一种激光测距机作用距离评估方法

摘要

本发明涉及一种激光测距机作用距离评估方法，用于机载光电探测领域激光测距机性能评估。本方法包含的步骤为：测试反射率、大气能见度；确定激光发射功率、束散角、发射系统和接收系统透过率、接收系统光学有效口径、接收探测器灵敏度；计算大气透过率、测距光线与目标表面法线夹角；根据上述得到的参数计算测距机探测器接收到的功率；判断功率值是否等于探测器灵敏度，如果等于则输出作用距离值；若小于将搜索最小值替换为迭代值，否则将搜索最大值替换为迭代值；不断上述过程直到获得的功率值等于探测器灵敏度时，迭代值即为作用距离值。本发明大大提高了激光测距机作用距离评估效率和可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于机载光电探测与对抗领域，涉及一种机载光电探测系统中激光测距机作用距离评估方法。

背景技术

激光测距机具有测距精度高，测距速度快、无接触等优点，是机载光电探测系统定位定向的重要功能组成单元。激光测距机性能评估方法是激光测距机指标设计论证、效能评估的重要手段。

国内目前对激光测距机作用距离评估还未见相关专利，如专利(CN 103424191)点目标红外成像的探测距离估算方法涉及了一种红外传感器作用距离评估，其也是采用预设初始值并采用搜索方法找出作用距离，但是其针对的传感器为红外传感器，且搜索效率低。

柳鸣，张国玉，安志勇等人在论文“大量程脉冲激光测距仪性能检测方法”(《红外与激光工程》，2015-09，第14卷9期，2680-2683)中描述的大量程激光测距仪性能测试设备和方法，该设备可用于产品装配调试完成后性能测试评估，在系统论证阶段无法采用。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决目前激光测距机在论证设计和性能评估阶段作用距离评估误差大、效率低的问题，本发明提出一种机载远程激光测距机作用距离评估方法。

技术方案

一种激光测距机作用距离评估方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：目标反射率测量

利用反射率测试仪测试目标对1.064um激光的反射率；

步骤2：大气能见度测量

利用大气能见度测试仪测试当前环境的大气能见度；

步骤3：确定激光测距机系统参数

根据被评估测距机设计指标确定激光发射功率、束散角、发射系统和接收系统透过率、接收系统光学有效口径、接收探测器灵敏度；

步骤4：预设作用距离评估的搜索范围最大值Rmax和最小值Rmin；

步骤5：将搜索范围最大值和最小值的平均值作为斜距值R＝(Rmin+Rmax)/2；

步骤6：计算斜距为R时的大气透过率

根据斜距值R和大气能见度，利用大气透过率计算工具获得目标与测距机相距R时大气透过率；

步骤7：计算测距光线与目标表面法线夹角；

步骤8：求解测距机接收到的光功率；

根据步骤3确定的测距机参数和步骤6获得的大气透过率以及测距机测距方程，计算测距机探测器接收到的功率：

式中：

P—激光接收组件的接收激光回波功率；

S—激光辐射器的发射峰值功率；

T—发射光学系统的透过率；

τ—接收光学系统的透过率；

K—大气或其它介质的单程透过率；

D—接收光学系统有效口径；

ρ—目标漫反射率；

R′—目标距离；

步骤9：判断步骤8获得的功率值是否等于探测器灵敏度，如果两者等于则输出作用距离值；若功率值小于探测器灵敏度，将搜索最小值Rmin替换为斜距值R；若功率值大于探测器灵敏度，将搜索最大值Rmax替换为斜距值R；

步骤11：不断反复步骤4-9过程，直到获得的功率值等于探测器灵敏度时，斜距值R即为作用距离值。

所述的步骤4中最大值Rmax取100km。

所述的步骤4中最小值Rmin取0.2km。

有益效果

本发明提出的一种激光测距机作用距离评估方法，结合激光测距机系统的性能评估模型，结合不能能见度对作用距离的影响，解决目前激光测距机在论证设计和性能评估阶段作用距离评估误差大、效率低的问题，大大提高了评估的效率和可靠性。本发明在项目论证初期和性能评估阶段可用于对多种复杂环境下激光测距性能评估方法，具有广大的应用性。

附图说明

图1激光测距机作用距离评估方法流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种激光测距机作用距离评估方法，包含如下11个步骤：

(1)步骤1：目标反射率测量；

利用反射率测试仪测试目标对1.064um激光的反射率。

(2)步骤2：大气能见度测量；

利用大气能见度测试仪测试当前环境的大气能见度。

(3)步骤3：确定激光测距机系统参数

根据被评估测距机设计指标确定激光发射功率、束散角、发射系统和接收系统透过率、接收系统光学有效口径、接收探测器灵敏度。

(4)步骤4：预设Rmin、Rmax

预设作用距离评估的搜索范围最大值和最小值，通常最大值去100km,最小值取0.2km。

(5)步骤5：R＝(Rmin+Rmax)/2；

将搜索范围最大值和最小值的平均值作为斜距值R。

(6)步骤6：计算斜距为R时的大气透过率；

根据斜距值R和大气能见度，利用大气透过率计算工具获得目标与测距机相距R时大气透过率。

(7)步骤7：计算测距光线与目标表面法线夹角；

(8)步骤8：求解测距机接收到的光功率；

根据第3步确定的测距机参数和第6步获得的大气透过率以及测距机测距方程，计算测距机探测器接收到的功率。

测距方程如下所示：

式中：

P—激光接收组件的接收激光回波功率，W；

S—激光辐射器的发射峰值功率，W；

T—发射光学系统的透过率；

τ—接收光学系统的透过率；

K—大气或其它介质的单程透过率；

D—接收光学系统有效口径，m；

ρ—目标漫反射系数；

R—目标距离，m。

(9)步骤9：判断；

第8步获得的功率值是否等于探测器灵敏度。

(10)步骤10：如果第8步获得的功率值等于探测器灵敏度，则输出作用距离值；若小于探测器灵敏度，将搜索最小值Rmin替换为斜距值R，否则将搜索最大值Rmax替换为斜距值R；

(11)步骤11：不断反复4、5、6、7、8、9过程，直到获得的功率值等于探测器灵敏度时，斜距值R即为作用距离值。