖耦合模塊并回傳至激光發(fā)射與接收模塊中的激光接收端上，本申請用作實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行半實(shí)物仿真的裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：郭會(huì)改,寧艷港,范志剛,高陽,白金濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21